Виктор Елисеевич Миненко ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ, ИМЕЮЩЕГО В СВОЕМ СОСТАВЕ ВОЗВРАЩАЕМЫЙ АППАРАТ КАПСУЛЬНОГО ТИПА ПРИЛОЖЕНИЕ Проектные характеристики спускаемых аппаратов Москва 2002 Таблица П1 Основные проектные характеристики аэрокосмических спускаемых аппаратов баллистического и «скользящего» типов № Наименование Индекс Размер ность 1 Название аппарата 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Страна, фирма Скорость входа в атмосферу Численность экипажа Стартовая масса Масса конструкции Масса теплозащиты Масса комплексов средств посадки Объем аппарата суммарный Объем гермокабины Общая поверхность Расчетная несущая поверхность Диаметр СА Длина Са Аэродинамическое качество (М = 6) Коэффициент аэродинамического сопротивления Баланс. угол атаки Спускаемые аппараты сферической и сегментально-конической формы “Восток” “Восход” “Меркурий” “Джемини” “Аполлон” “Союз ТМ” “Зонд” “Алмаз” “Поток” “Заря” СА МЭК Vвх nэк GСА Gкон Gтзп Gксп км/с чел т т т т СССР 7.8 1 2,45 1,3 1,05 0,244 СССР 7,8 2-3 2.78 1,3 0.89 0,267 США 7,8 1 1,3 0,43 0,143 0,114 США 7,8 2 2.7 0,8 0,157 0,23 США 11,2 3 5,4-6 2,13 0.745 0,415 СССР 7,8 3 2,95 1,08 0,45 0,362 СССР 11,2 2 3,1 1,1 0,815 0,28 СССР 7,8 3 3,4 0,62 1,0 0,254 СССР 7,8 3-5 5,66 1,23 0,73 0,635 СССР 7,8 3-6 6.5 1,17 3,55 СССР 13...15 4 10-12 1,8 3-5 0,48 V Vгк S Sр м3 м3 м2 м2 6,37 5,0 15,2 3,8 6,37 5,0 15,2 3,8 2,94 1,5 11,9 2,8 5,3 2,26 18,6 4,1 14,2 6,2 (11) 35,6 12,3 5,6 4,6 16,35 3,8 5,6 4,6 16,35 3,8 10,9 8 27,85 7,05 22,8 13,3 25,6 9,6 34 17,8 59,5 13,2 22,8 16 43,5 14,85 D L Кгип м м 2,3 — 0 2,3 — 0 1,89 2,98 0 2,29 3,87 0,15 3,96 2,56 0,35 2.2 2,14 0,3 2,18 2,16 0,3 3,0 3,865 0,25 3,25 3,25 0,3 4,1 5,09 0,3 4,19 3,12 0,45 (0,25 макс) (0,25 макс) 0,9 0,9 1,1-1,2 1,1-1,2 1,1 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,13 0 0 0 15 33 25 25 25 25 25 30 650 660 350 550 406-450 700 740 440 537 450 513 Катапульт. ПС для СА ПРСП ПС, возд. амортиз. ПС, катал. как авар. ПС с “горячим” рез. ПРСП, “хол.” рез. ПРСП ПРСП,”гор” резерв.ПС ПРСП,”гор” резерв.ПС ЖРД ПРСП”гор” резерв.ПС СХА 1,34-2,1 αбал град 18 Нагрузка на несущую поверхность 19 Тип комплекса средств посадки Рх кг/м 20 Вертикальная скорость посадки 21 Рабочее давление в кабине экипажа 22 Состав атмосферы Vy м/сек 6,5 6,5 8 9 8...10,3 7,5 - ОСП 9 - ЗСП 7,5 - ОСП 0-5,5-ЗСП 5,2-7,8 7,5 - ОСП 0-5 - ПРСП 0-3 7,5 - ОСП 0-5 - ПРСП P ат 1 1 0,35 0,35 0,35 1 1 1 1 1 1 кислород кислород кислород норм.ат 17 2 норм.атм. норм.атм. норм.ат норм.атм. норм.атм. норм. норм.атм. атм. Таблица П2 Сравнительные проектные характеристики спускаемых аппаратов некоторых типичных форм (первое приближение, 1961 г.) Аэродинамические схемы СА № Наименование 1 Характер формы 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Масса СА Масса конструкции Масса теплозащиты Объем СА Момент инерции Координаты центра масс Запас устойчивости Суммарная площадь поверхности Нагрузка на несущую поверхность Максимальная перегрузка при баллистическом спуске (α = 0) Максимальный скоростной напор (α = 0) Время достижения максимальной перегрузки (t = 0 при Н = 100 км) Высота при nх мах Макимальная частота колебаний СА Угол атаки при достижении максимальной перегрузки Время полета СА при достижении М=2 Угол атаки при М = 2 12 13 14 15 16 17 18 19 Высота при достижении М = 2 20 Коэффициент сопротивления 21 Скорость СА к моменту ввода парашютов Индекс Размерность сфера сегментальноконическая сферо-цилиндрическая притупленный конус с плавным сопряжением притупленный конус с изломом боковой поверхности заостренный конус с полусферическим днищем Gса Gк Gтзп Vса I zz Cт = Xт/L ΔCd min Sca Px = Gca/Cx⋅Sp Пх кг кг кг м3 кгмсек2 % % м2 кг/м2 2090 360 660 6,4 120 45,6 4,4 16,6 567 1950 400 480 6,2 120 33,5 3 18,48 293 1990 400 520 