✖


Jump to content

КТДУ-80

КТДУ-80
Союз ТМ-32 покидает МКС с закрытой крышкой сопла СКД
Страна происхождения Россия
Производитель КБ ХИММАШ
Предшественник КТДУ-35
Статус В производстве
Жидкотопливный двигатель
Порох N 2 O 4 / НДМГ
Цикл Подача под давлением
Производительность
Толкать 2,95 кН
в камере Давление 880 кПа
Удельный импульс 302 с
Время горения 890 с
Диапазон подвеса 5
Размеры
Длина 1,2 м
Диаметр 2,1 м
Используется в
Soyuz

КТДУ -80 ( русский : Корректирующе-Тормозная Двигательная Установка, КТДУ ) — новейшая из семейства интегрированных двигательных установок, которые КБ ХИММАШ внедрило для «Союза» после « Союза-Т» . Он объединяет главную двигательную установку, RCS и управление ориентацией в единой системе, питаемой от общей двухрядной резервной системы топлива под давлением. Обычным топливом является НДМГ и N 2 O 4 , а основной двигательной установкой является главный двигатель S5.80 . Он создает тягу 2,95 кН (660 фунтов силы) при давлении в камере 880 кПа (128 фунтов на квадратный дюйм) и расширении сопла 153,8, что позволяет ему достигать удельного импульса 302 с (2,96 км/с). Он рассчитан на 30 пусков с общим временем стрельбы 890 секунд. Интегрированная система без наддува и баков весит 310 кг (680 фунтов); его длина 1,2 м (47 дюймов) и диаметр 2,1 м (83 дюйма). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Описание

[ редактировать ]

Система КТДУ-80 включает в себя двухрядную резервную систему топлива и наддува, главную двигательную установку ( СКД ), ЭПР ( ДПО-Б ) и систему ориентации ( ДПО-М ). Все двигательные элементы представляют собой с напорным питанием ракетные двигатели , сжигающие НДМГ и N 2 O 4 с общей подачей топлива под давлением. [ 1 ] Механически КТДУ-80 разделен на две секции:

  • Базовый блок (ББ) ( русский : ББ, Базовый блок ): Это основная двигательная установка, включающая в себя всю систему наддува и хранения топлива. Подразделяется на три подсистемы:
    • Пневматическая система наддува : это система, которая поддерживает давление во всех резервуарах и линиях и гарантирует поддержание правильного рабочего давления в подсистемах хранения и двигательной установки. Учитывая использование двигателей под давлением , эта подсистема имеет решающее значение, и отказ может означать, что экипаж останется в космосе.
    • Система подачи топлива : обеспечивает подачу топлива к орбитальным маневренным двигателям. Включает в себя хранение и распределение топлива.
    • Orbital Maneuver Engine (SKD) ( Russian : ББ, Сближающе-корректирующий двигатель (СКД) ):
  • Berthing/Attitude Control Thruster Subsystem (DPO) ( Russian : ДПО, Подсистема двигателей причаливания и ориентации ): It is reaction and attitude control system. It is composed of two subsystems:
    • Резервированная подсистема подачи топлива.
    • Подруливающие устройства для причаливания / управления ориентацией (ДПО) ( русский : ДПО, Двигатели пркаливания и ориентации ): это все двигатели, используемые для управления ориентацией и поступательными движениями. Он имеет два разных набора подруливающих устройств:
      • Двигатели большой тяги (ДПО-Б) ( русский : ДПО-Б ): они используются для маневров ориентации, перемещения, стыковки и расстыковки, а также в качестве резервного двигателя спуска с орбиты.
      • Подруливающие устройства малой тяги (ДПО-М) ( русский : ДПО-М ): используются исключительно для ориентации.

Каждая подсистема описана в следующих разделах. [ 1 ]

Пневматическая система наддува

[ редактировать ]

Пневматическая система наддува выполняет три основные функции:

  1. Хранение газа He под высоким давлением .
  2. Подача рабочего давления на незаполненный топливный бак.
  3. Подача рабочего давления для срабатывания пневмораспределителей главной движительной установки (СКД).

