для чего ракеты делают многоступенчатыми

Поболтаем немного о конструкции ракет космического назначения.

Будучи немного огорченным из-за брошенного камня в мой огород на тему «ступени ракеты-носителя» в посту http://pikabu.ru/story/otdelenie_bokovyikh_blokov_raketyinositelya_4358814#comment_69629676 заливаю сей пост.

Исключительно в познавательных целях.

Для начала: ракета-носитель (далее РН) являет собой многоступенчатый (состоит из нескольких частей) аппарат (ракету), который своим существованием обязан выводить полезную нагрузку в космическое пространство.

Почему «многоступенчатая» ракета-носитель? Просто потому, что одноступенчатой ракеты-носителя, способной доставить полезную нагрузку на орбиту пока не изобрели.

Имеются проекты одноступенчатых РН на стадии разработки, но в эксплуатацию проекты по запуску одноступенчатых ракет так и не поступили (пока что) по причине их крайне малой эффективности.

Идея применять многоступенчатые ракеты появилась довольно давно. В 1650 году была опубликована книга польского артиллериста Казимира Сименовича «Первая книга великого искусства артиллерии».

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Изобретение такой ракеты повлияло на дальнейшие развитие ракетостроения.

Позже в 1929 году Циолковский выпустит книгу под названием «Космические ракетные поезда», в которой рассуждал на темы применения многоступенчатых ракет в целях освоения космоса.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Логика применения многоступенчатых ракет очевидна и мысли Константина Эдуардовича были правильными.

Современные ракеты-носители работают именно по этому принципу с той разницей, что естественно по земле они, как поезд не разгоняются, а стартуют вертикально с стартового комплекса.

Первая ступень поднимает до определенной высоты и разгонят всю РН, по мере расхода топлива масса первой ступени снижается и после выгорания всего топлива происходит отделение первой ступени. Далее включаются двигатели второй ступени, и она дополнительно сообщает нужное ускорение уже разогнанной РН для вывода третей ступени на необходимую высоту и сообщения ей необходимой скорости, аналогично первой ступени, вторая так же отделяется от РН после расхода топлива. Третья ступень уже разгоняет космический аппарат и выводит его на орбиту. Это упрощенная схема вывода КА (космического аппарата) на орбиту. В ряде случае к КА дополнительно сочленяется разгонный модуль, который сообщит КА дополнительное ускорение при выводе на более высокую орбиту.

По принципу сочленения ступеней ракеты-носители разделяют на тандемные и пакетные.

Тандемное сочленение – это последовательное соединение ступеней. Запуск двигателей ступеней происходит поочередно. В качестве одного из примеров выступает РН «SATURN-V», которая осуществляла «доставку» астронавтов модуля «Аполлон» на Луну.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Каждая ступень представляет собой отдельный блок – ракету. Запуск двигателей последующей ступени происходит только после отделения отработанной предшествующей ступени.

Всего ступени – 3. Не 4, ни 5, как часто думают многие, а именно 3 ступени и космический аппарат (КА) – «Аполлон».

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Первая ступень (S-IC) имела 5 двигателей F1 компании Rocketdyne. Сама ступень производилась компанией «Боинг» на заводе Michoud Assembly Facility в Новом Орлеане в штате Луизиана. Прогон в аэродинамической трубе проходил в Сиэтле. Ступень была создана конструкторами из Космического центра Маршала, ведущего центра НАСА.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Вторая ступень (S-II) производилась компанией North American Aviation. В движение ступень приводилась пятью двигателям J-2 от компании Rocketdyne на жидком водороде и кислороде. Сборка производилась в Сил-Бич в штате Калифорния.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Третья ступень (S-IVB) производилась компанией Douglas Aircraft в Хантингтон-Бич в Калифорнии. Как и на второй, здесь стоял двигатель J-2, но один. Он работал на тех же водороде и кислороде. Третья ступень умещалась в самолёт Pregnant Guppy, а две другие приходилось доставлять на мыс Канаверал по воде