6,5 110 33,5...34,5 6,5 17,2 350 2070 470 540 6 140 47,3...46,8 9,7...10,2 18,46 600 2050 480 500 6 140 43...44,8 12,2...14 18,5 385 2040 430 540 6,1 130 51 4 12,46 475 1/g 9,75 9,2 9,3 9,8 9.4 9,5 q max кг/м2 5140 2630 3260 5540 3530 4430 τ п max сек 200 190 192 200 192 192 Н пх max Ω max Гц Гц 34,6 1,15 38,2 1,03 37,2 1,09 34 1,15 38,8 1,1 37,2 1,05 α пх max град 22,5 16 18,5 32,5 22,5 20,5 tм=2 сек 244 237 240 245 241 241 α м=2 град 32,5 16 12,5 32,5 22,5 20,5 Н Сха V км 22,3 0,89 188 24,2 1,51 136 23,2 1,51 150 22,1 0,712 196 23,5 1,2 156 22,7 1,07 175 м/с Таблица П3 Влияние геометрических параметров аэрокосмических летательных аппаратов, выполненных по схеме СА «Союз», на объемномассовые характеристики. θс = 60°; θк = 7°; λ = L/D = 0,974 № Наименование 1 Относительный Индекс, формула, Диаметры спускаемых аппаратов, D (м) Примечание размерность 2,2 2,4 2,8 3,0 3,2 3,5 3,8 4,0 4,1 4,5 КD = Di/D2, 2 1 1,091 1,273 1,364 1,455 1,581 1,727 1,818 1,864 2,045 Ks = Si/S2, 2 1 1,19 1,621 1,86 2,102 2,531 2,984 3,306 3,434 4,183 Kv = Vi/V2, 2 1 1,298 2,063 2,538 3,059 4,027 5,153 6,01 6,471 8,554 16,6 19,75 26,91 30,88 34,89 42,01 49,53 54,88 57,0 69,44 4,07 4,84 7,86 9,02 10,19 12,28 14,47 16,03 16,65 20,08 диаметр 2 Относительная площадь 3 Относительный объем 2 4 Суммарная площадь S∑, м 5 Площадь лобового Sлта, м2 0,8418D2 экрана 6 Площадь боковой Sк, м2 12,53 14,91 19,05 21,86 24,7 29,73 35,06 38,85 40,35 49,46 поверхности 7 Расчетная площадь Sр = πD2/4, м2 3,8 4,524 6,158 7,069 8,042 9,621 11,31 12,566 13,203 15,904 8 Суммарный объем СА Vса, м 3 5,6 7,27 11,55 14,21 17,13 22,55 28,86 33,66 36,24 47,9 9 Объем гермокабины Vгк, м3 4,77 6,26 10,2 12,67 15,38 22,45 26,38 30,92 33,39 44,43 10 Масса СА Gса, кг 3000 3960 5020 5770 6550 7870 9250 10250 10800 12950 γса = Gса/ Vса, 0,536 0,508 0,435 0,407 0,383 0,348 0,322 0,304 0,287 0,27 11 Плотность аппарата Sлта = т/м3 Таблица П4 Проектно-массовые и объемно-габаритные характеристики аппаратов класса «Союз» № 1 Наименование Индекс Размерность Габаритные характеристики аппарата, D (м) 2,2 2,4 2,8 3,0 3,2 3,5 3,8 4,0 4,1 4,5 Суммарная масса СА на момент входа в атмосферу Gca кг 3000 3960 5020 5770 6550 7870 9250 10250 10800 12550 2 Суммарный объем V∑ м3 5,6 7,25 11,5 14,05 17,05 22,5 28,4 33,8 36,2 47,8 3 Суммарная поверхность S∑ м2 16,35 19,5 26,5 30,4 34,6 41,5 48,6 54 56,9 68,2 4 Расчетная площадь Sp м2 3,8 4,49 6,1 7,02 8,0 9,6 11,25 12,55 13,15 15,9 т/м3 0,536 0,508 0,435 0,407 0,383 0,348 0,322 0,304 0,287 0,262 Gк кг 748 910 1244 1478 1683 2025 2400 2720 2887 3600 (площадь миделя) 5 Плотность γca = Gca/V∑ 6 Масса силовой конструкции и конструктивных систем 7 Масса теплозащиты Gтзп кг 446 513 674 763 840 1020 1180 1320 1378 1625 8 Масса ТЗП ЛТЭ GТЗП ЛТЭ кг 220 251 334 374 417 507 581 656 687 802 9 Масса комплекса средств Gксп кг 362 385 525 570 622 700 795 860 895 1036 GОБ кг 1806 2597 3104 3536 4027 4685 5687 6203 6520 7325 посадки 10 Масса экипажа, полезной нагрузки систем, оборудования и БГ Таблица П5 Массовые характеристики конструкции спускаемых аппаратов класса «Союз» № Наименование Индекс Габаритные характеристики аппарата, D (м) 2,2 2,4 2,8 3,0 3,2 3,5 3,8 4,0 4,1 4,5 1 Переднее днище Gд 150 177 244 282 323 397 477 536 567 710 2 Силовая конструкция колокола Gкк 392 498 700 857 978 1180 1395 1590 1700 2125 3 Конструктивные элементы крепления аппаратуры и систем Gка 143 165 210 239 267 318 374 418 440 540 4 Конструктивные системы (системы отделения, трубопроводы, декоративная отделка) Gкс 63 70 90 100 115 130 154 175 180 225 5 Суммарная масса конструкции Gк 748 910 1244 1478 1683 2025 2400 2720 2887 3600 Таблица П6 Проектные характеристики аэрокосмических летательных аппаратов сферо-сегментального ряда форм Схемы аппаратов № 1 2 3 Наименование Аппарат аналог