Н1 (РН)

Н1 (РН)
Н1 («Носитель №1»)
Н1 («Носитель №1»)
Две ракеты Н1 на стартовых столах. Космодром Байконур, 1969 год.
Общие сведения
Страна Союз Советских Социалистических Республик СССР
Назначение ракета-носитель
Разработчик «СКБ-1» (Королёв С.П., Мишин В.П.)
Изготовитель «Прогресс»
Основные характеристики
Количество ступеней 5
Длина 105.3 м
Диаметр 17 м
Сухая масса 208 т
Стартовая масса Н1: 2 735 т / Н1Ф: 2 950 т
Масса полезной нагрузки
  - на НОО Н1: 90 т / Н1Ф: 100 т
  - на  ГПО[1]
  - на  ГСО
  - на  ГЛО		 Н1: 46 т / Н1Ф: 51 т
Н1: 22 т / Н1Ф: 24 т
Н1: 33 т / Н1Ф: 36 т
  - на Лунной орбите Н1: 31 т / Н1Ф: 34 т
  - на Луне 5.56 т
История запусков
Состояние закрыт
Места запуска 101-й стартовый комплекс, Байконур, Казахстан
Число запусков 4
  - неудачных 4
Первый запуск 21 февраля 1969 года
Последний запуск 23 ноября 1972 года
 
Первая ступень - «Блок А»
Длина 30.1 м
Диаметр от 10.3 до 16.9 м (конус)
Сухая масса 130 т
Стартовая масса 1 880 т
Маршевый двигатель Н1: 30 x НК-15 / Н1Ф: 30 x НК-33
Тяга Н1:    4 615 тс (45 258 кН)
Н1Ф: 5 130 тс (50 308 кН)
Удельный импульс Уровень моря: 297 с
Вакуум: 331 с
Время работы 115-125 с
Горючее RP-1
Окислитель LOX
Вторая ступень — «Блок Б»
Длина 20.5 м
Диаметр от 7.3 до 10.3 м (конус)
Сухая масса 55 т
Стартовая масса 561 т
Маршевые двигатели 8 x НК-15В (НК-43)
Тяга 1 432 тс (14 043 кН)
Время работы 120 с
Горючее RP-1
Окислитель LOX
Третья ступень — «Блок В»
Длина 11.1 м
Диаметр от 5.5 до 7.6 м (конус)
Сухая масса 14 т
Стартовая масса 189 т
Маршевые двигатели 4 x НК-31 (НК-21)
Тяга 164 тс (1 608 кН)
Время работы 370 с
Горючее RP-1
Окислитель LOX
Четвертая ступень — «Блок Г»
Диаметр 4.1 м
Сухая масса 6 т
Стартовая масса 62 т
Маршевый двигатель НК-19 (НК-9В)
Тяга 45.5 тс (446 кН)
Время работы 443 с (неск.включений)
Горючее RP-1
Окислитель LOX
Пятая ступень — «Блок Д»
Диаметр 4.1 м
Сухая масса 3.5 т
Стартовая масса 18 т
Маршевый двигатель РД-58
Тяга 8.5 тс (83 кН)
Время работы 600 с (неск.включений)
Горючее RP-1
Окислитель LOX

H1, 11А52 — советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса. Разрабатывалась с середины 1960—х в СКБ-1 под руководством Сергея Королёва, а после его смерти — под руководством Василия Мишина. Первоначально предназначалась для вывода на околоземную орбиту тяжёлой (75 т) орбитальной станции с перспективой обеспечения сборки тяжелого межпланетного корабля для полётов к Венере и Марсу. С принятием запоздалого решения по включению СССР в т. н. «лунную гонку» по организации полёта человека на поверхность Луны и возвращения его обратно Н1 была форсирована и стала носителем для экспедиционного космического корабля Л3 в комплексе Н1-Л3. Все четыре испытательных запуска Н1 были неуспешными на этапе работы первой ступени. В 1974 году советская пилотируемая лунная программа была закрыта, а несколько позже — в 1976 г. — также закрыты и работы по Н1. Вся пилотируемая лунная программа, включая носитель Н1, была строго засекречена и стала достоянием гласности только в 1990 году. Техническое наименование Н1 было производным от слова «носитель». Согласно некоторым источникам, в случае успеха и обнародования программы, Н1 должна была получить официальное название Раскат. На Западе ракета-носитель была известна под условными обозначениями SL-15 и G-1e.

Содержание

Основные характеристики РН

Носитель Н1 был выполнен по последовательной схеме расположения и работы ступеней и включал 5 ступеней, на всех из которых использовались кислород-керосиновые двигатели. Не имея технологических и инфраструктурных возможностей рискованного и затратного создания передовых высокоэнергетичных кислород-водородных двигателей и отстаивая более мощные и токсичные гептил-амиловые двигатели, ведущее по ракетному двигателестроению КБ Глушко, отказалось делать двигатели для Н1, и их создание было поручено авиадвигательному КБ Кузнецова, которое добилось наивысшего энергетического и ресурсного совершенства для двигателей кислород-керосинового типа. На всех ступенях топливо хранилось в шаровых баках, подвешенных на несущей оболочке.

Первая РН «Н1» с 30-тью двигателями первой ступени.

Ступени именовались блоками «А», «Б», «В» (использовались для выведения корабля Л3 на околоземную орбиту), «Г», «Д» (предназначились для разгона корабля от Земли и торможения у Луны). Таким образом, фактически носитель Н1 как околоземный был 3-ступенчатым, а 43,2-метровый 95-тонный отлётный лунный ракетный комплекс под общим головным обтекателем диаметром 5,9 метра с системой аварийного спасения состоял из 2-х верхних блоков носителя Н1 и корабля Л3, включавшего как модули 9,85-тонный лунный орбитальный корабль (7К-ЛОК, 11Ф93) и 5,56-тонный лунный посадочный корабль (Т2К-ЛК, 11Ф94).

На первой ступени (блоке «А») со стартовой массой 1880 (в том числе сухой — 130) тонн, диаметром от 10,3 до 16,9 метров и длиной 30,1 метров вдоль двух концентрических окружностей было установлено 30 (до лунной программы было только 24 по внешней окружности; затем к ним добавились еще 6 по внутренней) двигателей НК-33 на варианте Н1Ф (ранее на Н1 — НК-15) с единичной тягой 171 (ранее — 154) тонн и суммарной 5130 (4615) тонн. На старте до отделения блок «А» должен был отрабатывать 115—125 сек.

На второй ступени (блоке «Б») стартовой массой 561 (в том числе сухой — 55) тонн, диаметром от 7,3 до 10,3 метров и длиной 20,5 метров было установлено 8 двигателей НК-43 (ранее — НК-15В) с единичной тягой 179 тонн и суммарной 1432 тонн. Блок «Б» должен был отрабатывать 120 сек.

На третьей ступени (блоке «В») стартовой массой 189 (в том числе сухой — 14) тонн, диаметром от 5,5 до 7,6 метров и длиной 11,1 метров было установлено 4 двигателя НК-31 (ранее — НК-21) с единичной тягой 41 тонн и суммарной 164 тонн. Блок «В» должен был отрабатывать 370 сек.

На четвертой ступени (блоке «Г») стартовой массой 62 (в том числе сухой — 6) тонн, диаметром 4,1 метра был установлен 1 двигатель НК-19 (ранее — НК-9В) с тягой 45,5 тонн. Блок «Г» должен был отрабатывать 443 сек при возможности многократных включений.

На пятой ступени (блоке «Д») стартовой массой 18 (в том числе сухой — 3,5) тонн, диаметром 4,1 метр был установлен 1 двигатель РД-58 с тягой 8,5 тонн. Блок «Д» должен был отрабатывать 600 сек при возможности многократных включений.

Сборка ступеней ракеты и корабля осуществлялась непосредственно на космодроме Байконур, в специально построенном огромном монтажно-испытательном корпусе (МИК) на 112 площадке, так как из-за негабаритных размеров ступеней не было возможности транспортировать их на космодром в собранном виде с завода-изготовителя «Прогресс», находящегося в городе Куйбышев. Сборка в МИКе производилась в горизонтальном виде, так же как и вывоз на стартовый стол силами двух тепловозов на платформе, двигавшейся по двум параллельным железнодорожным путям.

Предполагалось, что на основе конструктива Н1 будет эксплуатироваться семейство ракет-носителей, включая форсированную версию Н1Ф и модернизированный до полезного груза в 155—175 тонн вариант на кислород-водородных двигателях Н1М, меньшие по размерам Н11/11А53 (три средние ступени Н1) стартовой массой 700 тонн для полезного груза в 25 тонн и Н111/11А54 (третья и четвертая ступени Н1) стартовой массой 200 тонн для полезного груза в 5 тонн, а в перспективе и бо́льшие носители Н2, Н3, Н4 стартовой массой соответственно 7000, 12000, 18000 тонн (у которых под две нижние ступени Н1 последовательно подставлялись ещё более мощные первые ступени).

Сравнение носителей Сатурн V (слева) и Н1 (справа) в масштабе

Первое время внутренней советской альтернативой лунному носителю Н-1 КБ Королева были нереализованные проекты аналогичных носителей УР-700 КБ Челомея и Р-56 КБ Янгеля.

В реальности, несмотря на некоторые менее прогрессивные технические решения (большее число ступеней, большее количество двигателей, большая суммарная тяга и меньший размер их сопел на первой ступени, неиспользование более высокоэнергетичного кислород-водородного топлива на верхних ступенях, меньшая масса полезной нагрузки) советский носитель Н1 был аналогичен и соизмерим с американским носителем Сатурн V.

Запуски носителя Н1

Хотя на отдельных стендовых испытаниях двигатели показали себя достаточно надёжными, большинство возникавших проблем с носителем было вызвано вибрацией, гидродинамическим ударом (при выключении двигателей), разворачивающим моментом и другими неучтёнными эффектами, вызванными одновременной работой такого большого количества двигателей и большой размерностью носителя, что было невозможно выявить до полётов ввиду того, что в целях экономии средств не были созданы дорогостоящие наземные стенды для динамических и огневых тестов всего носителя или первой ступени в сборке.

Все запуски носителя Н1 производились с площадки № 110 (с двумя стартовыми столами) космодрома Байконур.

Первый пуск носителя Н1 (изделие 3Л) с беспилотным кораблем «Зонд-М (7К-Л1С, 11Ф92)» в качестве полезной нагрузки 21 февраля 1969 года закончился аварийно. В результате пожара в хвостовом отсеке (двигатель № 2) и нарушения в работе системы контроля двигателей, эта система на 68,7 с выдала ложную команду на выключение всех двигателей, за которым последовал подрыв носителя на высоте 12,2 км.

Второй пуск носителя Н1 (изделие 5Л) с беспилотным кораблем «Зонд-М (7К-Л1С, 11Ф92)» и макетом лунного посадочного корабля (Т2К-ЛК, 11Ф94) комплекса Л3 был проведён 3 июля 1969 года и также закончился аварийно из-за ненормальной работы двигателя № 8 блока А и выключения всех двигателей на 23 с полета, после чего носитель упал на место старта. В результате крупнейшего в истории ракетостроения взрыва один стартовый стол был полностью разрушен, а второй — серьёзно повреждён. По заключению аварийной комиссии под председательством В. П. Мишина причиной аварии было разрушение насоса окислителя двигателя. На анализ результатов испытаний, дополнительные расчёты, исследования и экспериментальные работы и восстановление стартовых столов ушло два года.

Третий запуск носителя Н1 (изделие 6Л) с макетом беспилотного лунного орбитального корабля (7К-ЛОК, 11Ф93) и макетом лунного посадочного корабля (Т2К-ЛК, 11Ф94) комплекса Л3 был проведён 27 июня 1971 года. Все 30 двигателей блока А вышли на режим предварительной и главной ступеней тяги в соответствии со штатной циклограммой и нормально функционировали, однако в результате нерасчетного разворачивающего момента при манёвре увода от стартового стола уже со старта ракета набрала крен и продолжала неуправляемый полет, не обеспечивавший выведение на орбиту. Поскольку ради гарантий сохранности стартового компплекса команда аварийного выключения двигателей была заблокирована до 50 с, их выключение системой контроля и подрыв потерявшего головную часть и начавшего разрушаться носителя произведены на 51 с и высоте 1 км. Для обеспечения управления ракетой по крену менее чем за год были созданы боковые рулевые двигатели, работающие на окислительном генераторном газе и горючем, отбираемых от основных двигателей.

