Трушляков В.И. и др. Монография, страница 7

31 ГЛАВА 2. Анализ методов снижения экологического воздействии ракет-носителей с ЖРД с токсичными компонентами топлива на окружающую среду Анализ конструкций РН с токсичными КРТ и способов функционирования ЖРД позволил привлечь существующие методы и разработать новые для снижения экологического воздействия на ОС, основанные на уменьшении остатков КРТ в баках РН как на активном, так и иа пассивном участках траектории. Общая классификация рассмотренных и разработанных методов представлена на рис.

2.1. Все методы можно разбить на следующие группы. 1. Сокращение размеров районов падения ОЧ [12, 13, 3 1). 2. Уменьшение остатков КРТ в баках РН на активном участке траектории [19). 3. Выброс топлива в окружающее пространство [5, 6, 32, 33). 4. Уменьшения остатков КРТ в баках ОЧ РН на пассивном участке траектории [33).

5. Обезвреживание остатков топлива на основе его газификации и выброс газифицированных продуктов а окружмощее космическое пространство [17, !8, 24-30). 6. Обезвреживание остатков КРТ в РП и в баках ракет после слива КРТ [21, 24-26). Рассмотрим более подробно каждую группу. 2.1. Анализ возможности сокрашении размеров районов падения отделяющихся частей первых ступеней эксплуатируемых ракет-носителей Для эксплуатируемых, модернизируемых и перспективных РН сокращение площадей РП первых ступеней может быть обеспечено на основе следующего: - уменьшения рассеивания точек падения ОЧ! по мере набора статистики результатов пусков РН, в том числе и с учетом возможности повышения степени риска «выходю> ОЧ1 за границы уточненного эллипса полного рассеивания; - совершенствования СУ РН в части уменьшения инструментальных н метадических погрешностей управления движением и обеспечения стабильности массовых характеристик ступеней [например, за счет более полной выработки КРТ из баков) РН к моменту разделения, а также в части обеспечения пространственного маневра на участках полета вгорой и третьей ступеней РН; 32 $1Й $ ~ ~о Л о о Е Иц~~~ БДЯ ь о о зз Л ~к~ В~И ~3 К $ о о » о о о о » м~ 'о' о ~*.

ф о 1 ф~ «~ о о м » о Х о о о "~ ~иФ ~и~ боб ф» Ц 3 ~ Ф~ Ио ьЯ ф о о о ~а ~Ф ~ о о4 $М й в~ о й Я м 3 - совершенствования конструкции ОЧ! путем установки аэродинамических стабилизирующих устройств с целью сужения диапазона возможных изменений положения центра давления ОЧ! на атмосферном участке траектории, доработки автоматики ДУ и пневмогидросистем для обеспечения очистки топливных систем ОЧ1 от остатков КРТ с целью исключения «блуждания» центра масс„а также установки реактивных двигателей для обеспечения разворота ОЧ1 на балансировочный угол атаки и ее закрутки относительно продольной оси; - установки на ОЧ1 специальных систем управления с целью обеспечения увода ОЧ! в РП ограниченных размеров и управления движением ОЧ1 на участке дожигания (выброса) остатков КРТ и на нисходящем участке наведения ее в РП.

Выбор наилучшего метода уменьшения рассеивания точек падения и сокращения размеров РП ОЧ1 должен осуществляться на основе сравнительного анализа альтернативных вариантов с помощью принятых критериев эффективности. На начальном этапе развития РКТ трассы пусков РН выбирались, в основном, из условия их прохождения на первой половине витка по территории страны и акватории океанов, в стороне от крупных населенных пунктов с отчуждением для каждого типа РН вдоль каждой трассы иа различном удалении от старта (от 300— 800 до 1500 — 2000 км) нескольких земельных участков для падения отработавших нижних ступеней, створок обтекателей, ДУ системы аварийного спасения, хвостовых и переходных отсеков, других отделяющихся частей. При этом даже для одного типа РН районы падения одноименных ОЧ могли ие совпадать при выведении различных КА.

В соответствии с существующей методикой априор. ной оценки рассеивания точек падения ОЧ РН (11! размеры зон отчуждения под районы падения назначались из условия попадания в них практически всех ОЧ, т.е. с вероятностью 0,9930 — 0,9973. В этом случае полуоси РП, представляющего собой эллипс полного рассеивания, составляют Ко = 3,0 — 3,45 среднеквадратических отклонений (о) точек падения ОЧ от центра ЭПР и находятся в пределах от (+ 22) х (~ 12) км до (1 80) х (й 30) км и более.

