Многоступенчатая ракета

Дирижабль Циолковского

«В 1885 году, имея 28 лет, я твёрдо решил отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат», — запишет Константин Эдуардович в своей автобиографии. Слова «дирижабль» в то время и вовсе не существовало, а аэростаты имели небольшие объемы, купол их изготавливали из прорезиненной ткани, которая быстро изнашивалась и выпускала взрывоопасный водород.  

Циолковский первым предложил совершенно новую и оригинальную идею аэростата с тонкой металлической оболочкой с гофрированными боковинами, которая позволила бы сохранять постоянную подъёмную силу при различной высоте полёта и температуре атмосферного воздуха. Кроме того, такая оболочка была крайне прочной. Вместо водорода ученый предложил использовать нагретый воздух. Аэростат Циолковского должен был быть огромным даже по современным меркам: объёмом до 500 000 кубических метров, что более чем в два раза превышало объём знаменитых немецких дирижаблей конца 1920-х годов «Гинденбург» и «Граф Цеппелин II».

Циолковский и модели его дирижабля. Фото: Commons.wikimedia.org

Прогрессивный для своего времени проект Циолковского не нашел поддержки, в субсидии на постройку модели отказали. Константин Эдуардович даже общался за помощью в Генеральный штаб русской армии, но и там сочли его изобретение фантастическим. В целом труды Циолковского по дирижаблю не получили признания и у официальных представителей русской науки.

Первая попытка воплотить проект была предпринята только в 1931 году, когда построить дирижабль по проекту Циолковского попытались на комбинате «Дирижаблестрой». Аэростат так и не был построен «из-за низкого технологического уровня предприятия». Но впоследствии инженеры убедились в том, что теоретические предположения ученого были верны.

Инструменты визуального контроля

Основная статья: Кинокамеры на ступенях ракет серии «Сатурн»

Инструменты визуального контроля устанавливались на первых двух летных ступенях, в полетах «Аполлона-4» и «Аполлона-6». Их задача — обеспечить наблюдение за критически важными функциями ступени перед и во время наземных огневых испытаний и в условиях полета.

Кинокамеры в количестве 4 штук установлены в передней юбке. Две цветные камеры обеспечивают наблюдение за внутренней частью бака окислителя, показывая поведение жидкого кислорода, возможные волны, плескание и «водопады» внутри бака. Две других камеры показывают процесс разделения первой и второй ступени. Капсулы с пленкой выбрасываются через 25 секунд после отделения ступени, опускаются на парашютах на воду и вылавливаются. Капсулы снабжены теплозащитой, радио- и оптическим маяком.

Телевизионная система передает 4 вида на двигательный отсек, показывая работу двигателей и других систем во время от заправки до отделения ступени. Система состоит из двух камер и двух разветвляющихся оптоволоконных систем. Экстремальные значения теплопотоков, акустических нагрузок и вибрации препятствуют установке камер вблизи двигателей. Поэтому видеоизображение передается по оптоволоконным кабелям к камерам, которые устанавливаются в двигательном отсеке. Для защиты объективов используются кварцевые стекла. Для защиты от оседающей сажи стекла продуваются азотом и протираются. Частота съемки — 30 кадров в секунду, соседние кадры комбинируются попарно, давая частоту 15 кадров в секунду. Частотно-модулирующий передатчик мощностью 2,5 ватт передает сигнал на антенну типа «волновой канал», закрытую защитным кожухом.

Построенные ступени

Сборочный цех для ступеней S-IC в г. Мичуд. (с) НАСА []

[]

Система снабжения горючим

Система снабжения горючим состоит из бака горючего, магистралей, системы наддува, системы заправки и дренажа, системы кондиционирования, и соответствующего оборудования.

Система заправки и дренажа состоят из магистралей, клапанов, датчика уровня и девяти температурных датчиков. Магистраль заправки и дренажа входит в нижнюю часть бака. Во время заправки температурные датчики дают непрерывную информацию о температуре, необходимую для расчета плотности горючего. Когда уровень горючего превышает 102 % от заданного, датчик уровня указывает переполнение. Для опорожнения бака в него подается газ наддува, вытесняющий горючее в магистраль.