Аэродинамическое качество Коэффициент заполнения 4 Балансировочный угол атаки 5 Относительная масса аппарата 6 7 8 9 10 Коэффициент аэродинамического качества Относительная несущая площадь Относительный объем Относительная поверхность Центровочные характеристики Индекс, формула Кгип = Размерность CYA CXA “Восток” “Север” “Союз” “Аполлон” СА МЭК 0 0,15 0,3 0,5 0,8 1 0,95 0,95 0,9 0,75 0 10...20 25 30 50 1 0,98 0,9 1 1,2...1,5 0,9 1,5...1,2 1,2...1 1...0,9 0,6...0,5 0,225 0,237...0,206 0,28...0,234 0,24 0,26...0,217 1 1,14 1,02 0,46 0,18 1 1,58 1,07 0,76 0,65 0,48 0,4 0,39 0,34 0,185 0 0,03 0,04 0,07 0,125 2/3 V∑ Кзап = 4,836 S∑ α GCAi G CA = Gcф CXA (M > 6) CXASp S∑ VCAi V = Vcф SCAi S = Scф ξS= XT L YT YT= L X T= град Таблица П7 Проектные характеристики дискообразных аэрокосмических аппаратов (θсн = 70°) № Наименование Индекс 1 Коэффициент заполнения Кзап Размернос ть Кзап = 4,836 2 Относительный объем θ сн (град) Формулы, примечание V V 2/3 ∑ V S∑ = V∑ 20 0,821 30 0,770 40 0,714 50 0,651 60 0,607 0,372 0,308 0,254 0,209 0,170 0,630 0,591 0,562 0,540 0,525 0,438 0,377 0,321 0,270 0,222 0,150 0,127 0,118 0.086 0,064 0,031 0.033 0,035 0,036 0,031 1,08 1,25 1,49 1,74 2,0 58 43 60 42 67,5 42 70 42 77 42 Vcф (Vсф - объем сферы с диаметром D) 3 Относительная поверхность 4 Относительная высота аппарата h 5 Относительный центр тяжести объема ×v % 6 Относительный центр тяжести поверхности ×s % 7 Аэродинамическое качество (максимальное) 8 Угол атаки S Kmax α Kmax α K = 0,8 S∑ Scф h h = D Хv ×v = D Xs ×s = D CYA К= CXA S = град М≥6 М≥6 Продолжение табл. П7 № 9 10 11 12 Наименование Индекс Размерно сть Коэффициент аэродинамического сопротивления Центр тяжести CКА При KMAX М≥6 Сg Угол наклона вектора равнодействующей аэродинамических сил Относительная несущая поверхность ψ Kcg D CY Ψ = arctg Cx Cg = град ξ ξS = CxSp S∑ при Кмах при К = 0,8 13 Объемно-центровочные критерии ϕVY θ сн (град) Формулы, примечание ϕVY = VYI при ϕVХ = 1 VYII при Кмах при К = 0,8 20 0,38 30 0,31 40 0,2 50 0,17 60 0,09 1,45 2,35 2,72 4,25 5,02 11 9 11 10 12,5 0,153 0,318 0,131 0,356 0,089 0,374 0,079 0,388 0.043 0,399 0,885 0,835 0,765 0,805 0,695 0,825 0,595 0,815 0,510 0,82 Таблица П8 Лимитная массовая сводка транспортного космического корабля многоразового использования, выполненного по схеме «Союз». КСП с использованием ЖРД. (Кгип = 0.3, Dм = 4.1 м). № Наименование системы, агрегата Индекс 1 1.1 1.2 Система управления бортовым комплексом Аппаратура автоматики и коммутации Система отображения информации и ручного управления СУБК 1.3 2 2.1 Система освещения Система управления движением Аппаратура измерения параметров относительного движения 2.2 Средства визуального контроля места посадки 2.3 4 4.1 4.2 4.3 Бортовой вычислительный комплекс Объединенная двигательная установка Посадочные двигатели Двигатели для обеспечения коррекции Двигатели для обеспечения причаливания, ориентации и управления Баки «О» Баки «Г» Баллоны наддува Пневмо- и гидроаппаратура Датчиковая аппаратура Средства измерения расхода топлива Комплекс радиотехнических средств 5.1. Бортовая аппаратура 5.2. Аппаратура «ЗАКР» 5.3. Антенно-фидерные устройства Бортовые радиотехнические средства навигации Система радиотелефонной связи и пеленгации 7.1.Приемопередающая аппаратура 7.2.Антенно-фидерные устройства 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5. 6. 7. 