Реферат: ОК Буран

Реферат: ОК Буран

Реферат

По введению в РКТ

ОК «Буран»

Группа№06-104

Косяков Кирилл

Учителя:

Андреев В.Н.

Гущин В.Н.

Москва 2000г.

Содержание

1.Введение -------------------------------------------------------------3

2.В полёте ОК «Буран» ------------------------------------4

3.Внешняя конфигурация ------------------------------------------4

4.Внутренняя компоновка, конструкция ----------------------------4

5.Двигательная установка и бортовое оборудование ----------------5

6.Геометрические и весовые характеристики -----------------------6

7.Выведение на орбиту -------------------------------------------6

8.Возвращение с орбиты ------------------------------------------6

9.История создания ОК «Буран» ----------------------------7

10.Основные характеристики МКС «Энергия – Буран» --------11

11.Применение «Бурана» ----------------------------------13

а) Боевые космические комплексы --------------------------------13

б) Проекты целевого использования ОК «Буран» ------------16

12.Попытка запуска МТКК «Буран» 12.10.88 года -----------18

13.Полёт -------------------------------------------------------18

14.Схема полёта на участке посадки ОК «Буран» -----------22

15.Список литературы -------------------------------------------27

Введение.

1961 год, двенадцатое апреля. Всем известен этот день - день первого по­лета

в космос в такой еще не­известный, загадочный мир. Все граждане Земли были

удивлены открывшейся для человека возмож­ностью преодо­леть силу гравитации

Земли, под­няться на недосягаемые доселе высоты и, наконец, посетить новые

таинственные миры - пространство по имени "космос". Так началось исследование

Все­ленной, а день этот запечатлелся в памяти людской навсегда, и в России

стал ежегодно отмечаться как праздник - день Космонавтики. Сейчас полеты

кос­монавтов являются бо­лее обычным делом, но в 1961 году это было

вселенским событием. В ус­ловиях су­ществования двух антагонистических

формаций - со­циализма и капитализма - это событие явилось пред­метом

национальной гордости СССР и всего социа­листического лагеря.

В ПОЛЕТЕ ОРБИТАЛЬНЫЙ КОРАБЛЬ "БУРАН"

---------- СООБЩЕНИЕ ТАСС ----------

15 ноября 1988 года в Советском Союзе проведены успешные испытания

космического корабля многоразового использования "Буран".

После старта универсальной ракетно-космической транспортной системы "Энергия"

с кораблем "Буран" орбитальный корабль вышел на расчетную орбиту, совершил

двухвитковый полет вокруг Земли и приземлился в автоматическом режиме на

посадочной полосе космодрома Байконур.

Это - выдающийся успех отечественной науки и техники, открывающий качественно

новый этап в советской программе космических исследова­ний.

"БУРАН" - советский крылатый ор­битальный корабль многоразового

ис­пользования. Предназначен для выведения на орбиту вокруг Земли раз­личных

космических объектов и их обслуживания; доставки модулей и персонала для

сборки на орбите крупногабаритных сооружений и меж­планетных комплексов;

воз­врата на Землю неисправных или выработав­ших свой ресурс спутников;

освоения оборудования и технологий косми­ческого производства и дос­тавки

продукции на Землю; выполнения дру­гих грузопассажирских пере­возок по

маршруту Земля-космос-Земля, ре­шения ряда оборонных задач.

Внешняя конфигурация. Орбитальный корабль (ОК) "Буран"

выпол­нен по самолетной схеме: это "бесхвостка" с низко расположенным

тре­угольным крылом двойной стре­ловидности по передней кромке;

аэроди­намические органы управления включают элевоны, балансировочный щиток,

расположенный в хвостовой части фюзеляжа, и руль направления, который,

"расцепляясь" по задней кромке, выполняет также функции воз­душного тормоза;

посадку "по са­молетному" обеспечивает трех опорное (с носовым колесом)

выпускаю­щееся шасси.

Внутренняя компоновка, конструкция. В носовой части

"Бурана" расположены герметичная вставная кабина объе­мом 73 кубических мет­ров

для экипажа (2 - 4 чел.) и пассажиров (до 6 чел.), отсеки бортового

оборудования и носовой блок двигателей управ­ления.

Среднюю часть занимает грузовой отсек с открывающимися вверх створ­ками, в

котором размещаются манипуляторы для выполнения погру­зочно-разгрузочных и

монтажно-сборочных работ и различных операций по обслуживанию космических

объектов. Под грузовым отсеком распо­ложены агрегаты систем энергоснабжения и

обеспечения температурного режима. В хвостовом отсеке установлены агрегаты

двигательной уста­новки, топливные баки, агрегаты гидросистемы. В конструкции

"Бурана" использованы алюминиевые сплавы, титан, сталь и другие материалы.