К каждому из двигателей F-1 идут две магистрали подачи горючего, по которым горючее поступает на вход топливного насоса двигателя. На каждой магистрали имеется аварийный клапан, при необходимости прекращающий подачу горючего к двигателю. Клапаны располагаются в двигательном отсеке.

Система кондиционирования продувает азот через магистрали и через бак с целью выравнивания температуры горючего. Линии подачи азота снабжены защитными сетками. Попаданию горючего в линии подачи азота препятствуют клапаны.

Когда бак опорожнен до определенного уровня, датчик выработки в нижней части бака сигнализирует об выработке горючего и дает команду на выключение двигателей. Этот вариант является резервным, так как в штатном случае выключение двигателей происходит по сигналу выработки окислителя, который должен закончиться раньше горючего. Количество топлива измеряется в полете четырьмя датчиками плескания и одним датчиком уровня. Информация об уровне горючего передается через систему телеметрии на землю (в полете — по радио, перед стартом — по кабелю).

Система наддува поддерживает в баке достаточное давление для забора горючего двигателями. В баке окислителя располагаются 4 баллона с гелием, который используется для наддува. Холодный гелий из баллонов через систему клапанов направляется по распределительным магистралям в теплообменники пяти двигателей, откуда нагретый и расширившийся газ возвращается в верхнюю часть бака горючего, где вводится в бак. Регулирующие клапаны обеспечивают нужное давление. Фильтр в линии закачки гелия позволяет избежать загрязнений. Баллоны заполняются гелием при пустом баке окислителя до давления около 110 атмосфер, после заправки бака жидким кислородом давление в баллонах поднимается до 210 атмосфер.

«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели»

После возвращения из Москвы осенью 1879 года Циолковский экстерном сдает экзамен в Рязанской гимназии на звание учителя уездных училищ и спустя три месяца получает назначение в небольшой городок Боровск Калужской губернии. В течение 12 лет Циолковский живет и работает в Боровске, преподавая арифметику и геометрию. Там же он женится на Варваре Евграфовне Соколовой, ставшей его верной помощницей и советчицей, матерью его семерых детей.

Учительствуя, Циолковский начинает заниматься научной работой. Уже в 1883 году он написал работу «Свободное пространство», в которой сделал важный вывод о возможности использования реактивного движения для перемещения в мировом пространстве.

Именно к этому времени относится наибольшее количество научных исследований Константина Эдуардовича, которые отметил такой ученый-энциклопедист и физиолог, как Иван Михайлович Сеченов, что и послужило причиной принятия Циолковского в российское физико-химическое сообщество. Практически все работы этого великого изобретателя были посвящены реактивным аппаратам, самолетам, дирижаблям, а также многим другим аэродинамическим исследованиям.

В Боровске Константин Циолковский проработает несколько лет и в 1892 году переведен в Калугу. В этом городе и прошла вся его дальнейшая жизнь. Здесь он преподавал физику и математику в гимназии и епархиальном училище, а все свободное время посвящал научной работе. Не имея средств на покупку приборов и материалов, он все модели и приспособления для опытов делал собственными руками.

Круг интересов Циолковского был очень широк. За вторую опубликованную работу «Механика животного организма» Циолковский был избран действительным членом Русского физико-химического общества. Эта работа заслужила положительные отзывы крупнейших ученых того времени: химика и педагога Дмитрия Ивановича Менделеева и физика Александра Григорьевича Столетова.

Александр Столетов познакомил Циолковского со своим учеником Николаем Егоровичем Жуковским, после чего Циолковский стал заниматься механикой управляемого полета. Ученый построил на чердаке своего дома примитивную аэродинамическую трубу, на которой производил опыты с деревянными моделями.

Накопленный им материал был положен в основу проекта управляемого аэростата. Так Константин Циолковский назвал дирижабль, поскольку само это слово в то время еще не придумали. Циолковский не только первым предложил идею цельнометаллического дирижабля, но и построил его работающую модель. При этом ученый создал и оригинальный прибор для автоматического управления полетом дирижабля, а также оригинальную схему регулирования его подъемной силы.