8. Система служебного телевидения 9. Система бортовых измерений 9.1. Система запоминания и спасения информации 9.2. Адаптивная программно-адресная радиотелеметрическая система 9.3. Коммутационная и датчиковая аппаратура Комплекс средств посадки 10. СОИ РУ СО СУД БВК ОДУ ПД СКД ДПО-Б ДПО-М Масса системы, кг 272 186 82 360 БН ПГА Дат. ОДУ СИРТ КРТС 180 1450 523,2 28.4 48 30 243 93 230 225 17 6 70 БРСН РТСП 30 30 КАСПАС ДУВ УКВ ТАФ и ПЛГ «КлестМ» 38 120 СЗСИ БИТС-2 КСП 70 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 10.1. Кресла пилотов 10.2. СПУ 10.3. Система световой сигнализации Экипаж и снаряжение Система энергопитания на основе ЭХГ 12.1. Система генерации электроэнергии 12.2. Система хранения и подачи компонентов 12.3. Система терморегулирования СЭП 12.4. Электросиловая часть и электронная автоматика Система обеспечения теплового режима 13.1. Рабочий отсек 13.2. Приборный отсек 13.3. Переходной отсек Комплекс систем обеспечения жизнедеятельности Система стыковки и внутреннего перехода Заправки систем 16.1. Заправка ОДУ (включая газ наддува) 16.2. Заправка СЖО 16.3. Заправка СТР 16.4. Заправка СЭП 16.5. Газ отсеков Бортовая кабельная сеть Трубопроводы Конструкция 19.1. Рабочий отсек 19.2.Агрегатный отсек 19.3. Переходной отсек 19.4.Элементы общей сборки 19.5. Теплозащита Полезный груз Суммарная масса изделия Система аварийного спасения (снаряженная), без балансировочного груза - Переходной конус - Ферма с узлами отделения - Решетчатые стабилизаторы 275 276 СТР СТР РО СТР ПО СТР ПхО КСОЖ ССВП БКС КРО КАО ПхО ЭОС ТЗП ПГ 190 265 215 3400 3150 57 105 63 25 458 160 4130 1240 1100 550 130 1110 2300 14300 2235 Таблица П9 Проектно-аэродинамический анализ аэрокосмических аппаратов класса «несущий корпус» с полуконической конфигурацией № Наменование 1 2 Суммарный объем аппарата Степень притупления 3 Максимальное аэродинамическое качество Аэродинамические характеристики при Кmax - коэффициент сопротивления - коэффициент центра давления - угол наклона вектора равнодействующей Аэродинамические характеристики на балансировочном угле атаки (М > 6) - аэродинамическое качество - коэффициент сопротивления - коэффициент центра давления - угол наклона вектора равнодействующей Расчетная несущая поверхность Суммарная поверхность аппарата Коэффициент заполнения 4 5 6 7 8 9 Относительная несущая поверхность - на αБАЛ - при Кmax Индекс θк = 150 θк = 200 θк = 250 θк = 300 Размер ность м3 — 29 0,83 24 0,82 19 0.81 29 0.872 24 0.815 19 0,755 29 0.9 24 0.845 19 0,78 29 0.99 24 0,93 19 0.86 — 1,95 1,8 1,7 1,57 1,44 1.28 1,3 1.2 1.1 1.1 1,08 1.02 CXа Cd ψ=arctgCY/CX град 0,1 0,646 62 0,1 0,64 61,5 0,1 0,634 60 0,13 0,71 57,5 0,15 0,7 55 0,17 0,68 52,5 0,185 0,79 52,5 0,2 0.78 51 0,22 0.885 47,5 0,26 0,88 47 0,27 0,88 46 αБАЛ град 12 12 12 7 7 7 3,5 3,5 3,5 0 0 0 Kгип CXа Cd ψ — — — град 1,45 0,3 0,662 67 1,42 0,3 0,66 66,5 1,4 0,3 0,657 66 1,35 0,22 0,72 60 1,25 0,23 0,71 58 1,15 0,25 0.695 55,5 1,2 0,23 0,79 53,5 1,1 0,25 0,785 52 1,0 0,275 0,775 50 1,1 0,25 0,885 47,5 1,08 0,26 0,88 47 1,02 0,27 0.88 46 Sp = πD2/4 S∑ м2 м2 19 67 16,8 59 14,6 51 23,12 64.5 20,52 57.3 17,6 49.2 27,47 64.5 24,2 56.8 20,72 48.6 31,8 64.9 27,98 57 23,92 48.8 Кзап = =4,836V∑2/3/S∑ ζ S= — 0,68 0,675 0,67 0,7 0,712 0,73 0,706 0,715 0,73 0,7 0,705 0,71 0,085 0,0284 0,085 0,0235 0,085 0,0286 0,0788 0,0465 0,082 0,0535 0,089 0,060 0,098 0,0785 0,106 0,085 0,117 0,093 0,122 0,122 0,128 0,128 0,132 0,132 V∑ L ζ= LK Кmax = = CYа/CXа = SpCXа/S∑ — Таблица П10 Габаритно-массовые характеристики аэрокосмических летательных аппаратов «несущий корпус». Кгип = 1,2; Кзап = 0,828; λ = 2,5 № Наименование Индекс Размер ность L = 2,75 (м) 6 6,5 7 7.7 8.35 1 2 3 4 5 Объем аппарата Расчетный диаметр Расчетная площадь Суммарная поверхность Поверхность наветренной стороны V D Sp S∑ SНАВ м3 м м2 м2 м2 1,955 1,1 0,95 9,22 2,5 20,3 2,4 4,522 43,87 11,88 25,8 2,6 5,307 51,43 13,94 32,2 2,8 6,154 59,71 16,17 42,7 3,08 7,447 72,25 17,56 54,7 2,44 9.29 84,96 23 6 7 8 9 10 11 Плотность аппарата Масса экипажа Масса полезного груза Масса конструкции Масса теплозащиты Масса системы исполнительных органов Масса системы энергопитания Масса комплекса средств посадки Масса радиоэлектронных систем, СОЖ, СТР и т.