安加拉號(hào)運(yùn)載火箭

俄羅斯研發(fā)的運(yùn)載火箭系列安加拉號(hào)運(yùn)載火箭01簡介火箭技術(shù)發(fā)射情況開發(fā)背景設(shè)計(jì)特點(diǎn)特色目錄0305020406基本信息“安加拉”系列火箭是蘇聯(lián)解體后俄羅斯研發(fā)的首個(gè)運(yùn)載火箭系列，自1994年起由俄赫魯尼切夫國家航天研究和生產(chǎn)中心負(fù)責(zé)研制，總共花費(fèi)已超過1600億盧布。這一火箭系列包括輕、中、重型三個(gè)級(jí)別，可將1.5噸到25噸的有效載荷送入近地軌道，將最多約7噸有效載荷送入地球同步軌道。2022年9月，俄航局新聞處表示，“安加拉”火箭將于2024年在鄂木斯克的“飛行”生產(chǎn)聯(lián)合體啟動(dòng)量產(chǎn)。簡介簡介安加拉運(yùn)載火箭是第一種沒有獨(dú)聯(lián)體國家參與而完全由俄羅斯獨(dú)立研發(fā)的火箭。是俄羅斯赫魯尼切夫國家航天科研生產(chǎn)中心研制的一種新型運(yùn)載火箭，該火箭通過使用不同類型的模塊，由“安加拉”衍生出輕型、中型和重型三個(gè)級(jí)別。其性能可超過所有正在使用的同類型運(yùn)載火箭。安加拉運(yùn)載火箭的用途是將航天器送入低、中、高圓形及橢圓形軌道（包括地球靜止軌道）和飛向太陽系各行星的轉(zhuǎn)移軌道。為了將不同的有效載荷送入不同高度的軌道，安加拉運(yùn)載火箭確定了三種配置方案：一是不帶上面級(jí)的二級(jí)火箭，二是帶上面級(jí)的三級(jí)火箭，三是用兩枚兩級(jí)安加拉組合成超大型的一種火箭。俄成功發(fā)射了第一枚“安加拉-1.2BB”輕型火箭。而“安加拉-3”屬于中型，有效載荷15噸。“安加拉-A5”屬重型火箭，其發(fā)射重量達(dá)773噸，有效載荷達(dá)到24噸。未來還可能研發(fā)有效載荷達(dá)到35噸的“安加拉-7”?！鞍布永毕盗谢鸺度胧褂煤?，俄羅斯將能夠在其境內(nèi)發(fā)射所有的航天器，從而保證國家對(duì)太空領(lǐng)域的獨(dú)立探索任務(wù)。俄航天部門打算用“安加拉”逐步替代目前俄商業(yè)發(fā)射的主力——“質(zhì)子”運(yùn)載火箭。開發(fā)背景租金問題優(yōu)勢(shì)污染問題開發(fā)背景租金問題1992年，隨著蘇聯(lián)的解體，俄羅斯政府決定研制在國內(nèi)制造和發(fā)射的新一代運(yùn)載火箭，以擺脫對(duì)其他獨(dú)聯(lián)體國家設(shè)施和發(fā)射場(chǎng)的依賴。

前蘇聯(lián)的主要太空發(fā)射中心設(shè)在哈薩克共和國境內(nèi)的拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，在蘇聯(lián)解體后對(duì)俄羅斯的太空工業(yè)形成困擾。因?yàn)楣_克獨(dú)立后，俄羅斯形同必須持續(xù)租用境外的火箭發(fā)射場(chǎng)，也因此每年至少必須付出1.15億美元的基本租借費(fèi)用給哈薩克共和國，這對(duì)長期預(yù)算不足的俄羅斯航天局是筆不小的負(fù)擔(dān)。污染問題在拜科努發(fā)射搭載劇毒燃料的質(zhì)子火箭時(shí)還存在額外的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，萬一質(zhì)子火箭升空失敗，劇毒的聯(lián)氨燃料將會(huì)污染發(fā)射場(chǎng)的所在地，除引發(fā)哈薩克的不滿還要負(fù)擔(dān)額外的清理費(fèi)用。安加拉火箭改使用比較環(huán)保的航空煤油(RP-1)作為發(fā)射燃料，此燃料與現(xiàn)行的民用噴射機(jī)使用的燃料較近似，對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)較小，發(fā)射失敗也只是燒毀，不至于產(chǎn)生生物毒性。優(yōu)勢(shì)在安加拉火箭開發(fā)完成后，以后主要的發(fā)射作業(yè)將會(huì)移往遠(yuǎn)東新建造的“東方港”(VostochnyCosmodrome)宇宙基地，此發(fā)射場(chǎng)可發(fā)射的軌道傾角十分接近拜科努爾基地的參數(shù)，且發(fā)射軌道多經(jīng)過自己境內(nèi)的無人區(qū)或是北太平洋、極區(qū)，即便火箭發(fā)射失敗，也不會(huì)衍生索賠與清理問題。因此安加拉火箭可一舉解決以上各項(xiàng)困擾多年的問題，且拜核心火箭模組可隨意增減的便利，同系列的火箭燃料箱與發(fā)動(dòng)機(jī)均可通用，任務(wù)范圍最高可將75噸級(jí)的貨物推送到近地軌道(A7系列)，也一舉統(tǒng)一了從“宇宙”一直到“質(zhì)子”等不同火箭家族所涵蓋的任務(wù)范圍。使得火箭的制造材料能夠通用，造價(jià)因此大大降低。

