安加拉號運載火箭

安加拉號運載火箭

安加拉號運載火箭是前蘇聯解體後由俄羅斯單獨研製的一種商業發射用途的火箭。安加拉的命名也是源自於西伯利亞東南部的安加拉河,火箭是由俄羅斯聯合火箭集團研製,該火箭通過使用不同類型的模組,使“安加拉”衍生出輕型(安加拉-1.1型和安加拉-1.2型)、中型(安加拉-A3型)和重型(安加拉-A5型)、超重型(安加拉-A7型)四個級別。 其中安加拉A3輸給聯盟2運載火箭被取消,安加拉A7被擱置。 安加拉火箭途是將太空飛行器送入低、中、高圓形及橢圓形軌道和飛向太陽系各行星的轉移軌道。

基本信息

研製

安加拉5型火箭正在調試 安加拉5型火箭正在調試

1993年,俄羅斯航天局與俄羅斯國防部向其國內的空間研究機構與航天工業部門招標,準備研製新一代運載火箭,儘管當時俄羅斯國內的經濟形式並不樂觀,但俄羅斯政府仍對該項計畫給予了足夠的支持。經過一系列的項目篩選後,赫魯尼切夫國家研究與生產空間中心最終投標成功。1994年,該計畫開始正式實施.整個計畫大致要經過發射市場調查、方案論證、理論設計與研究、全尺寸火箭生產、地面試驗與驗證飛行試驗等幾個階段。

“安加拉”系列運載火箭包括4種不同型號,即安加拉一1.1、安加拉一1.2、安加拉一A3和安加拉一A5,其中安加拉一1. 1,1.2屬於小型運載火箭,安加拉一A3屬於中型運載火箭.而安加拉一A5則屬於大型運載火箭。由於新型“安加拉”系列運載火箭具有性能完善、型號齊全的特點,因而它可以為用戶提供更大的選擇空間。

設計思想

(1)統一的設計概念。以液體火箭技術作為基礎,採用統一的模組式設計結構,儘可能採用成熟技術,並引入部分重複使用概念。

(2)模組式設計結構。赫魯尼切夫國家研究與生產空間中心將“安加拉”系列火箭稱之為“新概念”火箭,這主要是因為他們在設計“安加拉”火箭時採用了“真正意義上”的模組式設計結構。每種“安加拉”火箭都是在通用模組的基礎上組裝而來的,即一子級公共芯級助推器,一子級全部採用以RD-191 M型發動機作為推力裝置,液氧/RG一1作為推進劑的公用模組。二子級採用以RD-0124型發動機作為推力裝置,液氧/RG-1作為推進劑的二子級通用模組.或是採用以(KVI)-1M型發動機作為推力裝置,液氫/液氧作為燃料的新型二子級。前者的真空推力為357 t,後者的真空推力為461 t。上面級根據不同的任務需要可以從微風一KM,微風一MCU、微風一M和KVRB等幾種上面級中進行選擇。這樣設計的好處是不僅簡化了研製與生產過程,而且也有效地降低了研製成本。

(3)先進的成熟技術。套用成熟技術是降低研製成本的有效方法之一,而且赫魯尼切夫國家研究與生產空間中心在火箭研製技術方面具有豐富的經驗,因而他們在研製新型“安加拉”系列運載火箭過程中採用了大量的先進成熟技術。例如,一子級公共芯級助推器上使用的RD-191 M型液體火箭發動機,這種發動機是在RD-170/171型發動機基礎上改進而來的;發射準備過程採用了自動發射準備技術;上面級選用了具有軌道機動能力的微風一KM上面級(這種上面級的性能在隆聲號火箭的一首次商業驗證飛行中已被驗證)和可提高運載能力的微風一M上面級;整流罩選擇舊型火箭上使用的現成整流罩,如安加拉一1.1使用了隆聲號火箭整流罩,安加拉一1.2使用了聯盟2火箭整流罩,安加拉一A3, A5使用了質子號和質子號一M火箭整流罩。

(4)可重複使用的公共芯級助推器。火箭系統可以部分或完全重複使用是降低成本的另I種有效方法.“安加拉”火箭的一子級公共芯級助推器即採用了可重複使用技術。這種可重複使用的一子級助推器是在返回式飛行器的技術基礎上設計而成的,它的助推性能與非重複使用一子級助推器的相似。不同的是:當一子級與二子完成分離動作後,一子級公共助推器在反作用姿態控制系統與導航系統等的控制下,向普列謝茨克發射場飛行,最後藉助旋轉翼和吸氣式噴氣發動機等裝置在地面上水平著陸 。