д. Масса балансировочного груза Суммарная масса Приведенная длина аппарата γ Gэк Gпг Gк Gтзп Gсиос т/м3 кг кг кг кг кг 0,54 — 250 150 157 45 0,315...0,32 240 1500...1600* 1518 728 215 0,263...0,29 240 1500...2150* 1780 811 240 0,233...0,27 240 1500...2750* 2066 1016 265 Gсэп кг 88 460 460 460 460 460 45 Gксп кг 112 630 700 790 900 990 360 Gрэс кг 73 975 975 975 975 975 1187 Gбг кг 0...50 115 125 135 150 160 250 G∑ Lприв = = V/S∑ кг м 1000 0,212 6400...6500 0,462 6800...7500 0,501 7500...8700 0,539 840...10700 0,591 9000...12300 0,044 2975 0,3425 12 13 14 15 16 17 * Масса полезного груза предельная 0,196...0,25 0,165...0,225 240 240 1500...3800* 1500...4800* 2500 2940 1231 1447 300 330 2.142 « Союз ТМ» 5,6 2,2 3,8 16,35 4,2 0,53 240 50 748 445 90 Таблица П11 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКСОВ СРЕДСТВ ПОСАДКИ Для аппаратов класса «несущий корпус» (полуконическая конфигурация) № Наименование индекс, характеристики обозначение размерность ТИП КСП ТРД ПРСП 1. 2. 3. 4. 5 Суммарная масса аппарата Масса КСП. ЗСП в «холодном» резерве. ДМП Критерий массовой эффективности системы посадки Скорость приземления Время зависания с использованием ТРД и ротора РОТОР Gса т 7 8 9 Gксп т 0.75÷1.1 0.975÷1.4 1.2÷1.5 0.125÷0.1 0.123÷0.18 0.134÷0.167 Ĝ ксп= =Gксп/Gса Vy м/сек 0÷7.5 0÷7.5 0÷2 Твис сек 0 30÷200 30÷200 Таблица П12 Среднестатистические данные по плотности выполнения аппаратуры и оборудования аэрокосмического аппарата и плотности компоновки по характерным зонам гермокабины № 1 Наименование Экипаж Индекс Э Средняя плотность блока, кг/л Плотность компоновки блоков по зонам Ккомп I II III γэ = 0.8 Vэ = nэ (Gэ/γэ + Vсв) (в снаряжении) 2 Полезный груз ПГ γпг = 1.1÷ 1.2 1.2÷ 1.3 Примечание Vсв свободный объем, приходящийся на 1 пилота) 1.3 ÷ 1.5 = 0.25...0.8 3 Конструкция К Vк = SΣ δ прив. к. δ прив.к. = 0.05...0.1 (м) 4 Теплозащита ТЗП Vтзп = SΣ δ прив. тзп. δ прив. тзп. = 0.05...0.08 (м) 5 Система обеспечения жизнедеятельности СОЖ γсож = 0.5 1.05 ÷1.1 1.15 ÷1.2 1.25 ÷1.5 6 Система терморегулирования СТР γстр = 0.3 1.1 ÷ 1.2 1.2 ÷ 1.35 1.4 ÷ 1.5 7 Система управления движением СУД γсуд = 1.25 1.05 ÷ 1.1 1.1÷ 1.2 1.2 ÷ 1.3 8 Система управления бортовым комплексом (коммутационные устройства) СУБК γсубк = 1.2 1.1 ÷ 1.2 1.25 ÷1.3 1.3 ÷ 1.4 9 Система исполнительных органов спуска СИОС γсиос = 0.5 1.2 ÷ 1.25 1.25 ÷ 1.35 1.35 ÷ 1.4 10 Система энергопитания, кабельная сеть СЭП γсэп=1.0 γбкс=1..5 1.1 ÷ 1.25 1.25 ÷ 1.35 1.35 ÷ 1.4 11 Комплекс радиоэлектронных систем (радио, телевидение, телеметрическая аппаратура, автономные регистраторы, датчики) РЭС γрэс = 1.2 1.1 ÷ 1.2 1.2 ÷1.3 1.3 ÷ 1.4 12 Комплекс средств посадки - парашютные системы КСП ПС γксп = 0.45 γпс = 0.5 1.1÷ 1.2 1.2 ÷1.25 1.25÷ 1.3 - двигатели мягкой посадки ДМП γДМП = 1.63...2 1.05 ÷ 1,1 1.1÷ 1,2 1.2 ÷ 1,3 - автоматика КСП, датчики - светосигнальные приборы АСП γАсп = 1.2 1.1 ÷ 1.2 1.2÷ 1.4 1.4 ÷ 1.8 ССП γссп = 0.5 1.2 ÷1.3 1.3 ÷ 1.4 1.4 ÷ 1.8 Gсиос = 0.035Gса 13 - кресла пилотов КП γкп = 0.25 1.5 ÷ 1.6 Балансировочный груз БГ γбг = 10 1.1 1.6 ÷ 1.8 – 1.2 – Зона I – подкресельное пространство, зона ПГА и контейнеров ПС. Зона II – рабочее место экипажа (зона установки кресел экипажа). Зона III – свободный объем кабины, донная область аппарата. Свободный объем гермокабины: 0.1÷0.3 м3 /чел – стесненные условия (некомфортные); 0.5 м3/чел – средний комфорт (класса СА «Союз»); 0.8 ÷ 1.0 м3/чел – хороший комфорт. Материал БГ свинец Таблица П13 Массовые и объемные характеристики спускаемого аппарата сегментальноконической формы класса «Союз» Наименование Индекс Э СО ПГ СУД Масса Удельный Объем блоков Gi, кг объем блоков Vi , м3 3 γ i , кг/м 240 0.8 0.3 1 50 0.8 0.063 147 1.25 0.118 Коэффициент плотности компоновки блоков Кэф 1.1 1.3 1.1 Эффективный объем блоков