В дальнейшем интересы Циолковского переключились на исследования космического пространства. В 1903 году он опубликовал «Исследования мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что единственным аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. Правда, Циолковскому не хватало математических знаний, и он не смог дать детальные расчеты ее конструкции.

Первая часть статьи Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами» прошла незамеченной для широких научных кругов. Вторая часть, опубликованная в журнале «Вестник воздухоплавания», увидела свет в 1911-1912 годах и вызвала большой резонанс. Известные популяризаторы науки и техники В.В. Рюмин, Я.И. Перельман и Н.А. Рынин занялись распространением космических идей Циолковского, стали со временем его настоящими друзьями. Большую помощь оказывали Циолковскому и многочисленные калужские друзья: В.И. Ассонов, П.П. Каннинг, С.Е. Еремеев, а позднее А.Л. Чижевский и С.В. Щербаков. В 1914 году Циолковский издал отдельной брошюрой «Дополнение к «Исследованию мировых пространств реактивными приборами».

Открытия ученого долгое время оставались неизвестными большинству специалистов. Его деятельность не встречала необходимой поддержки. У него была большая семья и маленькое жалованье. За все свои труды до октябрьских событий 1917 года он получил 470 рублей от Императорской академии наук. И жизнь была трудной, иногда попросту голодной, и немало было в ней горя и слез, лишь две дочери пережили отца.

В геральдике

Герб Байконура

В классической геральдике гербовая фигура ракеты, как явление нового времени, разумеется отсутствует. На эмблемах советского времени ракету и ракетные технологии изображали как тогда было принято прямолинейно. Самым ярким примером этому может послужить герб города Байконур.

Со временем для изображения ракеты на гербах муниципальных образований и на эмблемах структур и организаций стали использовать стрелу, а позже — наконечник стрелы, отделив военные и наземные ракетные технологии от космических.

Наконечник стрелы как символ ракетно-космических технологий также широко используется в мировой эмблематике.

История изобретения ракеты

Большинство историков считает, что изобретение ракеты относится ко временам китайской династии Хань (206 год до н. э.—220 н. э.), к открытию пороха и началу его использования для фейерверков и развлечений. При взрыве порохового снаряда возникала сила, которая могла двигать различные предметы. Позже по этому принципу были созданы первые пушки и мушкеты. Снаряды порохового оружия могли летать на далёкие расстояния, однако не были ракетами, поскольку не имели собственных запасов топлива, но именно изобретение пороха стало основной предпосылкой возникновения настоящих ракет. Описание летающих «огненных стрел», применявшихся китайцами, показывает, что эти стрелы были ракетами. К ним прикреплялась трубка из уплотненной бумаги, открытая только с заднего конца и заполненная горючим составом. Этот заряд поджигался, и затем стрела выпускалась с помощью лука. Такие стрелы применялись в ряде случаев при осаде укреплений, против судов, кавалерии.

В XIII веке вместе с монгольскими завоевателями ракеты попали в Европу. Известно, что ракеты применялись запорожскими казаками в XVI—XVII вв. В XVII веке литовский военный инженер Казимир Семенович описал многоступенчатую ракету.

В конце XVIII века в Индии ракетное оружие применялось в сражениях с британскими войсками.

В начале XIX века армия также приняла на вооружение боевые ракеты, производство которых наладил Уильям Конгрив (Ракета Конгрива). В то же время российский офицер Александр Засядко разрабатывал теорию ракет. Большого успеха в совершенствовании ракет достиг в середине позапрошлого века российский генерал артиллерии Константин Константинов. Попытки математически объяснить реактивное движение и создать более эффективное ракетное вооружение делал в России Николай Тихомиров в 1894 году.

Теорию реактивного движения создал Константин Циолковский. Он выдвигал идею использования ракет для космических полетов и утверждал, что наиболее эффективным топливом для них было бы сочетание жидких кислорода и водорода. Ракету для межпланетных сообщении он спроектировал в 1903 г.

Немецкий учёный Герман Оберт в 1920-е годы также изложил принципы межпланетного полёта. Кроме того, он проводил стендовые испытания ракетных двигателей.

Американский учёный Роберт Годдард в 1926 г. осуществил запуск первой жидкостной ракеты, в качестве топлива для которой использовались бензин и жидкий кислород.

Первая отечественная ракета называлась ГИРД-90 (аббревиатура «Группы изучения реактивного движения»). Ее начали строить в 1931 году, а испытали 17 августа 1933 года. ГИРДом в то время руководил С.П. Королев. Ракета взлетела на 400 метров и находилась в полете 18 секунд. Вес ракеты на старте был 18 килограммов.

В 1933 г. в СССР в Реактивном институте было завершено создание принципиально нового оружия — реактивных снарядов, установка для запуска которых позднее получила прозвище «Катюша».

В ракетном центре в Пенемюнде (Германия) была разработана баллистическая ракета А-4 с дальностью полёта 320 км. Во время Второй мировой войны 3 октября 1942 г. состоялся первый успешный запуск этой ракеты, а в 1944 г. началось её боевое применение под названием V-2.

Военное применение V-2 показало огромные возможности ракетной техники, и наиболее мощные послевоенные державы — США и СССР — также начали разработку баллистических ракет.

В 1957 г. в СССР под руководством Сергея Королёва как средство доставки ядерного оружия была создана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, которая в том же году была использована для запуска первого в мире искусственного спутника Земли. Так началось применение ракет для космических полётов.

Бак окислителя

Бак окислителя высотой 19,5 метров — самая большая часть ступени. Сухой вес бака — около 17 тонн. Он вмещает около 1250 м3 жидкого кислорода при температуре -183º C. Конструкция бака подобна конструкции бака горючего. Кроме того, для демпфирования колебаний на цилиндрической части бака приварены шпангоуты закрытого профиля с размерами поперечного сечения 75 х 100 см, а на нижнем днище установлены крестообразные перегородки. Алюминиевые шпангоуты и перегородки одновременно подкрепляют оболочки бака. Круговой шпангоут в нижнем днище бака препятствует воронкообразованию.

От бака окислителя сквозь туннели в баке горючего к двигателям проходят 5 магистралей суммарной пропускной способностью более 7500 литров в секунду. К шпангоутам внутри бака крепятся четырех алюминиевых баллона объемом 0,88 м3, где при давлении 210 атмосфер хранится гелий, необходимый для наддува бака горючего.

До старта бак окислителя наддувается гелием, после запуска — газообразным кислородом, который отбирается от магистрали окислителя высокого давления и пропускается через теплообменники двигателей. Газообразный кислород поступает в бак через редукционный клапан.

Что такое космические ракеты

Ракета-носитель – это разновидность баллистической ракеты, которая способна вывести полезную нагрузку за пределы атмосферы планеты. Как правило, РН имеют несколько ступеней, для их запуска используют вертикальный или воздушный старт. Ракеты космического назначения могут выводить грузы на низкие опорные, геопереходные и геостационарные (ГСО) орбиты.

Ракета «Ангара» – надежда российской космонавтики. Она должна заменить заслуженные, но уже устаревшие «Протоны»

Для повышения эффективности ракеты составляют из нескольких ступеней, каждая из которых имеет топливный бак и двигатель и, по сути, является самостоятельной ракетой. Ступени включаются одна за другой, работают до полного исчерпания топлива, а затем сбрасываются, уменьшая общий вес РН. Достичь космического пространства способна и одноступенчатая ракета, что было доказано еще немецкой «Фау-2», но она не может выйти на стабильную орбиту спутника планеты или вывести на него полезный груз.

Существует два варианта компоновки РН: с поперечным и продольным разделением ступеней. В первом случае они находятся одна за другой и включаются поочередно. Подобная схема, например, использована на «фальконах» Маска. Во втором – несколько небольших ракет первой ступени симметрично размещены вокруг корпуса второй и работают одновременно.

Используют и комбинированную схему. Например, она применяется на российских «Союзах» и «Протонах». В этом случае первая и вторая ступень разделяются поперечно, а после их отделения начинает работу третья ступень.

Важнейшим элементом ракеты-носителя является двигатель. Он выбрасывает раскаленное вещество и, в соответствии с третьим законом Ньютона, толкает аппарат в противоположную сторону. В зависимости от типа используемого топлива, РН бывают:

• жидкостными (ЖРД);
• твердотопливными (РДТТ);
• комбинированными.

Твердотопливные двигатели отличаются простотой конструкции и невысокой стоимостью, но на космических ракетах, как правило, используются двигатели на жидком топливе. Они позволяют регулировать тягу в широких пределах, а также производить многократные включения и выключения. Последняя особенность особенно важна при маневрировании на орбите. Существует множество типов ЖРД: с открытым и закрытым циклом, с частичной и полной газификацией топлива.

Ракета-носитель Electron предназначен для вывода на орбиту легких и сверхлегких спутников. Созданием этих ракет занимается компания Rocket Lab

В качестве топлива для ЖРД используется керосин, гептил, сжиженный водород и метан, гидразин. Наиболее распространенным окислителем является жидкий кислород и соединения азота.

Важнейшая характеристика любой ракеты-носителя – вес полезной нагрузки, который она способна забросить на низкую околоземную орбиту (НОО). Исходя из нее, выделяют следующие классы РН:

• Сверхлегкий. Выводимая нагрузка не превышает нескольких десятков килограммов;
• Легкий. РН могут выводить на орбиту массу до 5 т;
• Средний. От 5 до 20 т;
• Тяжелый. К этому классу относятся ракеты, способные поднять на НОО от 20 до 100 т;
• Сверхтяжелый. Полезная нагрузка превышает 100 т.

Ракетные двигатели

Основная статья: Ракетный двигатель

Большинство современных ракет оснащаются химическими ракетными двигателями. Подобный двигатель может использовать твёрдое, жидкое или гибридное ракетное топливо. Химическая реакция между топливом и окислителем начинается в камере сгорания, получающиеся в результате горячие газы образуют истекающую реактивную струю, ускоряются в реактивном сопле (соплах) и выбрасываются из ракеты. Ускорение этих газов в двигателе создаёт тягу — толкающую силу, заставляющую ракету двигаться. Принцип реактивного движения описывается третьим законом Ньютона.

Однако не всегда для движения ракет используются химические реакции. В паровых ракетах перегретая вода, вытекающая через сопло, превращается в высокоскоростную паровую струю, служащую движителем. Эффективность паровых ракет относительно низка, однако это окупается их простотой и безопасностью, а также дешевизной и доступностью воды. Работа небольшой паровой ракеты в 2004 году была проверена в космосе на борту спутника UK-DMC. Существуют проекты использования паровых ракет для межпланетной транспортировки грузов, с нагревом воды за счёт ядерной или солнечной энергии.

Ракеты наподобие паровой, в которых нагрев рабочего тела происходит вне рабочей зоны двигателя, иногда описывают как системы с двигателями внешнего сгорания. Другими примерами ракетных двигателей внешнего сгорания может служить большинство конструкций ядерных ракетных двигателей.

Силы, действующие на ракету в полёте

Наука, исследующая силы, действующие на ракеты или другие космические аппараты, называется астродинамикой.

Основные силы, действующие на ракету в полёте:

1. Тяга двигателя.
2. При движении в атмосфере — лобовое сопротивление.
3. Подъёмная сила. Обычно мала, но значительна для ракетопланов.
4. Сила тяжести.

Другая форма формулы

В некоторых ресурсах применяется несколько иная формула Циолковского, уравнение, в котором вместо υ′ применяется другой параметр — I. В данном случае I называют удельным импульсом, и даже приводится объяснение, что удельный импульс выражается через тягу двигателя и его сжиганию массы топлива за единицу времени. Первый вопрос, который приходит на ум — вопрос о размерности. В отличие от скорости, импульс имеет другую размерность, которая будет противоречить сути формулы. Однако, непосредственно удельный импульс совпадает по размерности со скоростью.

Удельный импульс показывает количество секунд, при котором двигатель, истратив единицу топлива, получит единицу силы. Применяется сугубо в описании реактивного двигателя.

История

Один из первых эскизов многоступенчатой ракеты был представлен в 1556 году в книге военного техника Конрада Хааса. В XVII веке рисунок с изображением ракет был опубликован в труде военного инженера и генерала от артиллерии Казимира Семеновича, «Artis Magnae Artilleriae pars prima» (лат.  «Великое искусство артиллерии часть первая»), напечатанном в 1650 году в Амстердаме, Нидерланды. На нём — трехступенчатая ракета, в которой третья ступень вложена во вторую, а обе они вместе — в первую ступень. В головной части помещался состав для фейерверка. Ракеты были начинены твёрдым топливом — порохом. Это изобретение интересно тем, что оно более трёхсот лет назад предвосхитило направление, по которому пошла современная ракетная техника.

Впервые идея использования многоступенчатых ракет была выдвинута американским инженером Робертом Годдардом в 1914 году, и был получен патент на изобретение. В г. К. Э. Циолковский выпустил в свет свою новую книгу под заглавием «Космические ракетные поезда». Этим термином К. Циолковский назвал составные ракеты или, вернее, агрегат ракет, делающих разбег по земле, потом в воздухе и, наконец, в космическом пространстве. Поезд, составленный, например, из 5 ракет, ведётся сначала первой — головной ракетой; по использовании её горючего, она отцепляется и сбрасывается на землю. Далее, таким же образом, начинает работать вторая, затем третья, четвёртая и, наконец, пятая, скорость которой будет к тому времени достаточно велика, чтобы унестись в межпланетное пространство. Последовательность работы с головной ракеты вызвана стремлением заставить материалы ракет работать не на сжатие, а на растяжение, что позволит облегчить конструкцию. По Циолковскому, длина каждой ракеты — 30 метров. Диаметры — 3 метра. Газы из сопел вырываются косвенно к оси ракет, чтобы не давить на следующие ракеты. Длина разбега по земле — несколько сот километров.

Несмотря на то, что в технических деталях ракетостроение пошло во многом по другому пути (современные ракеты, например, не «разбегаются» по земле, а взлетают вертикально, и порядок работы ступеней современной ракеты — обратный, по отношению к тому, о котором говорил Циолковский), сама идея многоступенчатой ракеты и сегодня остаётся актуальной.

В 1935 году Циолковский написал работу «Наибольшая скорость ракеты», в которой утверждал, что при уровне технологии того времени достичь первой космической скорости (на Земле) можно только с помощью многоступенчатой ракеты. Это утверждение сохраняет свою справедливость и сегодня: все современные носители космических аппаратов — многоступенчатые. Первым рукотворным объектом, пересекшим линию Кармана и вышедшим в космос, была одноступенчатая немецкая ракета Фау-2. Высота полётов достигала 188 км.

Конструкция ракеты

Любая конструкция, которую мы запускаем в космос, состоит условно из двух частей: космического корабля и ракеты-носителя. Из-за земного притяжения, сопротивления воздуха и плотности атмосферы основная масса конструкции заключается как раз в ракете-носителе, которая должна вытягивать полезную нагрузку на орбиту.

С самого начала освоения космоса люди поняли, что нужно делать многоступенчатые ракеты. Таким образом, как только у одной ступени заканчивалось топливо, она отделялась от всей конструкции и облегчала дальнейший полет. Схем расположения ступеней много: есть продольные, поперечные, смешанные. Есть также разгонные ступени, которые включаются на последнем этапе, уже в космосе, и выводят на орбиту космический аппарат.

Каждая ступень представляет из себя двигатель с топливным баком и необходимые для крепления, защиты и безопасности устройства.

В топливных баках содержатся два компонента — жидкость и окислитель, если мы говорим о жидкостных двигателях. С помощью насоса топливо и окислитель поступают в камеру сгорания, там смешиваются, поджигаются и через сопло выбрасывают реактивную струю. Смесь топлива и окислителя в таком случае становится рабочим телом системы — расходуя его, система движется в противоположном направлении от реактивной струи. Все по законам Ньютона.

На ракетных двигателях РД-107, РД-108 и РД-109 в качестве топлива использовался керосин, а в качестве окислителя — жидкий кислород. К примеру, на современном «Протоне» для тех же нужд используют гептил и N₂O₄.