研髮型號

下馬型號

安加拉1.1型

第一級:1xURM RD-191發動機

第二級:Breeze-KM發動機

推力(地面):196MGF

發射重量:149噸

火箭長:34.9米

有效載荷(200公里近地軌道):2噸

開發型號

版本安加拉 1.2安加拉 A3安加拉 A5安加拉 A7P
第一級 1xURM, RD-191 3xURM, RD-191 5xURM, RD-191 7xURM, RD-191
第二級 Block I, RD-0124A Block I, RD-0124A Block I, RD-0124A --
第三級 –- Briz-M/KVSK Briz-M/KVTK (not named yet)
推力(地面) 196 Mgf (1.92 MN) 588 Mgf (5.77 MN) 980 Mgf (9.61 MN) 1,372 Mgf (13.44 MN)
發射重量 171.5 t 478 t 759 t 1,125 t
高度(最大) 41.5 m 45.8 m 55.4 m ?
有效載荷(近地軌道 200公里) 3.8 t 14.6 t 24.5 t 36.0 t
有效載荷(地球同步軌道) -- 2.4/3.7 t 5.4/7.3 t ?
有效載荷(地球靜止軌道) –- 1.0/2.0 t 2.9/4.5 t 7.5 t
安加拉在研的幾種型號圖片 安加拉在研的幾種型號圖片

未來型號

版本安加拉 A5P安加拉 A5/KVRB安加拉 A7V安加拉 A100 (計畫)
第一級5xURM, RD-1915xURM, RD-1917xURM, RD-1914xURM, RD-170M
第二級--Block I, RD-0124A--1x RD-180
第三級(近地軌道任務不搭載)--KVRBKVTK-A71x RD-0122
推力(地面)980 Mgf (9.61 MN)980 Mgf (9.61 MN)1,372 Mgf (13.44 MN)?
發射重量713 t776 t1,184 t?
高度(最大)?64 m??
有效荷載(近地軌道 200公里)18.0 t28.5 t40.5 t110 t
有效荷載(地球同步軌道)--?--?
有效荷載(地球靜止軌道)--5.7 t--?
開發型號 開發型號

技術簡介

型號

安加拉號運載火箭 安加拉號運載火箭

安加拉火箭由通用火箭模組(URM)所構成,類似於美國使用的EELV商用火箭發射模組。 當第一級推升火箭如只使用單一火箭與燃料箱的構型即稱為安加拉1型,使用三節燃料箱與三具主發動機並聯的構型即稱為安加拉3型,使用五具燃料箱與五具發動機的稱為5型、7具的稱為7型。代號縮寫為A1、A3、A5、A7。

引擎

安加拉火箭仍延續俄國慣例,發射時僅使用液體燃料火箭引擎作為第一級推力,與歐、美、日的商用火箭最大不同點在於,西方的商用火箭習慣在第一級液體主火箭外再捆綁固態火箭助推器(SRB)作為補充推進力的來源。因俄國傳統擅長開發強力的液體火箭引擎,故不採用西方商用火箭常因主引擎推力不足,需藉助固態火箭助推器才能獲得足夠的海平面推力的混和使用慣例(例如太空梭、擎天神火箭系列)。

模組

通用火箭模組主要由一具液態氧氣槽(oxidizer)與一具煤油(RP-1)燃料槽,結合氣化室與RD-191主引擎所構成。藉由燃燒RP-1煤油與液態氧助燃劑產生推力。僅擁有單一燃燒室的RD-191主引擎是衍生自強力且擁有四具燃燒室的RD-171引擎。RD-170火箭引擎是有史以來所開發的最強力液體燃料火箭引擎,此前被用於發射蘇聯巨大的“能量號”火箭上,後衍生型仍使用於烏克蘭的“天頂號”火箭上。

第二級火箭則依據構型的不同,而有搭載微風-KM模組(安加拉1.1)或URM-2模組(使用RD-0124A引擎)或KVRB模組等數種不同的搭配方式,大型的5型與7型(A5, A7)則會有第三級甚至第四級推進模組,以適應高同步軌道或深太空探測衛星的發射需求。而衍生型號5P型與7P型則可用來發射最新型CSTS載人太空船(研發中),一舉取代老舊且只能搭載3人的聯合號(soyuz spacecraft)太空船。

火箭特色

安加拉運載火箭兩級之間採用串聯方式連線。兩級的6個貯箱中有4個置於箭體外側,兩兩呈串列排列。由於火箭的最大截面取決於第一級,外貯箱串列排列後其最大截面保持不變,所以這種配置不會增加火箭的正面阻力。外貯箱不承載,可減輕火箭重量;避開了笨重的箱間段,也大大縮短了低溫推進劑輸送管路的長度,而且不再需要使用縱向振動阻尼器。與貯箱按常規縱向配置的運載火箭相比,安加拉具有更多的優越性。

韓國運載火箭羅老號的第一節使用的就是安加拉的URM 。

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