«Союз-5» vs «Союз-2». Отличия от предшественника⁠⁠

Главный конструктор перспективной ракеты-носителя «Союз-5» Александр Черевань рассказал об этапах работы по созданию новой ракеты, её отличии от «Союза-2» и технологиях, которые впервые в истории Ракетно-космического центра «Прогресс» (входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») будут применяться при производстве нового носителя.

Рендер Союз-5

Совершенно другой «Союз»

Для потребителя — заказчика пусковых услуг — ракета «Союз-5» от «Союза-2» отличается прежде всего грузоподъёмностью. На низкую околоземную орбиту ракета-носитель среднего класса «Союз-2» выводит порядка 8 тонн в зависимости от космодрома запуска. «Союз-5» — носитель тоже среднего класса, но на такую же орбиту, например, с космодрома Байконур будет выводить 17 тонн. Таким образом, у новой машины по массе полезной нагрузки характеристики лучше более чем в два раза.

Что касается компоновки ракеты-носителя «Союз-5», то она тоже принципиально отличается: «Союз-2» сконструирован по пакетно-тандемной схеме, а в «Союзе-5» применена тандемная компоновка, то есть ступени соединяются последовательно, а не параллельно, как в «пакете». Новая ракета будет двухступенчатой. Такая компоновка выгодней с точки зрения трудоёмкости изготовления, простоты конструкции, трудоёмкости подготовки изделия на стартовом и техническом комплексах. «Союз-5» сможет выводить различные полезные нагрузки на низкие околоземные орбиты, а с применением разгонного блока — на геопереходную и геостационарную орбиты, на отлётные траектории — решать достаточно широкий спектр задач.

Одно из серьёзных преимуществ новой ракеты в том, что у блоков «Союза-5» максимально возможные габаритно-массовые характеристики, при которых составные части ракеты возможно перевозить любым транспортом: автомобильным, железнодорожным и авиационным. Диаметр блока первой ступени составляет 4 100 мм при длине порядка 35 метров — груз таких габаритов возможно перевозить по железной дороге, кроме того, такой блок поместится и в самолёт Ан-124.

Рендер Союз-5

Отечественные комплектующие

В составе «Союза-5» будут применяться бортовые электрические системы, в том числе и система управления, создаваемые на отечественной элементной базе. Система управления эффективна как по габаритно-массовым характеристикам, так и по количеству решаемых задач. Впервые на новой ракете будет использоваться бесплатформенный инерциальный блок с чувствительными элементами на малогабаритных и лёгких волоконно-оптических гироскопах. Построение системы управления «Союза-5» с применением быстродействующей производительной бортовой вычислительной машины позволит минимизировать связи между ракетой и оборудованием технического и стартового комплексов. Это упростит процесс подготовки изделия, упростит и удешевит наземное оборудование. Возможности бортовой вычислительной машины обеспечат развёртывание всех режимов испытаний непосредственно на борту, а не на наземном оборудовании.

Особо нужно отметить, что согласно проекту, в составе ракеты-носителя «Союз-5» будут использоваться двигатели с лучшими в мире характеристиками по удельному импульсу тяги. Маршевый двигатель первой ступени РД-171 МВ разработки Научно-производственного объединения «Энергомаш» имени академика В.П. Глушко и РД-0124МС разработки воронежского Конструкторского бюро химавтоматики (входят в состав Госкорпорации «Роскосмос») на второй обеспечивают максимально возможные характеристики на паре топлива кислород — нафтил.

Рендер Союз-5

Первый пуск с Байконура

Ракета-носитель «Союз-5» может эксплуатироваться на разных космодромах. Пока пуски планируются с комплекса на Байконуре в рамках российско-казахстанского проекта «Байтерек». Но «Союз-5» сможет стартовать с любого космодрома — с Восточного и «Морского старта» — при условии, что будет создана соответствующая наземная инфраструктура: техническая позиция и стартовый комплекс.

Запуск Союз 2.1а

Главное — безопасность

На «Союзе-5» будет применяться система аварийной защиты двигателей. На всём участке работы двигателей, начиная с пуска, эта система позволит циклично с длительностью в несколько миллисекунд оценивать состояние двигателя по параметрам его работы. Такая система поможет выявить возможную аварийную ситуацию, предотвратить её дальнейшее развитие и своевременно выдать команду на выключение двигателя и команду «Авария» в полезную нагрузку. Система аварийной защиты устанавливается и на первой, и на второй ступенях новой ракеты-носителя. В случае возникновения аварийной ситуации на двигателе первой ступени она позволит сохранить ракету и стартовый комплекс, а на участке полёта второй ступени, если будет возможность продолжать полёт на одном из блоков двигателя, отключит две камеры аварийного блока, а две камеры второго блока будут работать. Такая схема впервые будет применяться на наших изделиях.

Новые материалы — новые технологии

Материал, из которого будут изготавливаться баки ракеты-носителя «Союз-5», — алюминиевый сплав 1580 — будет применяться впервые. По сравнению со сплавом, используемым при производстве «Союза-2», у него повышенные механические характеристики в сочетании с достаточно приемлемой стоимостью. Благодаря новому сплаву технические характеристики ракеты значительно повышаются.

Впервые в практике Ракетно-космического центра «Прогресс» на второй ступени применяется объединённое днище баков окислителя и горючего. Это позволяет снизить массу конструкции второй ступени, облегчить её по отношению к традиционной схеме, также это позволяет уменьшить габариты блока.

При производстве «Союз-5» будет использоваться сварка трением с перемешиванием. Этот новый технологический процесс и в РКЦ «Прогресс» для сборки-сварки баков будет применяться впервые. Оборудование, выполняющее автоматическую сварку трением с перемешиванием, производит российская компания ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель». Для «Союза-5» по заказу РКЦ «Прогресс» под сварку трением с перемешиванием деталей из алюминиевых сплавов «Сеспель» изготовит три установки и оснастку к ним. Согласно техническому заданию, установки должны обеспечивать сварку плит толщиной порядка 30 мм. Применение этого технологического процесса обеспечит сварку необходимых толщин за один проход, с высоким качеством и характеристиками. К концу III квартала первую установку доставят на наше предприятие. В рамках второго этапа приёмки на новом оборудовании в Чебоксарах был выполнен качественный сварной шов деталей из нового алюминиевого сплава 1580. Тем временем на нашем предприятии в цехе 2233 готовится фундамент для нового оборудования.