Чтобы противостоять аэродинамическому нагреванию при спуске с ор­биты,

внешняя поверхность ОК имеет теплозащитное покрытие, рассчитан­ное на

многоразовое использование.

На менее подверженную нагреву верхнюю поверхность устанавливается гибкая

теплозащита, а другие поверхности покрыты теплозащитными плит­ками,

изготовленными на основе волокон кварца и выдерживаю­щими температуру до 1300

С. В особо теплонапряженных зонах (в носках фюзеляжа и крыла, где температура

достигает 1500 - 1600 С) применен композиционный материал типа углерод-

углерод. Этап наиболее интен­сивного нагревания ОК сопровождается

образованием вокруг него слоя воздушной плазмы, однако конструкция ОК не

прогревается к концу по­лета более чем до 160 С. Каждая из 36000 плиток имеет

конкретное место установки, обусловленное теоретическими обводами корпуса ОК.

Для сни­жения тепловых нагрузок выбраны также большие значения радиусов

затупления носков крыла и фюзеляжа. Расчетный ресурс конструкции - 100

орбитальных полетов.

Двигательная установка и бортовое оборудование.

Объединенная двигательная установка (ОДУ) обеспечивает довыведение ОК на опорную

орбиту, выполнение межорбитальных переходов (коррек­ций), точное

ма­неврирование вблизи обслуживаемых орбитальных ком­плексов, ориента­цию и

стабилизацию ОК, его торможение для схода с орбиты. ОДУ со­стоит из двух

двигателей орбитального маневрирования (на рис. справа), работающих на

углеводородном горючем и жидком ки­слороде, и 46 дви­гателей газодинамического

управления, сгруппирован­ных в три блока (один носовой блок и два хвостовых).

Более 50 бортовых систем, вклю­чающих радиотехнические, ТВ и телеметрические

ком­плексы, системы жизнеобеспечения, терморегулирования, навигации,

энергоснабжения и другие, объединены на основе ЭВМ в единый борто­вой комплекс,

кото­рый обеспечивает продолжительность пребывания "Бу­рана" на орбите до 30

суток. Теплота, выделяемая бортовым оборудо­ванием, с помощью теп­лоносителя

подводится к радиационным теплооб­менникам, установлен­ным на внутренней

стороне створок грузового от­сека, и излучается в ок­ружающее пространство (в

полете на орбите створки открыты).

Геометрические и весовые характеристики. Длина "Бурана"

со­ставляет 35,4 м, высота 16,5 м (при выпущенном шасси), размах крыла около 24

м, площадь крыла 250 квадратных метров, ширина фюзеляжа 5,6 м, высота 6,2 м;

диаметр грузового отсека 4,6 м, его длина 18 м. Старто­вая масса ОК до 105 т,

масса груза, доставляемого на орбиту, до 30 т, воз­вращаемого с орбиты - до 15

т. Максимальный запас топлива до 14 т. Большие габаритные размеры "Бурана"

затрудняют ис­пользование назем­ных средств транспортировки, поэтому на

космодром он (так же, как и блоки РН доставляется по воздуху модифицированным

для этих целей самолетом ВМ – Т экспериментального машинострои­тельного завода

им. В.М. Мясищева (при этом с "Бурана" снимается киль и масса доводится до 50

т) или многоцелевым транспортным самолетом Ан-225 в полностью собранном виде.

Выведение на орбиту. Запуск "Бурана" осуществляется с

помощью универсальной двухступен­чатой РН «Энергия», к центральному блоку

ко­торой крепится пирозам­ками ОК. Двигатели 1-й и 2-й ступеней РН запус­каются

практически одно­временно и развивают суммарную тягу 34840 кН при стартовой

массе РН с "Бураном" около 2400 т (из них около 90% со­ставляет топ­ливо). В

первом испытательном пуске беспилотного варианта ОК, состо­явшемся на

космодроме Байконур 15 ноября 1988 года, РН "Энер­гия" вы­вела ОК за 476 сек.

на высоту около 150 км (блоки 1-й сту­пени РН отде­лились на 146-й сек. на

высоте 52 км). После отделения ОК от 2-й ступени РН был осуществлен двукратный

запуск его двигателей, что обес­печило необходимый прирост скорости до

достижения первой кос­мической и вы­ход на опорную круговую орбиту. Расчетная

высота опор­ной орбиты "Бу­рана" составляет 250 км (при грузе 30 т и заправке

топли­вом 8 т). В пер­вом полете "Буран" был выведен на орбиту высоту

250,7/260,2 км (наклон орбиты 51,6) с периодом обращения 89,5 мин. При заправке

топливом в количестве 14 т возможен переход на орбиту высо­той 450 км с грузом

27 т. При отказе на этапе выведения одного из мар­шевых ЖРД 1-й или 2-й ступени

РН ее ЭВМ "выбирает" в зависимости от набранной высоты либо варианты выведения

ОК на низкую орбиту или на одновитковую траекто­рию полета с последующей

посадкой на одном из запасных аэродромов, либо вариант выведения РН с ОК на

траекторию возврата в район старта с последующим отделением ОК и посадкой его

на основной аэродром. При нормальном запуске ОК 2-я ступень РН, ко­неч­ная

скорость которой меньше первой космической, продолжает полет по баллистической

траек­тории до падения в Тихий океан.

Возвращение с орбиты. Для схода с орбиты ОК

разворачивается дви­гателями газодинамического управления на 180 (хвостом

вперед), после чего на непродолжительное время включаются основные ЖРД и

сооб­щают ему необходимый тормоз­ной импульс. ОК переходит на траекто­рию

спуска, снова разворачивается на 180 (носом вперед) и выполняет планирование с

большим углом атаки. До высоты 20 км осуществляется совместное газодинамическое

и аэроди­намическое управление, а на за­ключительном этапе полета используются

только аэродинамические ор­ганы управления. Аэродинамическая схема "Бурана"

обеспечивает ему достаточно высокое аэродинамическое каче­ство, позволяющее

осущест­вить управляемый планирующий спуск, вы­пол­нить на трассе спуска

бо­ковой маневр протяженностью до 2000 км для выхода в зону аэродрома посадки,

произвести необходимое предпо­садоч­ное маневрирование и со­вершить посадку на

аэродром. В то же время конфигурация ЛА и приня­тая траектория спуска (крутизна

плани­рования) позволяют аэродинамиче­ским торможением погасить скорость ОК от

близкой к орбитальной до посадочной, равной 300 - 360 км/ч. Длина про­бега

составляет 1100 - 1900 м, на пробеге используется пара­шют. Для расширения

эксплуатационных возможностей "Бурана" преду­сматрива­лось использование трех

штатных аэродромов посадки (на кос­модроме (ВПП посадочного комплекса дли­ной 5

км и шириной 84 м в 12 км от старта), а также в восточной и запад­ной частях

страны). Комплекс радио­технических средств аэродрома соз­дает

радионавигационное и радио­ло­кационное поля (радиус последнего около 500 км),

обеспечиваю­щие дальнее обнаружение ОК, его выведение к аэродрому и всепогодную

вы­сокоточную (в том числе автоматическую) посадку на ВПП. Первый испытательный

полет беспилотного варианта ОК завершился по­сле выполнения немногим более двух

витков вокруг Земли успешной автоматической посадкой на аэродром в районе

космо­дрома. Тормозной импульс был дан на высоте Н=250 км, на расстоянии около

20000 км от аэродрома приземления, боковая дальность на трассе спуска составила

около 550 км, отклонение от расчетной точки касания на ВПП оказалось равным 15

м в продольном направлении и 3 м от оси по­лосы.

Разработка ОК "Буран" продолжалась более 10 лет. Первому запуску

предшествовал большой объем научно-исследовательских и опытно-

кон­структорских работ по созданию ОК и его систем с обширными

теорети­ческими и экспериментальными исследованиями по определению

аэро­динамических, акустических, теплофизических, прочностных и других

характеристик ОК, моделированием работы систем и динамики полета ОК на

полноразмерном стенде оборудования и на пилотажных стендах, разработкой новых

материалов, отработкой методов и средств автомати­ческой посадки на самолетах

- летающих лабораториях, летными испыта­ниями в атмосфере пилотируемого

самолета-аналога (в моторном вари­анте) БТС-02, натурными испытаниями

теплозащиты на эксперименталь­ных аппаратах БОР-4 и БОР-5, выводившихся на

орбиту и возвращаемых с нее методом аэродинамического спуска, и т. д.

История создания ОК "Буран"

Работы по созданию крылатых космических кораблей в Советском Союзе имеют свою

историю. Идея использовать крылья на возвращаемом кос­мическом аппарате

возникла сразу же с началом полетов в космос. Это обуславливалось желанием

использовать потенциальные возможности земной атмосферы (в первую очередь,

управляемое торможение и точное маневрирование) и тем авиационным заделом, с

которым первые ракет­чики пришли в космонавтику. Поэтому наличие крыльев на

спускаемом аппарате, движущимся в атмосфере, выглядело простым и логичным.

С.П.Королев считал парашютную посадку бесперспективной, и потому, по его

заказу, параллельно с Востоком, лапоток проектировал П.В.Цыбин. Машина

задумывалась классической аэродинамической схемы, с трапе­циевидным крылом и

нормальным хвостовым оперением. Свое полуофи­циальное название аппарат

получил из-за характерной формы фюзеляжа, в аэродинамическую тень которого

несущие плоскости убирались при входе в плотные слои атмосферы. По способу

выведения (на 3-ступенча­той Р-7, семерке), массе и решаемым задачам лапоток

был бы аналогич­ным Востоку. (Справа - первый советский "челнок" - "лапоток"

С.П.Королева и П.В.Цыбина: стартовая масса 4,7 т; экипаж 1 чел.;

про­должительность полета до 27 ч; длина 9,4 м; размах крыла 5,5 м; высота по

оперению 4 м; ширина фюзеляжа 3 м.) Рассматривалась даже возмож­ность

катапультирования космонавта непосредственно перед посадкой на ВПП. Однако

быстро выяснился масштаб трудностей, встающих при соз­дании крылатых

космических аппаратов. Например, планирующий вход в атмосферу требовал

точнейшей ориентации изделия, а соответствующие приборы появились значительно

позже первых полетов... Кроме того, по теплозащите схема оказалась

неоптимальной. После этого ракетчики к крылатым аппаратам охладели. С 1958-го

воздушно-космический самолет (ВКС) проектировался в ОКБ-23 В.М.Мясищева.

Масса та же под се­мерку. Схема уже бесхвостка, с треугольным крылом большой

площади. Конкретный же облик неоднократно менялся, известно минимум три

ва­рианта. В последнем из них Владимир Михайлович впервые предложил применить

керамическую плиточную теплозащиту, но... в 1960-м Мяси­щева отправили

руководить ЦАГИ, ОКБ-23 стало филиалом фирмы В.Н.Челомея. Тогда же

ракетопланами занялся и сам Владимир Николае­вич, его ОКБ-52. Уже в 1961-м

прошли испытательные пуски аппарата, названного МП-1 (первый пуск 21.03.1963

с использованием баллистиче­ской ракеты "Р-12"). 1,8-метровый конус массой

1,75 т, управлялся на ги­перзвуковых скоростях восемью аэродинамическими

щитками. Баллисти­ческая ракета поднимала образец на 405 км, в атмосферу он

входил в 1760 км от места старта со скоростью 3,8 км/с. Два года спустя

испытания прошел М-12 такой же конус, но с четырьмя стабилизаторами. По

резуль­татам этих пусков ОКБ-52 представило проект 6,3-тонного беспилотного

ракетоплана Р-1, оснащенного М-образным складным (средняя часть вверх, концы

вниз) крылом переменной стреловидности, и его пилоти­руемого варианта Р-2.

Перегрузка на спуске должна была составить всего 3,5-4 g, в отличие от 9-11 g

на СА Восток. Сделали уже макеты машин, но после снятия благоволившего к

Челомею Н.С.Хрущева воздушно-косми­ческую тематику у ОКБ-52 отобрали.

Занимался крылатыми кораблями и А.Н.Туполев, но пока о них известно крайне

мало: опытный экземпляр беспилотного ВКС 130 был построен, а его пилотируемый

вариант 136 должен был называться Красная звезда.

К 1965 г. из всех минавиапромовских программ осталась одна известная сегодня

под названиями 50-50 и спираль, разрабатывавшаяся в ОКБ Ми­кояна под

руководством Г.Е.Лозино-Лозинским.

ОК "Буран" задумывался как военная система. Вот как вспоминал об этом в 1994-

м году директор головного в ракетно-космической промышленно­сти Центрального

НИИ машиностроения Ю.А.Мозжорин:

Программа имеет свою предысторию. В 1972 г. Никсон объявил, что в США

начинает разрабатываться программа Space Shuttle. Она была объяв­лена как

национальная, рассчитанная на 60 пусков челнока в год, предполагалось создать

4 таких корабля; затраты на программу планиро­вались в 5 миллиардов 150

миллионов долларов в ценах 1971 г. В даль­нейшем они конечно подросли, как и

у всех бывает, достигли 13 милли­ардов 400 миллионов долларов. Программа была

серьезная, поскольку создавались 4 стартовых комплекса, на базе Ванденберг и

на мысе Кен­неди, создавались специальные производства.