Система имеет четыре сферических бензобака под давлением в двух отдельных контурах. Каждый контур соединяет два резервуара и имеет отдельный датчик давления, клапаны, регулятор давления и клапаны с электроприводом. Контуры разделены двумя клапанами с пиропатроном , которые позволяют использовать оба контура совместно, использовать один или использовать обе системы независимо. Первоначально гелий хранится при давлении 34,32 МПа (4978 фунтов на квадратный дюйм) и регулируется до 1,75 МПа (254 фунтов на квадратный дюйм) с максимальным давлением 2,15 МПа (312 фунтов на квадратный дюйм) и минимальным давлением 1,37 МПа (199 фунтов на квадратный дюйм), что является минимально необходимым. давление для активации пневмораспределителей СКД. [ 1 ]

Подача топлива

[ редактировать ]

Функция подсистемы подачи топлива заключается в обеспечении подачи топлива в пределах требуемых параметров работы двигателей. Он использует два бака с топливом и два с окислителем в двух отдельных контурах. Он разделен на три контура подачи топлива:

  1. Схема главной силовой установки (SKD): она питает SKD (главный двигатель S5.80) через ряд клапанов с пневматическим приводом по двум резервным линиям.
  2. Первый контур ДПО: он питает все двигатели большой тяги (первоначально 14 ДПО-Б, позже 16) и половину двигателей малой тяги (шесть ДПО-М) через линию, управляемую клапанами с электрогидравлическим приводом .
  3. Второй контур ДПО: подает топливо на вторую половину (шесть ДПО-М) двигателей малой тяги, также через клапаны с электрогидравлическим управлением.

Первый и второй контуры ДПО соединены через клапаны с электрогидравлическим приводом, которые обеспечивают перекачку топлива между линиями в случае отказа одного контура наддува или хранения топлива. Таким образом, система имеет двойные и резервные контуры на всех этапах. Общая загрузка пороха может варьироваться от 440 кг (970 фунтов) до 892 кг (1967 фунтов). [ 1 ]

Главная двигательная установка (СКД)

[ редактировать ]

В его главной силовой установке используется один S5.80 главный двигатель ( SKD ). с электромеханическим приводом Он установлен на подвесе , который позволяет ему поворачиваться на ±5° по тангажу и рысканию. Он также оснащен крышкой сопла двигателя с электромеханическим приводом, открытие которой занимает 15 секунд, а закрытие - 25 секунд. Вся подача топлива имеет резервные цепи. [ 1 ] S5.80 создает тягу 2,95 кН (660 фунтов силы) при давлении в камере 0,88 МПа (128 фунтов на квадратный дюйм) и расширении сопла 153,8, что позволяет ему достигать удельного импульса 302 с (2,96 км/с). Он рассчитан на 30 пусков с общим временем стрельбы 890 секунд. [ 3 ]

Подруливающие устройства для швартовки/ориентации (DPO)

[ редактировать ]

Подсистема подруливающих устройств причаливания и ориентации состоит из двух типов подруливающих устройств:

  1. большой тяги ДПО-Б ( ДПО ) -Б : в оригинальном КТДУ-426 использовался двигатель 11Д428 (заводское обозначение РДМТ-135 ). В КТДУ-80 первоначально использовался 11Д428А , в более поздних версиях используется улучшенный по эффективности 11Д428А-16 . Все версии предоставлены НИИМашем . Начиная с оригинального КТДУ-426 и до корабля «Союз ТМА-4», в КТДУ использовалось 14 ДПО-Б. Начиная с «Союза ТМА-5» и всех «Союз-ТМА-М» использовались 16 двигателей ДПО-Б. Их можно использовать для маневров стыковки и расстыковки, для ориентации и, в случае отказа главного двигателя SKD, для вывода с орбиты. При использовании в этой функции они называются ДПО-БТ ( русский : ДПО-Бт ). [ 1 ] Двигатель 11D428A-16 создает тягу 129,16 Н (29,04 фунта-силы) при входном давлении 1,76 МПа (255 фунтов на квадратный дюйм) и достигает удельного импульса 291 с (2,85 км/с). Он рассчитан на 500 000 воспламенений с общей максимальной продолжительностью горения 2000 секунд. [ 4 ]
  2. малой тяги ДПО-М ( русский : ДПО-М ): КТДУ-426 использовал 11Д427 , а КТДУ-80 первоначально использовал улучшенный 11Д427М , но более поздние версии были изменены на С5.142 (название производителя ДСТ-25 ). ДПО-М можно использовать только для ориентации. [ 1 ] S5.142 создает тягу 25 Н (5,6 фунта-силы) при давлении в камере 0,8 МПа (120 фунтов на квадратный дюйм) и достигает удельного импульса 285 с (2,79 км/с). Он рассчитан на 300 000 воспламенений при общем времени воспламенения 25 000 секунд. [ 5 ]

История

[ редактировать ]

Исходный «Союз» имел отдельную систему коррекции орбиты ( КТДУ-35 ) от системы ориентации. Последний включал в себя систему управления реакцией , называемую DPO , и систему управления ориентацией , называемую DO . КТДУ-35 имел основной двигатель коррекции орбиты С5.60 и резервный двигатель коррекции орбиты ДКД С5.35 СКД . Это были газогенераторные двигатели, работающие на НДМГ и АК27И . С другой стороны, двигатели DPO и DO представляли собой монотопливные с питанием под давлением ракеты , в которых для создания тяги использовалось каталитическое разложение H 2 O 2 . Наличие таких непохожих систем с разными циклами, топливом и системами подачи добавляло режимы отказа и требовало тяжелого резервного оборудования, такого как резервный двигатель спуска с орбиты S5.35. [ 4 ]

Для корабля «Союз-Т» (первый полет в 1979 году) Исаева ОКБ -2 разработало для ЦКБЭМ комплексную двигательную установку КТДУ-426 . Одним из преимуществ этой системы является то, что, поскольку DPO можно было использовать в качестве резервной основной двигательной установки для коррекции орбиты и маневров схода с орбиты, не было необходимости добавлять резервную основную двигательную установку (DKD S5.35 в предыдущей системе). Но что еще более важно, они могли реализовать более обширную избыточность, сохраняя при этом массу системы. А переведя все двигатели на одно и то же топливо, можно было бы консолидировать все резервы и еще больше снизить массу. Они также перешли на более эффективное и легко хранимое топливо НДМГ и N 2 O 4 , что еще больше улучшило характеристики. [ 6 ] Система управления ориентацией спускаемой капсулы по-прежнему использует каталитическое разложение H 2 O 2 , но это совершенно отдельная система.

Для этой версии КТДУ использовали цикл подачи под давлением для всех ракетных двигателей, а также консолидированное топливо на комбинации НДМГ/N 2 O 4 , которое дает превосходную плотность и удельный импульс и может храниться годами в космосе. Для двигателя орбитальной коррекции (СКД) разработали 11Д426 . Несмотря на то, что он был менее мощным, чем S5.60 (3,09 кН (690 фунтов силы) по сравнению с 4,09 кН (920 фунтов силы)), он улучшил эффективность с удельным импульсом 292 секунды (у S5.60 было 278 секунд). [ 7 ] Кроме того, переход на цикл подачи под давлением устранил использование турбонасосов и связанные с этим проблемы стоимости и надежности. И это также позволило сократить минимальное время горения и переходные процессы двигателя, поскольку не было гистерезиса запуска и остановки турбины. [ 8 ]

Для новой и улучшенной РСУ большой тяги (ДПО-Б), известной как 11Д428 , сохранили использование 14 двигателей, но вместо монотоплива H 2 O 2 использовали тот же цикл и топливо, что и 11Д426 СКД. Они также увеличивают тягу с прежних 98 Н (22 фунта-силы) до 137,2 Н (30,8 фунта-силы). Это позволило ДПО-Б выступать в качестве резервного двигателя при маневре схода с орбиты, что устранило необходимость в резервном двигателе схода с орбиты (ДКД), что еще больше упростило систему. Для системы ориентации малой тяги (ДПО-М) использовали новую 11Д427. Количество двигателей было увеличено с 8 до 12, а тяга увеличена с 14,7 Н (3,3 фунта-силы) до 24,5 Н (5,5 фунта-силы). [ 7 ] [ 8 ]

С появлением корабля «Союз-ТМ» в 1986 году была обновлена ​​двигательная установка КТДУ-80 . Это была эволюционная доработка системы КТДУ-426, а скорее революционный переход наподобие сделанного от КТДУ-35. Подсистема подачи топлива перешла на металлические диафрагмы для наддува бака. Главный двигатель крупноузловой сборки был заменен на новый S5.80 . Хотя мощность немного меньше, чем у 11Д426 с 2,95 кН (660 фунт-сила), удельный импульс увеличился до 302 с (2,96 км/с), а общее время горения увеличилось с 570 секунд до 890. Первоначально в ДПО-М с малой тягой использовался двигатель 11Д427М , модернизированная версия 11Д427, в которой тяга увеличена до 26,5 Н (6,0 фунт-сила). Но из-за проблем с технологичностью позже они были заменены (на Союзе ТМ-23 ) на С5.142 (название производителя ДСТ-25 ). [ 5 ] Поскольку у S5.142 отсутствует датчик давления в основной камере сгорания, пришлось модифицировать авионику. С другой стороны, это изменение позволило DPO-B удерживать PAO подальше от возвращаемой капсулы после отделения. [ 8 ]

В системе ДПО-Б большой тяги изначально сохранилась система 11Д428А, использовавшаяся на КТДУ-426. Поскольку ДПО-Б одновременно выполняют функцию резервного двигателя для основной СКД, им всегда приходится иметь запас топлива на случай отказа СКД, то есть собственный вес. Так, в 1993 году стартовал проект по разработке более эффективной версии 11Д428А-16 . В ходе серии полетов ( М-36 , М-37 и М-38 ) «Прогресс-М» летал с частичным комплектом 11Д428А-16. На «Прогрессе М-39» он летал с полным комплектом 11Д428А-16, и, наконец, «Союз ТМ-28» ознаменовал дебют перехода на 11Д428А-16 для пилотируемого корабля, что означало экономию 30 кг (66 фунтов). [ 8 ]

Опыт Международной космической станции принес некоторые дальнейшие изменения. Опыт показал, что во время стыковочных операций для прерывания были доступны только два ДПО-Б. Так, 23 октября 2002 года официально стартовал проект добавления двух дополнительных ДПО-Б, в результате чего общее количество двигателей ДПО большой тяги достигло 16. Союз ТМА-5 стал первым космическим кораблем, совершившим полет в этой новой конфигурации. На корабле «Союз ТМА-11М» дебютировала новая компоновка двигателей ДПО-Б. Но это специфическая конфигурация космического корабля и не означает каких-либо изменений в КТДУ-80 как таковом. [ 8 ]

Новые космические корабли «Союз-МС» и «Прогресс-МС» являются развитием КТДУ-80. Теперь все 28 двигателей представляют собой ДПО-Б большой тяги, расположенные в 14 парах. Каждая цепь подачи топлива обслуживает 14 ДПО-Б, при этом каждый элемент каждой пары двигателей питается от другой цепи. Это обеспечивает полную отказоустойчивость при отказе двигателя или топливной цепи. [ 9 ] [ 10 ]

Версии

[ редактировать ]

Этот двигатель имел две основные модификации:

  • КТДУ-426 ( ГРАУ Индекс 11Д426 ): это была оригинальная версия, разработанная для « Союза-Т» , пришедшая на смену КТДУ-35 предыдущего поколения «Союза» . [ 11 ] Он объединил в блок КТДУ, систему управления реакцией (ДПО), систему ориентации (ДО) и главную двигательную установку (СКД и ДКД) в единую систему. Новая компоновка позволила использовать ДПО в качестве резервного двигателя для спуска с орбиты, в результате чего ДКД был исключен. В СКД использовался новый двигатель 11Д426 , который хотя и имел меньшую тягу, но имел лучший удельный импульс, что позволило снизить общую массу. Те же элементы использовались в двигательной установке космической станции S5.79 . [ 8 ] [ 12 ]
  • КТДУ-80 : Разработан в период с 1968 по 1974 годы для корабля «Союз-ТМ» , до сих пор с небольшими изменениями используется на корабле «Союз-ТМА-М» . В резервуарах перешли на металлическую диафрагму для наддува. [ 13 ] Главный двигатель крупноузловой сборки был заменен на более производительный S5.80 . Первоначально для ДПО-М использовали улучшенный 11Д427М, но к Союзу ТМ-23 из соображений технологичности перешли на модели С5.142. Первоначально 11Д428А использовался как ДПО-Б. Но для уменьшения собственного веса был заменен на 11Д428А-16. Начиная с «Союза ТМА-5» , были добавлены два дополнительных ДПО-Б для удвоения тяги в случае прерывания полета при стыковке. [ 8 ] [ 14 ]
  • КТДУ-80 (Союз МС) : хотя по состоянию на июнь 2016 года неизвестно, называется ли он по-прежнему КТДУ-80, версия двигательной установки «Союз-МС» и «Прогресс-МС» заменила все ДПО-М на ДПО-Б. и теперь контуры наддува и подачи топлива полностью симметричны по 14 ДПО-Б в каждом. [ 9 ]