Viэф= КэфVi , м3 0.33 1 0.081 0.130 Экипаж (3 чел.) Свободный объем Полезный груз Система управления движением Система управления бортовым комплексом Система энергопитания Бортовая кабельная сеть Радиоэлектронные и радиотехнические системы* Система обеспечения жизнедеятельности** Система терморегулирования Комплекс средств посадки*** -парашютные системы -двигатели мягкой посадки -система вытеснения воды -автоматика системы посадки, светосигнализация -кресла экипажа Система исполнительных органов спуска**** Конструкция***** -Силовая конструкция -Конструктивные системы -Иллюминаторы Система теплозащиты****** СУБК 140 1.2 0.117 1.2 0.140 СЭП 45 1.0 0.0445 1.5 0.068 БКС 125 0.8 0.156 2.0 0.313 РЭС 80 1.2 0.067 1.2 0.08 СОЖ 155 0.3 0.516 1.5 0.775 СТР 48 0.3 0.16 1.5 0.240 КСП*** 371 0.742 0.496 1.29 0.641 ПС 198 0.5 0.396 1.2 0.475 ДМП 54 4 0.014 1.5 0.029 ВЕ 6 1.0 0.006 1.1 0.007 АСП 48 1.3 0.037 2.0 0.047 КрЭ СИОС 65 90 1.5 0.5 0.043 0.16 1.3 1.3 0.056 0.234 К 751 435 № 1 2 3 4 5 5 7 8 9 10 11 12 13 14 0.818 316 ИЛ ТЗП 28 446 0.01 0.817 15 Внутренняя теплоизоляция и декоративная отделка кабины 16 Бортдокументация и личные вещи экипажа 17 Балансировочный груз 18 Суммарные характеристики ВТД 10 0.05 БД 4 1.0 0.004 2.0 0.008 БГ 220 11.3 0.00194 1.1 0.021 G СА , VСА 2950 0.527 5.6 *Радиосистема связи, телевизионная система, радиотелеметрическое оборудование, антенно-фидерные устройства, система автономной регистрации, датчики. **Система подачи газовой смеси, система обеспечения газового состава, система питания и водообеспечения, скафандры, носимый аварийный запас, медицинское оборудование, система ассенизации, одежда и теплозащитное снаряжение. ***Парашютные системы, двигатели мягкой посадки, система вытеснения воды из парашютных контейнеров, кресла экипажа, автоматика системы посадки, светосигнальные устройства. ****Баки с топливом, баллоны системы вытеснения топлива, микродвигатели, клапаны и арматура. ***** Силовая конструкция корпуса, конструктивные системы и агрегаты, кронштейны и панели приборные, крепежные элементы. ******Теплозащитное покрытие, конструктивные элементы теплозащиты. Таблица П14 Система терморегулирования (СТР) Моноблочная схема аппарата класса «несущий корпус», четырехместный вариант. № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Длина аппарата (м) Масса (т) Холодильносушильные агрегаты (ХСА) Емкость для сбора конденсата Ручной насос для откачки конденсата Распределительные и дренажные клапаны Пироклапаны и фильтры Датчики температуры и гидроразъемы Трубопроводы Заправка системы теплоносителем Вентиляционные установки Автоматика системы* Электрообогреватель иллюминаторов Суммарная масса СТР 6 6.3 24 7 8.4 24 8 10 24 9 11.9 36 10 13.6 48 3 4 5 6 7 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 4 4 4 4 4 14 7 19 10 23 12 28 14 33 17 11 12 13 14 15 8 8 8 8 8 2 2 2 2 2 82 92 100 121 143 *Блок автоматического переключения, усилитель-коммутатор, блок автоматического включения. Таблица П15 Система терморегулирования космического аппарата класса «Союз» блочной схемы №1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Диаметр СА (м) Масса СА (т) Холодильносушильные агрегаты (ХСА) Ручной насос откачки конденсата Емкость для сбора конденсата Распределительный и дренажный клапаны Пироклапаны и фильтры Датчики температуры и гидроразъемы Электрообогреватель иллюминаторов Трубопроводы Заправка системы теплоносителем Вентиляционные устройства Суммарная масса системы 2.2 3 12 3 5.6 18 4 10 22 5 12.4 28 1 1 1 1 3 4 5 6 1 1 1 1 4 4 4 4 3 3 3 3 1 1 1 1 5 4 7 6 9 7 12 10 9 10 11 12 43 55 64 72 Таблица П16 Система жизнеобеспечения (СОЖ) Космический аппарат блочной схемы класса «Союз» Состав СОЖ № 1 Космонавт 2 Скафандр 3 Медицинский пояс, шлемофон, белье 4 Полетный костюм 5 Плавсредства 6 Бортовая