Организация «Агат»: Создание ступени-демонстратора для многоразовых ракет-носителей
Авторы опубликованной в журнале «Экономика космоса» статьи под названием «Экономические подходы к созданию ступени демонстратора как этапа разработки многоразовых ракет-носителей» указывают на необходимость создания ступени-демонстратора как обязательного этапа разработки многоразовых ракет-носителей. По их словам, такой подход позволяет последовательно отработать технологии, сокращая вероятность ошибок на дальнейших этапах. Кроме того, использование демонстратора вдвое уменьшает число лётных испытаний и на 17% снижает затраты на программу их проведения по сравнению с прямым созданием полноразмерной ракеты-носителя.
В настоящее время в космической технике особое развитие получает направление применения ракет-носителей (далее – РН) c многоразовыми первыми ступенями.
В России ведется разработка РН среднего класса «Амур». Этот проект направлен на создание современной многоразовой ракеты с целью снижения стоимости запусков. Её конкурентоспособность на внутреннем рынке оценивается прежде всего по сравнению с эксплуатируемыми РН «Союз-2». «Она должна прийти на смену действующему кислородно-керосиновому семейству РН «Союз-2» и сделать каждый пуск почти вдвое дешевле», – заявил глава Госкорпорации «Роскосмос» Дмитрий Баканов.
Создание РН с многоразовой первой ступенью – относительно новое направление в космической отрасли, поэтому разработчики сталкиваются с новыми задачами, такими как разработка системы управления для обеспечения мягкой посадки в нужной точке, конструирование посадочных опор, модификация двигателей для работы на новых режимах (при посадке) и т.д. То есть круг задач, решаемых при разработке ракет, значительно расширяется.
С развитием современной математической науки и компьютерных технологий, достижения которых значительно превзошли уровень середины прошлого века, когда разрабатывались и запускались первые ракеты-носители (РН), стало возможным проведение комплексного математического моделирования процессов посадки и повторного использования многоразовых первых ступеней. Однако, несмотря на эти возможности, полное соответствие между математическими моделями и реальными процессами пока не может быть гарантировано без проведения натурных испытаний.
Для снижения затрат на наземные испытания ракет-носителей мировая практика включает создание масштабных демонстраторов, которые полностью повторяют функциональность исходного изделия. Этот метод также используется зарубежными компаниями при разработке многоразовых первых ступеней.
В данной статье представлен анализ зарубежного опыта создания демонстраторов ступеней, рассматриваются сложности, возникающие при разработке ракет-носителей с многоразовой первой ступенью, а также приводится экономическое обоснование проведения испытаний на полноразмерных макетах.
Мировой опыт создания и испытаний ступеней-демонстраторов показывает, что их применение позволяет выявить и устранить технические ошибки на этапе опытно-конструкторской разработки. Без этого этапа возрастают не только риски потери полноразмерной РН, но и затраты на разработку и эксплуатацию. Представленный в статье пример наглядно иллюстрирует данную закономерность, подтверждая, что разработка ступени-демонстратора сокращает стоимость программы испытаний. Однако существующие нормативные стандарты не содержат требования, необходимые для отработки многоразовых РН, что создаёт административные барьеры даже при успешной отработке технологий.