См. также

[ редактировать ]
  • С5.80 — Главный маршевый двигатель (СКД).
  • 11Д428А — Система управления реакцией двигателя большой тяги (ДПО-Б).
  • С5.142 — Новейшая система управления реакцией двигателя малой тяги (ДПО-М).
  • КТДУ-35 — предыдущая версия двигательной установки «Союз».
  • КБ ХИММАШ - Разработчик и производитель КТДУ.
  • НИИМаш – разработчик ДПО-М 11Д428А-16.
  • Союз (космический корабль) — семейство космических кораблей, интегрированных с этой системой.
  • Союз-Т — вариант корабля «Союз», использовавший КТДУ-426.
  • Союз-ТМ - версия корабля «Союз», на котором открылся КТДУ-80.
  • Союз-МС — вариант «Союза» с существенно другим КТДУ-80.

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час RKK Energia (June 1999). "3.17. Комбинированная Двигательная Установка (КДУ) (Combined Propulsion System)". Soyuz Crew Operations Manual (SoyCOM) (ROP-19) Final . pp. 122–129. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )
  2. ^ Брюгге, Норберт. «Космические двигательные блоки (КДУ) КБ Исаева (ныне Химмаш)» . B14643.de. Архивировано из оригинала 2 июня 2015 г. Проверено 2 июня 2015 г.
  3. ^ Jump up to: а б "Двигатели 1944-2000: Аавиационные, Ракетные, Морские, Промышленные" [Aviadvigatel 19442-2000: Aviation, rocketry, naval and industry] (PDF) (in Russian). pp. 75–81 . Retrieved 2015-07-25 .
  4. ^ Jump up to: а б «Двухкомпонентный ракетный двигатель малой тяги 11Д428А» (PDF) . НИИМаш . 2009 . Проверено 5 мая 2023 г.
  5. ^ Jump up to: а б «ЖРДМТ от 0,5 кгс до 250 кгс» [Реактивный двигатель малой тяги от 0,5 кгс до 250 кгс] (на русском языке). КБ ХИММАШ . Архивировано из оригинала 23 апреля 2013 года.
  6. ^ Черток, Борис (май 2009 г.). «Глава 18 — Рождение Союзов». Ракеты и люди Том. 3 — Жаркие дни холодной войны (PDF) . Том. 3 (НАСА SP-2006-4110). НАСА . п. 562. ИСБН  978-0-16-081733-5 . Проверено 15 июля 2015 г.
  7. ^ Jump up to: а б Ponomarenko, Alexander. "Основные двигатели разработки КБХМ" [The main engines produced by KBKhM] (in Russian) . Retrieved 2015-07-25 .
  8. ^ Jump up to: а б с д и ж г Пилле, Николя. «Движительная установка космического корабля «Союз» (на французском языке). Космонавтика.com . Проверено 14 июля 2015 г.
  9. ^ Jump up to: а б Зак, Анатолий (8 июля 2016 г.). «Движительная установка космического корабля «Союз МС» . Российская космическая паутина . Проверено 9 июля 2016 г.
  10. ^ Роб Навиас (08 июля 2016 г.). Новый улучшенный космический корабль «Союз» ( YouTube ). Космическая станция в прямом эфире. АО НАСА . Проверено 9 июля 2016 г.
  11. ^ «КДУ-426» . Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 23 мая 2002 года . Проверено 25 июля 2015 г.
  12. ^ «КРД-79» . Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 27 июня 2002 года . Проверено 25 июля 2015 г.
  13. ^ «КТДУ-80» . Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 25 июня 2002 года . Проверено 25 июля 2015 г.
  14. ^ Макдауэлл, Джонатан. «5.2: Российские двигатели» . Репортаж Джонатана Спейса . Проверено 25 июля 2015 г.
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=KTDU-80&oldid=1240015168"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e4d5f7d024d022f44982337279123a3f__1723500300
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e4/3f/e4d5f7d024d022f44982337279123a3f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
KTDU-80 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)