вентиляционная установка (БВУ) 7 Система обеспечения газового состава (СОГС) * 8 Система подачи газовой смеси (СПГС) ** 9 Автоматика комплекса средств спасения (КСС) при разгерметизации 10 Заправка баллонов КСС кислородом 11 Система наддува вытеснительных емкостей ОСП и ЗСП 12 Бортовые рационы питания и водообеспечения 13 Медицинское оборудование 14 Носимый аварийный запас*** 15 Бортдокументация 16 Суммарная масса системы обеспечения жизнедеятельности 1 3 4 5 6 8 95 10 1.2 285 30 3.6 380 40 4.8 475 50 6.0 570 60 7.2 760 80 9.6 4 1.6 9 12 4.8 9 16 6.4 12 20 8 15 24 9.6 18 32 12.8 24 32 32 44 49 52 70 20 20 29 31 34 38 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 3.8 3.8 5.2 6.5 7.6 10.4 9.6 9.6 11.6 14 16 18 1.5 2.5 4 5.5 7 9 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 20 44 55 67 77 100 6 130 6 188.6 6 243.3 6 289.3 6 339.7 6 422 * Датчик, клапан выравнивания давления, газоанализатор, патрон очистки атмосферы, блок вентиляционный с переключателем, регенерационный патрон, трубопроводы. ** Баллон, клапан заправочный, редуктор, фильтр кислородный, электропневмоклапан, блок автоматического регулирования давления (БАРД), электромеханический клапан, датчики давления и температуры, трубопроводы. *** Контейнер с водой и пищей, лагерное снаряжение, радиосигнальные устройства, гидрокомбинезон, теплозащитный костюм. Таблица П17 Космический аппарат моноблочной (объединенной) схемы класса «несущий корпус» 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Численность экипажа Космонавты (не входят в СОЖ) Скафандры Медицинский пояс, шлемофон, белье. Полетный костюм Плавсредства Бортовая вентиляционная установка, шланги, переходники Система обеспечения газового состава (СОГС) * Система подачи газовой смеси (СПГС) ** Заправка системы Автоматика комплекса средств спасения при разгерметизации Заправка баллонов КСС кислородом Система наддува вытеснительной емкости ПС Бортовые рационы воды и питания, чехлы, патронташи, средства приема воды Ассенизационное устройство Медицинское оборудование Носимый аварийный запас*** Бортдокументация Суммарная масса системы 1 95 3 285 4 З80 5 475 6 570 8 760 10 1.2 30 3.6 40 4.8 50 6 60 7.2 80 9.6 4 1.6 12 12 4.8 12 16 6.4 15 20 8 18 24 9.6 21 32 12.8 27 71 71 95 117 142 181 95 95 107 139 159 213 28.8 9.8 28.8 9.8 39.2 9.8 48.5 9.8 57.6 9.8 78.4 9.8 3.8 3.8 5.2 6.5 7.6 10.4 10 10 14 18 20 24 47.8 47.8 63.5 81.5 93.6 124 15 15 20 25 30 40 2 2 2 2 2 2 20 44 55 67 77 100 6 309.2 6 366.8 6 469.7 6 583.8 6 668.8 6 871.6 *Датчики, Клапаны, газоанализатор, патроны очистки атмосферы, блок вентиляционных устройств, регенерационные патроны, трубопроводы. **Баллоны кислородные, баллон КСС, клапаны заправочные, редуктора, фильтры, ЭПК. *** Контейнер с водой и пищей, лагерное снаряжение, радиосигнальные устройства, гидрокомбинезоны, теплозащитные костюмы. Таблица П18 Комплекс средств посадки Трехместный вариант СА класса «Союз» № Масса аппарата (т) 1 Основная парашютная система 2 Запасная парашютная система 3 Двигатели мягкой посадки 4 Вытеснительные емкости ОСП и ЗСП 5 Автоматика системы приземления* 6 Кресла экипажа 7 Суммарная масса КСП (без кресел экипажа) 8 Относительная масса КСП (Gксп /Gса) 3 110 4 147 5 184 6 220 7 257 8 294 85 113 142 170 198 227 21 27 34 41 48 55 6 8 10 12 14 16 45 45 45 45 45 45 72 267 72 340 72 415 72 488 72 562 72 637 0.089 0.085 0.083 0.0813 0.0803 0.0796 *Блок логики КСП -16кг, из них: блок коммутации пиропатронов – 6кг; программно-временное устройство -7 кг; датчики ударные самоблокирующиеся - 0.3 кг; концевые контакты ЛТЭ -0.7 кг; гаммалучевой высотомер (передатчик -2.5 кг, приемник -4.5 кг) -10 кг; барореле -5 кг. Таблица П19 Комплекс средств посадки аппарата класса «несущий корпус» Четырехместный вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Масса