К настоящему времени накопился большой статистический материал по рассеиванию точек падения ОЧ эксплуатируемых РН, который показывает, что используемая в отрасли методика приводит к завышению априорных размеров РП по сравнению с их размерами, определяемыми по статистическим данным. В связи с этим, для более точного определения размеров районов падении ОЧ перспективных РН расчетным путем, а также для разработки мероприятий по сокрашению размеров РП ОЧ эксплуатируемых и модернизируемых РН бьш уточнен ме- 34 ханизм рассеивания и, в частности, более детально исследован характер движения ОЧ! на пассивном участке траектории. Методический подход к оценке параметров районов падения ОЧ РН по результатам пусков должен включать в себя (12]: - определение достаточности числа реализаций; анализ фактических данных по рассеиванию точек падения ОЧ, и формирование методики в зависимости от признаков выборок из объема реализаций н конструктивных особенностей ОЧ; - выбор критериев для формирования совокупностей и проверки гипотезы о глзинадлежности к одной генеральной совокупности, сопоставление фактического рассеивания ОЧ в районах падения с расчетными значениями; - обоснование возможности сокращения размеров районов падения ОЧ, исходя нз допустимой степени риска нанесения ущерба при выходе ОЧ за границы уточненного РП.

Эффективность на основе предлагаемого методического подхода к оценке параметров районов падения ОЧ! апробирована на РН типа «Союз». При среднем уровне риска, равном — 7 10 по трассам полета при пусках с космодрома «Байконур», размеры расчетных ЭПР точек падения боковых блоков этих изделий уменьшены с величины по дальности (х 25) х (+ 15) до (х 18,3) х (+ 1О) км и по направлению с (+ 22) х (+ 12) до (х 11) х (й б) км. Значения коэффициентов корреляции между параметрамн рассеивания разноименных боковых блоков изменяются от 0,39 до 0,64, что свидетельствует о достаточно сильной связи между исследованными выборками и может быть использовано при организации поисковых работ в районе падения боковых блоков изделий типа «Союз».

Остановимся детальнее на способе сокращения размеров РП ОЧ! ступени РН «Зенит» путем учета статистических данных по рассеиванию точек падения. Прн первых десяти пусках РН «Зенит» отдельные элементы конструкции ОЧ1, называемые в дальнейшем фрагментами, были обнаружены за пределами выделенного района падения. Было установлено, что имевшие место вылеты фрагментов ОЧ! за пределы вьщеленного района падения обусловлены разрушением хвостового отсека и бака окислителя на высотах 1Π— 20 км вследствие аэродинамического воздействия набегающего потока на пассивном участке полета ОЧ1. Были намечены мероприятия, направленные на уменьшение разбросов точек падения фрагментов ОЧ1: - исключен обтекатель камер сгорания; 35 нанесено теплозащнтное покрытие на наружную поверхность хвостового - введен дренажный клапан бака окислителя.

После проведения указанных мероприятий при десяти последующих пусках выходов точек падения фрагментов ОЧ! за пределы выделенного района не от- мечалось. Для какдой группы изделий проводилась статистическая обработка координат точек падения для подгрупп, состоящих из однотипных фрагментов различных изделий, например ТНА, КС, ШБ и др. В отдельную подгруппу сведены мелкие фрагменты, координаты которых в исходной информации задавались в виде площадей с заданными размерами и положением.

Эти фрагменты в дальнейшем для краткости называются «площаднымиж Для каящой подгруппы однотипных фрагментов рассматривались следующие статистические характеристики координат точек падения фрагментов: - эмпирическая функция распределения; - эмпирическое среднее Ьх = — ',Г Ьх,. 1 П га н Ья = — ,"~ Ьг,.; п,а (2.1) эмпирическое среднее квадратическое отклонение: (2.2) пользованием оценки вероятности по частоте: и (. ! 1,', Р'(! — Р') 1 1,'1) и — 1~~ 2 и и 4 и ! (2.3) и соответствующим смещением функции распределения.

36 - толерантные пределы, соответствующие вероятности Р=0,993 с доверительной вероатностью у = 0,95. Для подгрупп, для которых была возможность построить эмпирические функции распределения, вычисления толерантных пределов проводилась с ис- Для подгрупп, для которых построить эмпирические функции распределения не было возможности, вычисление толерантных пределов проводилось с использованием значений эмпирических средних и эмпирических средних квадратических отклонений: (2.4) 1) ьз = Уср+ Б К., (2.5) где Для недоработанных изделий составлены следующие подгруппы фрагментов: ТНА, КС, ШБ, днища баков, МБО, накопители информации, магистральный трубопровод и тоннельная труба, мелкие и "площадные" фрагменты.