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Полётом трёх ступеней управлял инструментальный модуль конструкции Космического центра Маршала и сборки IBM. Конструкторы решили разделить системы навигации корабля и ракеты по ряду причин. В их числе была надёжность. Решение спасло жизни: во время полёта «Аполлона-12» в ракету ударила молния. Компьютер «Аполлона» отключился, а «Сатурна-5» — нет.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Космический аппарат «Аполлон» (Apollo)

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Сам же КА состоит из 3х основных частей:

Командный модуль с системой аварийного спасения – возвращаемая капсула. Именно в ней находится экипаж весь полет, за исключением спуска на Луну и в нем возвращается на Землю.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Сервисный модуль – по своей сути это разгонный модуль, несет в себе двигатели, топливо, системы жизнеобеспечения. Осуществляет транспортировку КА до Луны и обратно. После отделения командного модуля сгорает в атмосфере.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Лунный модуль – аппарат, спускаемый на поверхность Луны. При том сам лунный модуль состоит из двух ступеней. Посадочная/стартовая ступень – осуществляет спуск второй (взлетной) ступени на поверхность и возвращение ее на орбиту, где взлетная ступень стыкуется с сервисным модулем.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Продолжение поста размещаю в комментариях в течении 5 минут из-за лимита на картинки.

Вторую неделю играю в Kerbal Space Program. Отличный конструктор ракет. Всем советую кому интересно 🙂

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

1) почему не 1 ступень, ведь это дешевле

б) двигатели для работы около поверхности земли, высоко в небе и в космосе отличаются по своим характеристикам (каждый работает эффективнее в своей «среде»)

б2) сейчас тестируют клиновоздушные ракетные двигатели, которые позволяют не терять эффективности на большом диапазоне высот

2) почему тогда не использовать 100 ступеней, это же эффективнее

тут все упирается в надежность (ну и стоимость конечно)

а) большое количество узлов и агрегатов повышает вероятность выхода хотя бы одного из них из строя и тем самым уничтожения ракеты-носителя

б) большое количество двигателей будет слишком много стоить

Рейтинг не позволил добавить пост ранее, чем через 7 часов. Завтра обязательно добавлю продолжение. Рассмотрим строение РН серии «Союз» и немного поболтаем об выводимых ими КА))) Извините, что не могу сразу залить пост.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Astra Space. Из гаража в космос

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

В далеком (недавнем) 2005 году, практически в гараже, в Сан-Франциско была основана небольшая фирмочка Ventions LLC со штатом изначально 10, а потом и 25 сотрудников, которая 10 лет успешно занималась исследованиями и разработкой аэрокосмических компонентов спутников, турбореактивных и ракетных двигателей и их компонентов по заказам. NASA и DARPA (военные).

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Места на бывших взлетно посадочных полосах базы было много, испытывать разные аэрокосмические штуки было где.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Тем более военные как то странно любили эту компанию, подсовывая заказики, а Кемп прекрасно умел убеждать.

Пусковая установка разрабатывалась изначально мобильной и транспортируемой.

Зачем? Ну например заказчик хочет запускать ракеты из Европы или там ну например Кореи.

Ну и вот. что нет то? Перекинули ему пусковые и ракеты и пусть. Пусковую обслуживают всего 5 человек персонала. Центр управления полетом? Достаточно 5 человек.

Ракеты 1. 3.х, полностью соответствуя агрессивной манере американского проектирования, рассчитаны просто на убой.

Запуск, бабах, проверяем где тонко, фиксим, снова запуск.

В результате ракета начинает летать. И быстро. Быстро с точки зрения развития техники, не с точки зрения обывателя. Обывателю кажется, что это долго 🙂

На носителе Astra Rocket 4.0 в 2022 году планируется выйти на темп запусков 1 неделя 1 ракета.

Неугомонные разрабы заодно придумывают Ракету 5. Это вообще другая и суборбитальная история: сверхсрочная доставка посылок за 45 минут из любой точки земли в любую другую.

У военных, да и у богатых, как известно, свои причуды.