火箭技術(shù)型號(hào)模組引擎火箭技術(shù)型號(hào)KVSK和KVTK上面級(jí)安加拉火箭由通用火箭模組(URM)所構(gòu)成，類似于美國使用的EELV商用火箭發(fā)射模組。當(dāng)?shù)谝患?jí)推升火箭如只使用單一火箭與燃料箱的構(gòu)型即稱為安加拉1型，使用三節(jié)燃料箱與三具主發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的構(gòu)型即稱為安加拉3型，使用五具燃料箱與五具發(fā)動(dòng)機(jī)的稱為5型、7具的稱為7型。代號(hào)縮寫為A1、A3、A5、A7。引擎安加拉火箭仍延續(xù)俄國慣例，發(fā)射時(shí)僅使用液體燃料火箭引擎作為第一級(jí)推力，與歐、美、日的商用火箭最大不同點(diǎn)在于，西方的商用火箭習(xí)慣在第一級(jí)液體主火箭外再捆綁固態(tài)火箭助推器(SRB)作為補(bǔ)充推進(jìn)力的來源。因俄國傳統(tǒng)擅長開發(fā)強(qiáng)力的液體火箭引擎，故不采用西方商用火箭常因主引擎推力不足，需借助固態(tài)火箭助推器才能獲得足夠的海平面堆力的混和使用慣例(例如航天飛機(jī)、擎天神火箭系列)。模組通用火箭模組主要由一具液態(tài)氧氣槽(oxidizer)與一具煤油(RP-1)燃料槽，結(jié)合氣化室與RD-191主引擎所構(gòu)成。借由燃燒RP-1煤油與液態(tài)氧助燃劑產(chǎn)生推力。僅擁有單一燃燒室的RD-191主引擎是衍生自強(qiáng)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(fā)的最強(qiáng)力液體燃料火箭引擎，此前被用于發(fā)射蘇聯(lián)巨大的“能量號(hào)”火箭上，后衍生型仍使用于烏克蘭的“天頂號(hào)”火箭上。第二級(jí)火箭則依據(jù)構(gòu)型的不同，而有搭載微風(fēng)-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(shù)種不同的搭配方式，大型的5型與7型(A5,A7)則會(huì)有第三級(jí)甚至第四級(jí)推進(jìn)模組，以適應(yīng)高同步軌道或深太空探測(cè)衛(wèi)星的發(fā)射需求。而衍生型號(hào)5P型與7P型則可用來發(fā)射最新型CSTS載人太空船(研發(fā)中)，一舉取代老舊且只能搭載3人的聯(lián)合號(hào)(soyuzspacecraft)太空船。設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)概念以液體火箭技術(shù)作為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)一的模塊式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，盡可能采用成熟技術(shù)，并引入部分重復(fù)使用概念。模塊式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)赫魯尼切夫國家研究與生產(chǎn)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?yàn)樗麄冊(cè)谠O(shè)計(jì)安加拉火箭時(shí)采用了“真正意義上”的模塊式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。每種安加拉火箭都是在通用模塊的基礎(chǔ)上組裝而來的，即一子級(jí)公共芯級(jí)助推器，一子級(jí)全部采用以RD-191M型發(fā)動(dòng)機(jī)作為推力裝置，液氧/RG-1作為推進(jìn)劑的公用模塊。