23 ноября 1972 года был произведен ставший последним четвертый пуск носителя Н1 (изделие 7Л) с беспилотным лунным орбитальным кораблем (7К-ЛОК, 11Ф93) и макетом лунного посадочного корабля (Т2К-ЛК, 11Ф94) комплекса Л3. Ракета, стартовавшая в этом пуске, претерпела значительные изменения, направленные на устранение выявленных недостатков и увеличение массы выводимого полезного груза, и получила название Н1Ф. Управление полётом осуществляла бортовая ЭВМ по командам гироплатформы (главный конструктор Н. А. Пилюгин). В состав двигательных установок введены рулевые двигатели, система пожаротушения. Измерительные системы были доукомплектованы вновь созданной малогабаритной радиотелеметрической аппаратурой. Всего на этой ракете было установлено более 13 000 датчиков. Ракета пролетела без замечаний 106,93 с до высоты 40 км, но за 7 с до расчетного времени разделения первой и второй ступеней произошло практически мгновенное разрушение насоса окислителя двигателя № 4, которое привело к ликвидации ракеты, так как система управления не предусматривала досрочного отделения первой ступени, хотя теоретически энергоресурсов ракеты было достаточно, чтобы произвести довыведение на орбиту за счет большей продолжительности работы верхних ступеней.

После вновь проведенных больших работ по доведению носителя очередной пуск носителя Н1Ф (изделие 8Л) со штатными беспилотным лунным орбитальным кораблем (7К-ЛОК, 11Ф93) и лунным посадочным кораблем (Т2К-ЛК, 11Ф94) комплекса Л3 намечался на август 1974 года, когда в автоматическоми режиме должна была быть выполнена вся программа полёта к Луне и обратно. Затем через год должен был стартовать носитель (изделие 9Л) с беспилотным кораблем Л3, посадочный корабль-модуль ЛК которого оставался бы на лунной поверхности как резерв для скорого следующего старта носителя (изделие 10Л) с первой советской пилотируемой экспедицией на Луну. После этого планировалось ещё до 5 стартов носителя с пилотируемыми кораблями.

Однако «лунная гонка» была СССР проиграна, и, несмотря на разработанные технические предложения по лунной орбитальной станции Л4 и новому комплексу Н1Ф-Л3М для обеспечения сначала долговременных экспедиций на Луну к 1979 году, а затем и сооружения на её поверхности советской лунной базы в 1980-х гг, назначенный вместо В. П. Мишина в мае 1974 года генеральным конструктором советской космической программы и руководителем НПО «Энергия» академик В. П. Глушко не стал отстаивать развитие пилотируемой лунной программы и её носитель Н1, и своим приказом, с молчаливого согласия Политбюро и Министерства общего машиностроения, прекратил все работы сначала по программе, а затем и по носителю. 2 уже изготовленных экземпляра и ещё 2 задела носителей Н1Ф были уничтожены, а 150 изготовленных двигателей НК-33 и НК-44 в КБ Кузнецова удалось сохранить до конца XX века, когда, благодаря их высокому совершенству, часть из них, а также лицензия на производство, были проданы американской компании «Аэроджет» и использованы в американской и японской ракетах-носителях.

В 1976 году начались работы по программе «Энергия—Буран», использующей принципиально новый сверхтяжёлый носитель «Энергия», на базе которого рассматривались, но не были реализованы новые проекты для пилотируемых полётов на Луну «Вулкан»-"Звезда" и «Вулкан»-"ЛЭК".

См. также

Ссылки

  1. ↑ Данные получены на основании сравнения с другими ракетами-носителяи и требуют уточнения.

Дополнительные ссылки

Советская и российская ракетно-космическая техника
 

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Полезное



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»