Дико заинтересовав дешевой ракетой и частыми запусками потенциальных заказчиков, и заинтриговав крупных инвесторов так, что собралась большая такая толпа оных, причем крупных и маститых, получив овердобуя бабла на свои текущие и грядущие безобразия, разрабы Астры от скуки поковыряли отверткой и паяльником пару RF модулей и кусков металла.

То, что получилось в итоге, привело разработчиков Астры к решению. срочно зарегать возможность развертывания своей собственной спутниковой группировки из 13 600 спутников связи. Что вызвало некий шок в мире коммерческого космоса, приступ экстаза у военных, и разинутые рты инвесторов.

Очевидно, Астра разработала простой, дешевый и компактный спутник связи.

Каждый спутник будет иметь фазированную антенную решетку с эффективной апертурой 20 сантиметров, а также две подвесные параболические антенны. Спутник связи будет оснащен электрическими двигательными установками для маневрирования и ухода с орбиты. Ранее в этом году Astra приобрела Apollo Fusion, разработчика электрических силовых установок для спутников.

Ну и напоследок микрофон генеральному директору Astra Крису Кемпу. Просто цитаты:

«У нас в Astra есть идеал: простые весы. Простая идея.

Чем сложнее что-то, тем сложнее его изготовить. Тем труднее работать. Как правило, тем больше случается ошибок, многое может пойти не так, а людям труднее понять и общаться ».

Нужны ли нам там эти перегородки? Нужен ли нам этот датчик? И с каждым разом, по мере того, как мы все больше понимаем ракету, мы можем ее упрощать ».

3D печать: «Это самый дорогой способ сделать что-нибудь. Если вы хотите машину для 3D-печати, многие из этих машин, которые печатают металл, могут стоить вам более двух, трех миллионов долларов, и если вы решите делать на ней ракетный двигатель, только распечатать одну для него деталь может занять от нескольких дней до недели. Итак, у вас есть машина, которая стоит миллионы долларов и которая в течение недели печатает одну деталь.

Но. Вы можете взять ту же самую деталь, и вы можете штамповать ее, вы можете отлить ее, вы можете отфрезеровать ее за небольшую часть стоимости (и времени). И хотя 3D-печать отлично подходит для изготовления чего-то одного, если вы хотите сделать сотни или тысячи чего-то, это невероятно дорого и требует много времени. Мы разработали эту ракету так, чтобы мы могли изготавливать почти все детали, не печатая их на 3D-принтере. Фактически, мы также попытаемся отказаться от 3D-печати некоторых компонентов двигателя. Потому что это производство (3D-принт) просто не масштабируется ».

«Если вы думаете о компании, она по сути должна быть эффективной. Прямо как ракета. У вас нет лишней массы для самой ракеты, потому что это не топливо и не полезная нагрузка».

«Мы начали разработку ракеты с первого дня, исходя из цели ежедневных запусков.

Так что большая часть команды сейчас даже не занимается вопросами ежемесячных запусков. Они сосредоточены на еженедельных запусках ».

«Мы находимся в процессе расширения нашего производства. Мы утроили его размер до четверти миллиона квадратных футов, где у нас будет автоматизированная производственная линия. Последние пару лет мы производим ракеты из расчета по одной в квартал. Сейчас мы увеличиваем это количество до одного в месяц ».

«На нашем нынешнем предприятии, которое находится на территории кампуса площадью около 20 акров недалеко от Сан-Франциско, мы сможем производить по одной ракете в день».

Не знаю, что в итоге получится со всего этого, но безобразные наглые и агрессивные (в обращении с разработками) манеры творцов Астры крепко напоминают поведение одной не так давно внезапно возникшей спейс компании, над которой все громко потешались и иронизировали, и которая уверенно прет в космос, нагло захватывая куски рынка. И мечтая потоптаться по Марсу.

Подождем еще немножко и посмотрим, что случится с Astra Ракета 3.3 в ее следующей попытке достичь орбиты. Самый ранний запуск этой ракеты с острова Кадьяк, Аляска, возможен 8 ноября, во время окна, которое продлится до 14 ноября.

Долбанет, или все таки долетит?

