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国外运载火箭型号发展总览之二——俄罗斯

时间:2017-04-18  来源:高端装备发展研究中心   发布:高端装备网 
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  俄罗斯作为世界老牌航天强国,自苏联解体之后,虽然经济实力遭受到了沉重打击,制约了航天技术的发展,但依靠其雄厚的技术基础,在包括运载火箭、卫星、飞船等领域依然能与美国抗衡。与美国相似,俄罗斯运载火箭也有许多系列,而且相当多的火箭是在弹道导弹基础上改进而来的。目前,俄罗斯现役的运载火箭及其改进型号主要包括质子号M、联盟号FG/2、闪电号M、天顶号系列、宇宙号等和由导弹改进而来的隆声号、第聂伯号、飞行号等。

 

  联盟号系列运载火箭

 

  联盟号系列火箭是在P-7洲际导弹的基础上改进而来的,它有多个不同的型号,其中联盟号主要用于载人飞船联盟号的发射,也用于各类卫星的发射。火箭总长49.5米,底部最大宽度10.3米,起飞重量310吨,起飞推力4942千牛。它的近地轨道运载能力为7240千克。“联盟”系列是发射次数最多的火箭,达1675次之多。

 

  联盟2火箭是联盟号系列中改动最大的型号,采用了新的二子级和三子级。联盟号2火箭既与原来的联盟号火箭有很好的继承性,又能更好地适应国际商业发射市场的需求,最终将取代现用的联盟号U/FG和闪电号M,进行载人飞船、军事和商业卫星的发射。

 

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俄罗斯联盟系列运载火箭

 

  质子号运载火箭

 

  质子号是俄罗斯目前现役运载能力最大的运载火箭。该火箭是专门研制的、用于发射大型航天器的火箭,由原切洛梅设计局研制。该火箭根据发射航天器类型与大小的不同,分别有三、四、五级结构布局。该火箭的最大运载能力可达20.6吨,主要用于空间站、行星探测器、大型应用卫星的发射,共计发射了331次。

 

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质子号系列运载火箭

 

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The first and largest stage of the Proton-M Rocket:Storable Propellant Stage

 

  质子号上面级最初是为探月火箭设计,之后主要用于与质子号K 火箭组合形成4 级运载火箭。质子号上面级先后形成了D、D-1、D-2、DM、DM1、DM-2、DM-2M、DM2、DM3、DM4 和DM-5 等11种构型,目前大部分型号已经退役,仅有少数还在服役,最具代表性的是DM3 上面级。

 

Launch vehicle

Spacecraft

Block

Engine

 
 

N-1 (5th stage)

 

D

 

Sl-5400

   

Energiya

Buran shuttle

OMS (1)

17D12

RD-58S

17D11

 

Proton

4th stage

 

D

11S824

RD-58

11D58

 
 

D-1

11S824M

 

Phobos, Mars-8

D-2

11S824F

 
 

DM

11S86

RD-58M

11D58M

 

Inmarsat

Dm1

   
 

DM-2

11S861

 

Oko-S

Dm2

   
 

DM-2M

11S861-01

 
 

DM-3

   

Telstar 5

Dm4

 

RD-58M

11D58M

 

ARAKS

Dm5

17S40

 

Uragan-M

DM-03 (Dm3)

11S861-03

RD-58MF

11D58MF

 

Ekspress AM8

 

Angara

 

DM-03 (Dm3)

11S861-03

RD-58MF

11D58MF

 

Zenit 3SL

 

DM-SL

 

RD-58Z

11D58Z

 

Zenit 3SLB

 

DM-SL

   

Energiya-M

 

DM

 

RD-58M

11D58M

 

Yamal (ex Aurora)

 

Block 2 (Corvet)

 

RD-58MF

11D58MF

 

Polyot Airlaunch

 

Dvina

 

RD-58MF

11D58MF

 

质子号上面级应用情况

 

  俄罗斯能源号火箭

 

  上世纪80年代,前苏联研制了世界上推力最大的能源号火箭(ЭНЕРГИЯ)。其贮箱材料使用了比1420铝锂合金的强度高、可焊性能好、适宜于低温条件下使用的1460铝锂合金。1988年11月能源号火箭成功地运载了暴风雪号航天飞机。但由于前苏联经济困难使这种火箭连同航天飞机的发展被中止。为进一步减轻贮箱结构,增加有效载荷,美俄将贮箱结构材料转向了新型铝锂合金。

 

  苏联从G型火箭的失败中吸取了许多重要教训,能源号火箭的设计工作是从头开始的,它的基本技术规范如下:

 

  送到低地轨道的有效载荷重量不低于100吨;

 

  全部采用低温燃料——可用液体甲烷或液氢;

 

  采用液体燃料,使每一级都可以控制;

 

  所有重要的部件都要回收; 5.重点放在机组人员的安全上

 

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能源号运载火箭与暴风雪号航天飞机

 

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能源号运载火箭结构

 

  安加拉号运载火箭

 

  随着俄罗斯经济逐渐复苏,其对航天领域的资金投入也进一步加大。目前,俄罗斯除了对现役运载火箭进行改进之外,也正在研制全新的安加拉重型运载火箭,目的是进行火箭的更新换代。

 

  安加拉号系列火箭(俄文:Ангара,英文:Angara)是俄罗斯正在开发的一个全新宇宙火箭家族,命名源自西伯利亚东南部的安加拉河,由国营联合火箭航天集团公司研发。 安加拉火箭可借由捆绑多个通用火箭模组,随任务需要组合出不同推力的火箭模组。可将小至2吨或大到75吨的巨型货物推送至近地轨道。安加拉系列运载火箭的目的是成为未来俄罗斯火箭的主力。安加拉运载火箭将最终取代现有的呼啸号和质子号运载火箭。 2014年12月23号,俄国重型运载火箭“安加拉-A5”于从普列谢茨克发射成功。

 

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  “安加拉”系列火箭是俄罗斯新型模块化运载火箭,能搭载一系列不同重量的有效载荷。“安加拉”-1.2PP为二级火箭,由“通用火箭模块”(URM)组成,包括直径2.9米的URM-1的第一级和直径3.6米的URM-2第二级,使用无污染的液氧和煤油为燃料。火箭重171吨,高42.8米,由单个RD-191分级燃烧发动机产生196吨的推力,并在此推力下缓慢升空。当第一级推升火箭如只使用单一火箭与燃料箱的构型即称为“安加拉”1型,使用三节燃料箱与三具主发动机并联的构型即称为“安加拉”3型,使用五具燃料箱与五具发动机的称为5型、7具的称为7型,代号缩写为A1、A3、A5、A7。

 

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  “安加拉”运载火箭两级之间采用串联方式连接。两级的6个贮箱中有4个置于箭体外侧,两两呈串行排列。由于火箭的最大截面取决于第一级,外贮箱串行排列后其最大截面保持不变,所以这种配置不会增加火箭的正面阻力。外贮箱不承载,可减轻火箭重量;避开了笨重的箱间段,也大大缩短了低温推进剂输送管路的长度,而且不再需要使用纵向振动阻尼器。与贮箱按常规纵向配置的运载火箭相比,“安加拉”具有更多的优越性。韩国运载火箭“罗老”号的第一节使用的就是“安加拉”的URM 。

 

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安加拉号火箭第一级所用“通用火箭模块”(URM-1)

 

  另外,为了继续保持航天强国的优势地位,2013年10月俄罗斯联邦航天局正式启动了新一代重型运载火箭的招标工作,目前已形成多种设计方案。其中,瀑布重型运载火箭计划得到认可,其初步设计的方案包括5个型号,捆绑2~6台助推器,近地轨道运载能力从16.6吨增加到130吨。

 