Челнок выводил на околоземную орбиту 29,5 т, и мог спускать с орбиты груз до

14,5 т. Это очень серьезно, и мы начали изучать, для каких целей он

создается? Ведь все было очень необычно: вес, выводимый на орбиту при помощи

одноразовых носителей в Америке, даже не достигал 150 т/год, а тут

задумывалось в 12 раз больше; ничего с орбиты не спускалось, а тут

предполагалось возвращать 820 т/год... Это была не просто про­грамма создания

какой-то космической системы под девизом снижения затрат на транспортные

расходы (наши, нашего института проработки по­казали, что никакого снижения

фактически не будет наблюдаться), она имела явное целевое военное назначение.

И действительно, в это время начали говорить о создании мощных лазе­ров,

лучевого оружия, оружия на новых физических принципах, которое теоретически

позволяет уничтожать ракеты противника на расстоянии в несколько тысяч

километров. Как раз вот создание такой системы и пред­полагалось для

отработки этого нового оружия в космических условиях.

Слова Юрия Александровича подтверждает заместитель Главного конст­руктора МКС

Буран В.М.Филин:

Необходимость создания отечественной многоразовой космической сис­темы как

средства сдерживания потенциального противника была выяв­лена в ходе

аналитических исследований, проведенных Институтом про­блем машиноведения АН

СССР и НПО Энергия в период 1971 75 гг. Было показано, что США, введя в

эксплуатацию свою многоразовую сис­тему Space Shuttle, смогут получить

решающее военное преимущество в плане нанесения превентивного ракетно-

ядерного удара по жизненно-важным объектам на территории нашей страны.

В решениях НТС Министерства общего машиностроения и Министерства обороны

ставилась задача: исключить возможную техническую и воен­ную внезапность,

связанную с появлением у потенциального противника многоразовой транспортной

космической системы Space Shuttle принципи­ально нового технического средства

доставки на околоземные орбиты и возвращения на Землю значительных масс

полезных грузов.

Первый вариант отечественного ответа на американский вызов выглядел следующим

образом: достаточно традиционная схема, включающая двух­ступенчатый носитель

с пакетным разделением ступеней, в верхней части которого размещался

транспортный корабль.

Облик носителя в существующем виде определился тоже далеко не сразу, и

пакетная его компоновка не случайна. Возглавивший в 1975 г. ведущую ракетно-

космическую фирму страны, получившую тогда же название НПО Энергия, академик

В.П.Глушко весьма благоволил к концепции уни­версальной системы из множества

стандартных ракетных блоков. Между тем, пятнадцатью годами раньше, в начале

разработки легендар­ной Н1, такую схему исследовал Королев и отказался от нее

как от самой неэффективной по массе. С другой стороны, реализованный Сергеем

Павловичем моноблочный вариант, во-первых, требовал сложных, долгих и дорогих

наземных испытаний. Во-вторых, главное он исключал пере­возку готовых блоков

с заводов в Москве, Днепропетровске и Куйбышеве на космодром; на Байконуре

пришлось бы строить новый гигантский производственный комплекс. Для будущих

программ это, может быть, было и приемлемо, но военных категорически не

устраивало. Победил компромисс.

Корабль должен был состоять из трех частей: носовой (конической), с ка­биной

экипажа и рулевыми двигателями, средней (цилиндрической), с объемистым

грузовым отсеком, и кормовой, с двигателями довыведения, орбитального

маневрирования и топливом для них. В атмосферу аппарат должен был входить

вперед коническим носом, с некоторым углом атаки этого достаточно, чтобы на

тех скоростях получить определенное аэроди­намическое качество, скользящий

управляемый спуск. Посадка же пред­полагалась по парашютно-ракетной системе,

на выдвижные опоры-амор­тизаторы.

Предложенная схема имела колоссальное преимущество, отсутствовали крылья,

большую часть времени бывшие паразитной массой. К достоин­ствам предложенной

схемы можно также отнести следующее:

· имелся серьезный практический задел по спускаемым аппаратам с

небольшим аэродинамическим качеством (КК "Союз", боеголовки баллистических

ракет);

· имелись и давно использовались в Воздушно-десантных войсках сложные

парашютные системы (с тормозными РДТТ), позволяю­щие осуществлять мягкую

посадку тяжелых объектов;

· снимались жесткие требования по точности приземления;

· отпадала необходимость в дорогой и сложной наземной инфраструк­туре

(в первую очередь аэродромов);

· конструкция космического корабля без крыльев и оперения по

срав­нению с крылатым ОК конструктивно является более простой и легкой при

равной прочности, имеет меньшую омываемую пло­щадь (что снижает массу

теплозащиты), более простые алгоритмы управления, что в конечном итоге

приводит к большей эффектив­ности в эксплуатации

Страницы: 1, 2, 3