В любом случае, в сборочном цехе делаются еще ракеты 🙂 и у Ракеты Астры в обозримом будущем просто нет шансов не начать стабильно и хорошо летать.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Virgin Orbit и владелец японской авиакомпании All Nippon Airways объединились для создания системы космического запуска

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

В настоящее время Virgin Orbit взлетает из своего воздушного и космического порта в пустыне Мохаве в Калифорнии, и работает над добавлением космодрома Корнуолл в Англии к своим стартовым площадкам.

Кодзи Сибата, исполнительный вице-президент ANA, приветствовал партнерство.

Источник

Многоступенчатая ракета

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Многоступе́нчатая раке́та — летательный аппарат, состоящий из двух или более механически соединённых ракет, называемых ступенями, разделяющихся в полёте. Многоступенчатая ракета позволяет достигнуть скорости большей, чем каждая из её ступеней в отдельности.

Содержание

История

Один из первых рисунков с изображением ракет был опубликован в труде военного инженера и генерала от артиллерии Казимира Семеновича, уроженца Витебского воеводства Речи Посполитой, «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 1929 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 Циолковкий), 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.

Принцип действия многоступенчатой ракеты

Ракета является весьма «затратным» транспортным средством. Ракеты-носители космических аппаратов «транспортируют», главным образом, топливо, необходимое для работы их двигателей, и собственную конструкцию, состоящую в основном из топливных контейнеров и двигательной установки. На долю полезной нагрузки приходится лишь малая часть (1,5-2,0%) стартовой массы ракеты.

Составная ракета позволяет более рационально использовать ресурсы за счёт того, что в полёте ступень, выработавшая своё топливо, отделяется, и остальное топливо ракеты не тратится на ускорение конструкции отработавшей ступени, ставшей ненужной для продолжения полёта. Пример расчёта, подтверждающего эти соображения, приводится в статье Формула Циолковского.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Конструктивно многоступенчатые ракеты выполняются c поперечным или продольным разделением ступеней.
При поперечном разделении ступени размещаются одна над другой и работают последовательно друг за другом, включаясь только после отделения предыдущей ступени. Такая схема даёт возможность создавать системы, в принципе, с любым количеством ступеней. Недостаток её заключается в том, что ресурсы последующих ступеней не могут быть использованы при работе предыдущей, являясь для неё пассивным грузом.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

При продольном разделении первая ступень состоит из нескольких одинаковых ракет (на практике, от 2-х до 8-и), работающих одновременно и располагающихся вокруг корпуса второй ступени симметрично, чтобы равнодействующая сил тяги двигателей первой ступени была направлена по оси симметрии второй. Такая схема позволяет работать двигателю второй ступени одновременно с двигателями первой, увеличивая, таким образом, суммарную тягу, что особенно нужно во время работы первой ступени, когда масса ракеты максимальна. Но ракета с продольным разделением ступеней может быть только двухступенчатой. [1]
Существует и комбинированная схема разделения — продольно-поперечная, позволяющая совместить преимущества обеих схем, при которой первая ступень разделяется со второй продольно, а разделение всех последующих ступеней происходит поперечно. Пример такого подхода — отечественный носитель Союз.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми

Уникальную схему двухступенчатой ракеты с продольным разделением имеет космический корабль Спейс Шаттл, первая ступень которого состоит из двух боковых твёрдотопливных ускорителей, а на второй ступени часть топлива содержится в баках орбитера (собственно многоразового корабля), а большая часть — в отделяемом внешнем топливном баке. Сначала двигательная установка орбитера расходует топливо из внешнего бака, а когда оно будет исчерпано, внешний бак сбрасывается и двигатели продолжают работу на том топливе, которое содержится в баках орбитера. Такая схема позволяет максимально использовать двигательную установку орбитера, которая работает на всём протяжении вывода корабля на орбиту.

Увеличение числа ступеней даёт положительный эффект только до определённого предела. Чем больше ступеней — тем больше суммарная масса переходников, а также двигателей, работающих лишь на одном участке полёта, и, в какой-то момент, дальнейшее увеличение числа ступеней становится контрпродуктивным. В современной практике ракетостроения более четырёх ступеней, как правило, не делается.