图表:俄罗斯运载火箭型号发展总结 

运载火箭

制造商

发展特点

“卫星”号(Спутник/Sputnik

科罗廖夫“能源”火箭航天公司

将第一颗人造卫星送入轨道。由洲际弹道导弹8K71R-7)改进,

“东方”号系列(Восток/

Vostok

“月球”号(Луна/Luna

第三级“E”将飞船送入月球轨道。

“东方-1”号

Восток-1/Vostok-1

将世界第一位宇航员尤里·加加林送入太空

“东方-2”号

Восток-2/Vostok-2

将宇航员送入太空,且在太空超过一天时间

“东方-2M”号

Восток-2M/Vostok-2M

19883月为印度发射遥感卫星,是苏联为国外用户的首次商业发射

“闪电”号(Молния/Molniya

“进步”火箭航天中心

20101030日最后一次发射,曾用于发射月球探测器(月球-4~14),以及金星、火星探测器

“上升”号(Восход/Voskhod

用于发射“天顶”系列卫星

“飞行”号(Полёт/Polot

轻型运载火箭,用于发射“飞行1”和“飞行2”卫星

“宇宙”号系列(Космос/

Cosmos

“宇宙-2”号

Космос-2/Cosmos-2

“飞行”生产联合体(现属赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心)

R-12中程弹道导弹基础上研制的轻型运载火箭,1977年退役

“宇宙-3M”号

Космос-3M/Cosmos-3M

服役期间已经发射了400多次,

现已停产

“质子”号系列(Протон/Proton

“质子”号(UR500

赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心

两级型,因将质子1号科学考察卫星送入太空而得名

“质子-K”号(UR500K

三级型,发射国际空间站的曙光号功能货舱和星辰号服务舱

“质子-M”号

采用先进的微风-M上面级,因此又叫“质子-M/微风-M

“联盟”号系列(Союз/Soyuz

“联盟-L”号

“进步”火箭航天中心

1970-1971年用于发射“宇宙”号月球飞船

“联盟-M”号

用于发射“天顶-4MT”侦察卫星

“联盟-U”号

用于发射“资源号-F”、“光子”、“宇宙”系列卫星,以及“联盟”和“进步”载人和货运飞船系列

“联盟-FG”号

在“联盟-U”号基础上改造

“联盟-2”号系列(Союз-2/

Soyuz-2

“联盟-2.1a”号、“联盟-2.1b”号和“联盟-2.1V”号

“进步”火箭航天中心

2.1a是在“联盟-U”号基础上的改型,后面型号分别是前一种的改进版

“联盟-ST”号

分“联盟-ST-A”和“联盟-ST-B”两型,俄罗斯航天局(Roskosmos)和欧航局(ESA)的合作项目,于2007年推出

“旋风”号(Циклон/Tsyklon

南方设计局

(现位于乌克兰)

R-36洲际导弹基础上改造,发展至“旋风-4”最终并未发射

“天顶”号系列(Зенит/

Zenit

“天顶-2”号

南方设计局和南方机器制造厂

(现位于乌克兰)

中型运载火箭,两级型号,用来发射“处女地-2”系列军事卫星

“天顶-SL”号

俄罗斯海上发射公司用于商业发射的主力运载火箭,三级型号。

“能源”号(Энергия/Energia

“进步”火箭航天中心

世界最强推力的重型运载火箭之一,是“能源-暴风雪号”计划的一部分,只发射过2次,第二次将暴风雪号航天飞机送入轨道

“呼啸”号(Рокот/Rockot

赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心

三级轻型运载火箭,用于发射运行于低地轨道的小型商业载荷

“起飞”号(Старт/Start

现属莫斯科热技术研究所

轻型运载火箭,采用冷发射模式

“第聂伯”号(Днепр/Dnepr

南方机器制造厂(现位于乌克兰)

苏联时期研制,现属乌克兰,均采取地下井冷发射的方式

“安加拉”号系列(Ангара/

Angara

“安加拉-1.2pp”号

赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心

轻型运载火箭,20147月于“普列谢茨克”发射场首次发射成功

“安加拉-A5”号

重型运载火箭,201412月于“普列谢茨克”发射场首发成功

其他型号

包括:“安加拉-A3”、“安加拉-A7”和“安加拉A100

资料来源:市场调查

 

  (未完待续)

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