Технология многоступенчатых ракет на жидком топливе оказалась настолько надежной и универсальной, что с их помощью летают в космос до сих пор. Более того, этот способ оказался универсальным — ничего другого мы пока не придумали. Первый искусственный спутник Земли летал на двухступенчатой ракете на керосине, Falcon9 Илона Маска, хоть они и научились возвращать ступени, идут все по тому же, известному пути — две ступени и керосин.

Очевидно, что в ближайшие годы нам не стоит ожидать отказа от ракет, как основного способа космических путешествий. Квантовые телепорты, антигравитация и прочее — пока только хорошие названия для глав фантастической книги, страницы которой придется писать нашим потомкам. А пока заправляем ракеты и летим в небо.

Что из себя представляет крылатая ракета

Крылатые ракеты, готовые к запуску

Крылатая ракета —  это беспилотный летательный аппарат. По своей структуре и истории создания он ближе к авиации, нежели к ракетостроению. Устаревшее название — самолет-снаряд — оно вышло из употребления, поскольку так называли и планирующие авиабомбы.

С учетом специфики строения и применения крылатых ракет выделяют следующие преимущества и недостатки таких снарядов:

• программируемый курс полета, что позволяет создавать комбинированную траекторию и обходить противоракетную оборону противника;
• движение на малой высоте с учетом рельефа делает снаряд менее заметным для радиолокационного обнаружения;
• высокая точность современных крылатых ракет сочетается с высокой стоимостью их изготовления;
• снаряды летят с относительно небольшой скоростью — примерно 1150 км/ч;
• поражающая мощность невысокая, исключение — ядерные боеприпасы.

История разработки крылатых ракет связана с появлением авиации. Еще до Первой мировой войны возникла идея летающей бомбы. Необходимые для ее реализации технологии были вскоре разработаны:

• в 1913 комплекс радиоуправления беспилотным летательным аппаратом изобрел школьный учитель физики Вирт;
• в 1914 был успешно опробован гироскопический автопилот Э. Сперри, позволявший удерживать самолет на заданном курсе без участия пилота.

На фоне подобных технологий сразу в нескольких странах велись разработки летающих снарядов. Большинство из них велись параллельно с работой над автопилотированием и радиоуправлением. Идея оснастить их крыльями принадлежит Ф. А. Цандеру. Именно он в 1924 году опубликовал рассказ «Перелеты на другие планеты».

Первым успешным серийным производством подобных летательных аппаратов принято считать английскую радиоуправляемую воздушную мишень Queen. Первые образцы были созданы в 1931, в 1935 запущено серийное производство Queen Bee (пчелиная матка). Кстати, именно с этого момента беспилотники получили неофициальное название Drone — трутень.

Основной задачей первых беспилотников была разведка. Для боевого применения не хватало точности и надежности, что при высокой стоимости разработки делало производство нецелесообразным.

Несмотря на это, исследования и испытания в данном направлении продолжались, особенно с началом Второй мировой войны.

Первые испытания и применения показали низкую точность снаряда. Из-за этого планировалось использовать их вместе с пилотом, который на заключительном этапе должен был покинуть снаряд с парашютом.

Как и в случае с баллистическими ракетами, разработки немецких ученых перешли к победителям. Дальнейшую эстафету по проектированию современных крылатых ракет переняли СССР и США. Планировалось использовать их в качестве ядерных боеприпасов. Однако разработка таких снарядов была остановлена в связи с экономической нецелесообразностью и успехом развития баллистических ракет.

Система контроля окружающей среды

Система защищает оборудование ступени от предельных температур в области передней юбки и двигательного отсека, а также обеспечивает продувку азотом во время операций перед зажиганием и самого зажигания. Воздух с заданной температурой начинает подаваится от наземного блока кондиционирования воздуха за 14 часов до пуска и прекращает подаваться за 6 часов до пуска. После этого газообразный азот из воспомогательного блока подается в систему и используется для продувки и кондиционирования передней юбки и двигательного отсека вплоть до отсоединения наземных магистралей во время пуска. Распределительная магистраль подает с земли воздух и газообразный азот через соответствующие отверстия для поддержания требуемой температуры в двигательном отсеке. Система также вентилирует воздухом и азотом контейнеры с электрооборудованием в передней юбке для поддержания требуемой температуры. Из контейнеров воздух поступает вовнутрь юбки.