При выборе числа ступеней важное значение имеют также вопросы надёжности. Пироболты и вспомогательные РДТТ — элементы одноразового действия, проверить функционирование которых до старта ракеты невозможно. Между тем, отказ только одного пироболта может привести к аварийному завершению полёта ракеты. Увеличение числа одноразовых элементов, не подлежащих проверке функционирования, снижает надёжность всей ракеты в целом. Это также заставляет конструкторов воздерживаться от слишком большого количества ступеней.

Источник

История ракет и ракетных двигателей

Diletant. media и «Ростех» вспоминают людей, которые заставили ракеты летать.

«Ракета сама собой не полетит» — эту фразу приписывают многим известным ученым. И Сергею Королеву, и Вернеру фон Брауну, и Константину Циолковскому. Считается, что идею полета ракеты сформулировал чуть ли ни сам Архимед, но даже он не представлял себе как заставить ее полететь.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Константин Циолковский

К настоящему времени существует много разновидностей ракетных двигателей. Химические, ядерные, электрические, даже плазменные. Впрочем, ракеты появились задолго до того, как человек изобрел первый двигатель. Слова «ядерный синтез» или «химическая реакция» едва ли говорили что-то жителям Древнего Китая. А ведь ракеты появились именно там. Точную дату назвать сложно, но, предположительно, произошло это в годы правления династии Хань (III-II вв. до н. э.). К тем временам относятся и первые упоминания о порохе. Ракета, которая поднималась вверх благодаря силе, возникшей при взрыве пороха, использовалась в те времена исключительно в мирных целях — для фейерверков. Ракеты эти, что характерно, имели собственный запас горючего, в данном случае, пороха.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Многоступенчатая ракета в представлении Конрада Хааса

Ученый подробным образом описал механизм создания летательного аппарата из двух ракет, которые разделялись бы в полете. «Такой аппарат, — уверял он, — мог бы развивать огромную скорость». Идеи Хааса вскоре развил польский генерал Казимир Семенович.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Титульный лист книги, в которой Казимир Семенович описал ракеты

В 1650 году он предложил проект создания трехступенчатой ракеты. В жизнь, впрочем, эта идея воплощена так и не была. То есть, конечно, была, но только в ХХ веке, через несколько столетий после смерти Семеновича.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Запуск Ракеты Конгрива, 1890

Оружие многократно применялось во время Наполеоновских войн. В России пионером ракетостроения считается генерал-лейтенант Александр Засядко.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Александр Засядко

На ракете — в космос

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Герман Оберт

Он также разрабатывал идею межпланетных перелетов. Оберт прекрасно понимал сложность задачи, но его работы вовсе не носили фантастический характер. Ученый, в частности, предложил идею ракетного двигателя. Он даже проводил экспериментальные испытания подобных устройств. В 1928 году Оберт познакомился с молодым студентом Вернером фон Брауном. Этому юному физику из Берлина в скором времени предстояло совершить прорыв в ракетостроении и воплотить в жизнь многие идеи Оберта. Но об этом позже, ибо за два года до встречи двух этих ученых была запущена первая в истории ракета на жидком топливе.

Произошло это знаменательное событие 16 марта 1926 года. А главным героем стал американский физик и инженер Роберт Годдард. Еще в 1914 году он запатентовал многоступенчатую ракету. Вскоре ему удалось воплотить в жизнь идею, предложенную Хаасом почти за четыреста лет до этого. В качестве топлива Годдард предлагал использовать бензин и оксид азота. После серии неудачных запусков, он добился успеха. 16 марта 1926 года на ферме своей тетушки Годдард запустил в небо ракету размером с человеческую руку. За две с небольшим секунды она взлетела в воздух на 12 метров. Любопытно, что позднее на основе трудов Годдарда будет создана Базука.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Роберт Годдард и его ракета

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Залп «Катюш»