аппарата (кг) Парашютная система Двигатели мягкой посадки Автоматика системы приземления Вытеснительная емкость Система обеспечения плавучести Кресла экипажа амортизированн ые с системой разворота Суммарная масса КСП Относительная масса КСП (Gксп/Gса) СА 4000 6000 8000 10000 12000 14000 ПС 238 320 425 535 640 759 ДМП 31 41 55 70 85 98 АСП 42 42 42 42 42 42 ВЕ 8 12 16 20 24 28 СОП 20 30 40 50 60 70 КЭ 124 Кресла96 кг, система разворо та-28 кг 467 124 124 124 124 124 569 702 841 975 1112 0.1168 0.095 0.088 0.0841 0.081 0.0705 КСП Таблица П20 Габаритно-массовые характеристики системы исполнительных органов спуска (СИОС) аэрокосмических аппаратов класса «Союз» № Характеристики 1 2 Диаметр СА Расчетная масса СА 3 4 5 Удлинение Расчетная площадь миделя Баллистический коэффициент Расчетные моменты инерции 6 7 8 Расчетный момент Компоненты топлива 9 10 11 12 13 Удельная тяга - в импульсном режиме - в непрерывном режиме Расчетные плечи - по крену - по тангажу - по рысканию Тяга МРД - по крену - по тангажу - по рысканию Количество МДР - по крену - по тангажу - по рысканию Масса топлива суммарная - горючее - окислитель Индекс Размерность DCA GCA м т СА «Союз ТМ» 2,2 2,95 λ = L/D Sp = πD2/4 Px=GCA/CXASp м2 кг/м2 0,974 3,8 707 1 13,2 725 150 180 190 30 Н2О2 1800 2000 2000 330 Н2О2 IXX IYY IZZ Mp Pуд кгм сек2 кгм СА «Заря» 4,1 10,5 Типы аэрокосмических аппаратов Альтернативные варианты аппаратов 3,8 3,8 3,8 3,8 7,8...9,25 7,8...9,25 7,8...9,2 5 7,8...9,25 0.974 11,32 0.974 0.974 11,32 11,32 625...730 0.974 11,32 Н2О2 1200...1430 1550...1840 1470...1740 240 АТ + О2 + НДМГ керосин О2 + 4,1 10,8 4,1 11 4,1 11 4,1 11 4,1 11 0.974 13,2 724 1,1 13,2 760 1,1 13,2 760 1,1 13,2 760 1,1 13,2 760 160 1750 1650 330 О2 + С2Н5ОН керосин Н2О2 1630 1870 1750 330 АТ + О2 + НДМГ керосин сек 130 160 130 160 130 160 216 270 200 240 200 240 200 240 130 160 216 270 200 240 200 240 1,0 1,385 1,185 0,8 1,5 2,3 2,0 1,5 2,3 2,0 1,5 2,3 2,0 1,5 2,3 2,0 1,7 2,3 2,0 1,7 2,3 2,0 1,7 2,3 2,0 1,7 2,3 2,0 1,7 2,3 2,0 15 8 8 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 4 2 2 8 4 4 6 4 4 6 4 4 6 4 4 6 4 4 8 4 4 8 4 4 8 4 4 8 4 4 8 4 4 31 — — 110 — — 115 — — 70 24,6 45,4 75 16,7 58,3 75 25 50 90 20 70 138 84 29,6 54,4 90 20 70 90 30 60 м Lк Lт Lр кг Тк Тт Тр nк nт nр Gт Gг Gо шт. кг Массу системы исполнительных органов на основе микрореактивных двигателей на начальном этапе проектирования можно полагать равной GСИОС = (0.035 ÷ 0.04)·GСА О2 + С2Н5ОН Таблица П21 Результаты проектного анализа трех альтернативных схем АКЛА № Состав объекта Индекс Экипаж (свободный объем) Полезный груз Система энергопитания, бортовая кабельная сеть Радиоэлектронное оборудование Система управления, датчики, пульты Аппаратура и оборудование, зависящие от nэк и τавт Э СО ПГ СЭП БКС РЭА Аппаратура и оборудование, зависящие от габаритно-массовых характеристик объекта: • Конструкция • Теплозащита • Комплекс средств посадки • Система исполнительных органов спуска Балансировочный груз Орбитальная двигательная установка Резервные характеристики Суммарные характеристики GАКЛА, VАКЛА Геометрические характеристики аппаратов LАКЛА (м) DАКЛА (м) SεАКЛА (м2) Минимизированный вариант АКЛА G (кг) V(м3) 240 0,3 – 1,03 50 0,06 220 0,22 АКЛА с роторной системой посадки G (кг) V(м3) 320 0,45 – 4,65 1500 6,85 400 0,628 АКЛА с орбитальной двигательной установкой G (кг) V(м3) 320 0,45 – 4,65 1500 6,85 430 0,675 475 0,75 500 0,79 500 0,79 СОЖ СТР НАЗ 365 0,95 620 1,95 620 1,95 К ТЗП КСП 1000 550 515 2,57 2,25 1,03 2620 1670 1185 9,7 7,05 4,85 2380 1150 913 8,05 6,07 1,82 СИОС 200 0,666 320 1,15 297 1,05 БГ ОДУ 240 – 0,12 – 0,3 10 265 – 0,11 – 7,7* 45 240 1580 0,12 4,85 3 40 4300 4,74 1,53 32 * На резервные характеристики АКЛА оказывает влияние размах лопастей ротора. 9400 7,83 3,13 75 1000 7,52 3,0 69
