«Энергия» - «Буран»

    НАСА и аэрокосмические фирмы, продолжая проектные исследования, в марте 1972 г. опубликовали основные черты многоразового транспортного космического корабля, названного по существу его функции "Космическим челноком" - "Спейс Шаттлом".

    Он выполнен по двухступенчатой схеме (точнее, полутораступенчатой) с параллельным расположением ступеней. При старте включаются двигатели обеих ступеней. Первая ступень - два твердотопливных ускорителя. После отделения в полете на высоте порядка 40 км они с помощью парашютной системы опускаются в океан, затем после возврата на ремонтно-восстановительную базу могут быть повторно использованы до 20 раз. Вторая ступень, орбитальная крылатая, пилотируемая - это орбитальный космический корабль. Основные маршевые двигатели используют топливо - жидкий кислород и водород, размещаемое в подвесном топливном отсеке, который сбрасывается по завершению полетной программы. Довыведение осуществляется двумя двигателями маневрирования корабля, которые обеспечивают кроме этого коррекцию орбиты, сближение с другими объектами и торможение для схода космического корабля с орбиты. После схода с орбиты орбитальный корабль совершает планирующий спуск с самолетной посадкой на полосу вблизи стартового комплекса.

    Стартовая масса "Спейс Шаттла" более 2000 т. Максимальный полезный груз при выводе на круговую орбиту высотой 185 км с наклонением 280 составляет 29,5 т. С орбиты "Спейс Шаттл" доставляет на Землю груз до 14,5 т. Длительность орбитального полета космического корабля - до семи суток. Численность экипажа - до семи человек. Орбитальный корабль обеспечивает необходимые условия для размещения экипажа и полезного груза. По своим габаритам и массе он похож на транспортный самолет ДС-9. Отсек полезного груза имеет все условия для размещения различных по форме беспилотных космических аппаратов и полностью снаряженных оборудованием научных лабораторий. Масса орбитального корабля с максимальным по массе полезным грузом -114,3 т. Поверхность орбитального корабля покрыта тепловой защитой, выдерживающей температуру до 12600С в течение ста полетов с незначительным ремонтом.

    Три маршевых двигателя ССМЕ (SSME) создают суммарную тягу 5 МН (510 т) на Земле и 6,27 МН (640 т) в пустоте, удельный импульс на Земле - 3562 м/с, в пустоте - 4464 м/с. Запуск маршевых двигателей производится на старте и в течение более двух минут они работают совместно с твердотопливными ускорителями. Общее время работы маршевых двигателей на участке выведения составляет 520 с, а в аварийном режиме - 823 с. Гарантированный ресурс - 7,5 ч, что соответствует 55 полетам. Возможность регулирования тяги двигателей в широком диапазоне позволяет иметь высокую тягу на момент старта и запрограммированную в течение всего полета, поддерживая перегрузку не выше трех единиц. Качание двигателей в кардане обеспечивает управление полетом по каналам тангажа, рыскания и крена. Большинство узлов двигателя выполнено в виде быстросменных блоков, которые могут даже на старте быть заменены без трудоемких операций, что позволяет иметь высокую эффективность операций межполетного обслуживания.

    Для поглощения продольных колебаний, возникающих в замкнутом контуре "конструкция пакета - камера сгорания двигателя", введен POGO-демпфер в магистрали подачи окислителя.

    Другим важным элементом двигателя является контроллер, выполняющий все функции управления работой двигателя. Компьютер выдает команды системе управляющих клапанов, контролирует параметры двигателя, управляет продувками до запуска и во время работы двигателя. Компьютер двигателя, а в нашей терминологии система управления двигателем, обеспечивает управление в замкнутом контуре тягой двигателя, соотношением расхода компонентов топлива, осуществляет требуемое резервирование и контроль параметров. Контроллер с максимальной вероятностью гарантирует безопасную работу двигателя. Эта функция адекватна назначению системы аварийной защиты. Безопасность обеспечивается с помощью контроля достижения критических значений температуры характерных элементов двигателя, давления и числа оборотов. При превышении критического значения любого контролируемого параметра контроллер останавливает двигатель. Данные о состоянии двигателя непрерывно передаются в систему управления орбитального корабля.

    В состав двигателя входит система воспламенения с тремя искровыми воспламенителями, размещенными в центральной части форсуночной головки камеры сгорания, и по одному - на головках газогенераторов.

    Двигатель выполнен по схеме с дожиганием. Около 20% топлива сгорает в газогенераторе, образуя восстановительный газ сравнительно низкой температуры, который используется для привода турбонасосного агрегата и затем поступает в камеру сгорания, где дожигается в оставшейся части топлива.