俄羅斯下一代“安加拉”火箭到底怎麼樣?

小米稀飯59

圖注:“安加拉”系列運載火箭結構分級示意圖

“安加拉”系列運載火箭的目的是成為未來俄羅斯火箭運載的主力機種。“安加拉”火箭計劃研製輕型、中型和重型三個型號,以取代俄羅斯現有的幾種不同載荷等級的運載火箭。“安加拉”-1.1/1.2將取代“宇宙”- 3M,而“安加拉”-3將取代“聖彼得堡澤尼特”火箭(從而結束蘇聯解體後需從烏克蘭購買該型火箭的尷尬局面),而“安加拉”-5將取代重型的“質子”火箭。該系列火箭具有良好的通用性,其各個型號分別涵蓋了從中低軌道到高軌道之間的多種軌道發射任務。作為“安加拉”系列火箭的研製方,赫魯尼切夫航天中心還表示,如有必要,還將開發一種新的超重型火箭“安加拉”-7,它將可以把45~175噸有效載荷運至太空軌道,具備目前的所有火箭所不具有的運載能力。

“安加拉”系列運載火箭目前主要包括四種基本型號,小型的安加拉-1.1、安加拉-1.2,中型的“安加拉”-A3和大型的“安加拉”-A5/5UOHB。

每種“安加拉”火箭均以公用芯級構成,公用芯級配有1臺RD-191型主發動機。在小型“安加拉”運載火箭中公用芯級僅作為發射芯級使用,而在大中型“安加拉”運載火箭中既可以作為公用芯級,又可以作為捆綁助推器使用,而且未來還可能為“安加拉”火箭專門研製一種新型的“貝加爾”公用芯級助推器。

“安加拉”-1.1為一級火箭,主要由直徑為3.9米、最大航程384千米,速度490千米/小時的公用芯級一級推進器和“微風”-KM型上面級兩個部分組成,只用於將載荷運送到低地球軌道上,運載能力達2噸。“安加拉”-1.2則為二級火箭,它在“安加拉”-1.1的基礎上增加了新的“聯盟”-2或“聯盟”-ST火箭二子級,同樣用於發射低地球軌道載荷,運載能力可達3.7噸。“安加拉”-A3火箭也為二級火箭,它結構更龐大,採用三個公用芯級(其中一個為主火箭子級,另兩個為捆綁助推級)+“聯盟”-2或“聯盟”-ST火箭二子級+“微風”-M上面級結構部分,具有將14.6噸物體運往近地球軌道和將2~2.5噸載荷運往地球同步轉移軌道的能力。安加拉-A5火箭則又在A3的基礎上增加了兩個公用芯級作為捆綁助推器,其低地球軌道運載能力為24.5噸,當採用“微風”-M上面級的時候,地球同步轉移軌道運載能力為5.8噸,而如果採用更新的上面級結構,其加了兩個公用芯級作為捆綁還能進一步提高到6.8噸。

作為俄羅斯研製的新一代運載火箭,“安加拉”應用了許多俄羅斯最新航天科技成果,具有諸多技術特點。

第一,環保新型發動機。“安加拉”系列火箭所使用的新型RD-191液氧煤油火箭發動機,這種推進劑無毒、無汙染,安全環保。在環保的同時,RD-191的技術性能也十分先進,已遠遠超過俄羅斯目前使用的RD-180火箭發動機,RD-191的質量只有後者的二分之一,而推力則毫不遜色,因此它具有更高的推重比,運載能力更強。RD-191的使用,將大幅降低單位重量物品的發射成本。

第二,模塊化設計“搭積木”。俄羅斯航天技術人員將“安加拉”稱為“新概念火箭”,其中一個主要原因就在於“安加拉”火箭採用了真正意義上的模塊化設計結構。每種“安加拉”火箭都是在一些通用模塊的基礎上組裝而來的,即一子級採用RD-191發動機作為公用芯級助推器;二子級採用RD-0124發動機作為推力裝置通用模塊;根據不同任務的需求,上面級也可以在微風-M或其它新型模塊中做選擇。要想實現怎樣的運載能力,只需按照需要任意挑選這些子級通用模塊,並將其像搭積木一樣組裝起來即可。這樣的設計不僅簡化了研製和生產過程,而且有效降低了研製成本,還能實現火箭的系列化。

第三,“像飛機一樣”可重複使用火箭推進裝置。以往的火箭都是一次性使用,每次發射後就直接報廢,增加了使用成本,為此,科研人員在“安加拉”火箭上引入了可重複使用技術。該火箭的公用芯級不再是發射後即損毀,而是安裝有轉動機翼、兩臺RD-35R發動機推進系統、可回收起落架和姿態控制/導航系統等。說白了這個公用芯級就是一個返回式飛行器,當火箭發射過程中,一子級和二子級完成分離動作後,作為一子級的公用芯級助推器就在兩臺發動機和導航系統的控制下自己飛回發射場並像常規飛機一樣在地面上水平降落。這樣一個可重複使用的公用芯級最多可使用10次,完全顛覆了以往“火箭推進裝置是一次性消耗品”的老觀念,大幅降低了火箭的使用成本。


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