二子級(jí)采用以RD-0124型發(fā)動(dòng)機(jī)作為推力裝置，液氧/RG-1作為推進(jìn)劑的二子級(jí)通用模塊?；蚴遣捎靡訩VI-1M型發(fā)動(dòng)機(jī)作為推力裝置，液氫/液氧作為燃料的新型二子級(jí)。前者的真空推力為357t，后者的真空推力為461t。上面級(jí)根據(jù)不同的任務(wù)需要可以從微風(fēng)-KM,微風(fēng)-MCU、微風(fēng)-M和KVRB等幾種上面級(jí)中進(jìn)行選擇。這樣設(shè)計(jì)的好處是不僅簡化了研制與生產(chǎn)過程，而且也有效地降低了研制成本。先進(jìn)的成熟技術(shù)應(yīng)用成熟技術(shù)是降低研制成本的有效方法之一，而且赫魯尼切夫國家研究與生產(chǎn)空間中心在火箭研制技術(shù)方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，因而他們?cè)谘兄菩滦桶布永盗羞\(yùn)載火箭過程中采用了大量的先進(jìn)成熟技術(shù)。發(fā)射情況發(fā)射情況安加拉火箭的首次飛行日期一推再推，俄羅斯航天部門的官員曾經(jīng)宣布在2003年進(jìn)行安加拉火箭的第一次發(fā)射，但是由于資金的缺少?zèng)]有實(shí)現(xiàn)。2004年，赫魯尼切夫航天科研生產(chǎn)中心向銀行借貸了60億盧布用于“安加拉”項(xiàng)目，隨后于12月9日和10日，安加拉火箭的URM-1運(yùn)到了測(cè)試工廠，準(zhǔn)備進(jìn)行測(cè)試。22日，俄羅斯和哈薩克斯坦同意在拜科努爾建造發(fā)射場(chǎng)。2006年，俄羅斯航天部門的官員說，輕型的安加拉火箭將于2010年到2011年發(fā)射。2007年12月6日，動(dòng)力機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體對(duì)RD-191發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，此次測(cè)試使用了液氧供應(yīng)并裝上了轉(zhuǎn)向裝置。12月27日，化工自動(dòng)化設(shè)計(jì)局（KBKhAdesignbureau）設(shè)計(jì)局對(duì)RD-0124A發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了點(diǎn)火測(cè)試，結(jié)果非常正常。2009年1月19日，動(dòng)力機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體宣布經(jīng)過了97次、20,789秒的測(cè)試，已經(jīng)完成最后的點(diǎn)火測(cè)試工作。在其中的12次測(cè)試中，RD-191發(fā)動(dòng)級(jí)的最長工作時(shí)間可以達(dá)到3,635秒。此時(shí)，動(dòng)力機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體已經(jīng)可以給“安加拉”火箭提供發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行整體火箭的測(cè)試。2009年4月29日，在俄羅斯化工機(jī)械制造研究院（NIIKhimmash）的工廠對(duì)URM-1的箭體進(jìn)行了液氧的“致冷”測(cè)試，6月18日，又對(duì)URM-1進(jìn)行了填充燃料和氧化劑的測(cè)試，7月30日，對(duì)URM-1進(jìn)行了點(diǎn)火測(cè)試，燃燒了232秒，此次點(diǎn)火測(cè)試是按照正式地發(fā)射順序來進(jìn)行的，沒有出現(xiàn)大的問題，隨后進(jìn)行的2次點(diǎn)火測(cè)試也達(dá)到期望值。特色特色安加拉運(yùn)載火箭兩級(jí)之間采用串聯(lián)方式連接。兩級(jí)的6個(gè)貯箱中有4個(gè)置于箭體外側(cè)，兩兩呈串行排列。由于火箭的最大截面取決于第一級(jí)，外貯箱串行排列后其最大截面保持不變，所以這種配置