В Германии развитием идей Оберта занимался уже знакомый нам Вернер фон Браун. Он создавал ракеты для германской армии и не оставил этого занятия после прихода к власти нацистов. Более того, Браун получил от них баснословное финансирование и неограниченные возможности для работы.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Вернер фон Браун с моделью «Фау-2» в руках

При создании новых ракет использовался рабский труд. Известно, что Браун пытался протестовать против этого, но получил в ответ угрозу, что сам может оказаться на месте подневольных работников. Так была создана баллистическая ракета, появление которой предсказал еще Циолковский. Первые испытания прошли в 1942 году. В 1944-м баллистическая ракета дальнего действия «Фау-2» была принята на вооружение Вермахтом. С ее помощью обстреливали, в основном, территорию Великобритании (до Лондона с территории Германии ракета долетала за 6 минут). «Фау-2» несла страшные разрушения и вселяла страх в сердца людей. Ее жертвами стали как минимум 2700 мирных жителей Туманного Альбиона. В британской прессе «Фау-2» именовали «крылатым ужасом».

Американские и советские военные с 1944 года вели «охоту» за Брауном. Обе страны были заинтересованы в его идеях и разработках. Ключевую роль в решении этого вопроса сыграл сам ученый. Еще весной 1945 он собрал свою команду на совет, на котором решался вопрос о том, кому по окончании войны лучше сдаться в плен. Ученые пришли к выводу, что сдаваться лучше американцам. Сам Браун оказался в плену почти случайно. Его брат Магнус, увидев американского военного, подбежал к нему и сказал: «Меня зовут Магнус фон Браун, мой брат изобрел «Фау-2», мы хотим сдаться».

В США Вернер фон Браун продолжил работу над ракетами. Теперь однако он трудился в основном для мирных целей. Именно он дал колоссальный толчок к развитию американской космической отросли, сконструировав для США первые ракеты-носители (разумеется, создавал Браун и боевые баллистические ракеты). Его команда в феврале 1958 запустила в космос первый американский искусственный спутник Земли. Советский Союз опередил США с запуском спутника почти на полгода. 4 октября 1957 года на орбиту Земли был выведен первый искусственный спутник. При его запуске была использована советская ракета Р-7, созданная Сергеем Королевым.

для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть фото для чего ракеты делают многоступенчатыми. Смотреть картинку для чего ракеты делают многоступенчатыми. Картинка про для чего ракеты делают многоступенчатыми. Фото для чего ракеты делают многоступенчатыми
Сергей Королев

Р-7 стала первой в мире межконтинентальной баллистической ракетой, а также первой ракетой, использованной для космического полета.

Ракетные двигатели в России

В 1912 году в Москве был открыт завод по производству авиационных двигателей. Предприятие входило во французское общество «Гном». Здесь создавались, в том числе, и моторы для самолетов Российской Империи в годы Первой мировой. Завод успешно пережил Революцию, получил новое название «Икар» и продолжил работу уже при советской власти.

Авиационные двигатели создавались тут и в 1930-е, и в 1940-е, военные, годы. Моторы, которые производились на «Икаре», ставились на передовые советские самолеты. А уже в 1950-е предприятие стало выпускать турборакетные двигатели, в том числе и для космической отрасли. Сейчас завод принадлежит ОАО «Кузнецов», которое получило свое название в честь выдающегося советского авиаконструктора Николая Дмитриевича Кузнецова. Предприятие входит в структуру госкорпорации «Ростех».

«Ростех» продолжает выпуск ракетных двигателей, в том числе и для ракетной отрасли. В последние годы объемы производства растут. В прошлом году появилась информация о том, что заказов на производство двигателей «Кузнецов» получил аж на 20 лет вперед. Двигатели создаются не только для космической отрасли, но также для авиации, энергетики и грузовых железнодорожных перевозок.

В 2012-м «Ростехом» были проведены испытания лунного двигателя. Специалистам удалось возродить технологии, которые создавались для советской лунной программы. Сама программа, как мы знаем, в итоге была свернута. Но забытые, вроде бы, наработки теперь обрели новую жизнь. Ожидается, что лунный двигатель получит широкое применение в российской космической программе.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *