Титан IV

Титан IV

Ракета Titan IV-B, выполняющая космическую исследовательскую миссию " Кассини-Гюйгенс", перед взлетом со стартового комплекса 40 на мысе Канаверал , 12 октября 1997 года (НАСА).
Функция	Тяжелая ракета-носитель
Производитель	Локхид Мартин
Страна происхождения	Соединенные Штаты
Стоимость за запуск	432 миллиона долларов (USD)
Стоимость в год	1999 г.
Размер
Высота	50-62 м (164-207 футов)
Диаметр	3,05 м (10 футов)
Масса	943,050 кг (2,079,060 фунтов )
Этапы	3-5
Емкость
Полезная нагрузка на НОО
Масса	21 680 кг (47 790 фунтов)
Полезная нагрузка на полярный НОО
Масса	17600 кг (38800 фунтов)
Полезная нагрузка на ГСО
Масса	5,760 кг (12,690 фунтов)
Полезная нагрузка в HCO
Масса	5660 кг (12 470 фунтов)
Связанные ракеты
Семья	Титан
Сопоставимый	Атлас V , Delta IV Heavy , Falcon 9
История запуска
Положение дел	На пенсии
Сайты запуска	SLC-40 / 41 , мыс Канаверал SLC-4E , авиабаза Ванденберг
Всего запусков	39 [1] ( IVA: 22, IVB: 17)
Успех (а)	35 ( IVA: 20, IVB: 15)
Отказ (ы)	4 ( IVA: 2, IVB: 2)
Первый полет	IV-A: 14 июня 1989 г. IV-B: 23 февраля 1997 г.
Последний полет	IV-A: 12 августа 1998 г. IV-B: 19 октября 2005 г.
Заметная полезная нагрузка	Лакросс DSP Milstar Cassini-Huygens
Бустеры (IV-A) - UA120 7
Нет бустеров	2
Двигатели	United Technologies UA1207
Толкать	14,234 МН (3 200 000 фунтов-силы )
Удельный импульс	272 секунды (2667 Н · с / кг)
Время горения	120 секунд
Топливо	PBAN
Бустеры (ИВ-Б) - ГРМУ
Нет бустеров	2
Двигатели	Геркулес ГРМУ
Толкать	15,12 МН (3 400 000 фунтов-силы)
Удельный импульс	286 секунд (2805 Н · с / кг)
Время горения	140 секунд
Топливо	HTPB
Начальная ступень
Двигатели	LR87
Толкать	2440 кН (548000 фунтов-силы)
Удельный импульс	302 секунды (2962 Н · с / кг)
Время горения	164 секунды
Топливо	N 2 O 4 / Аэрозин 50
Вторая стадия
Двигатели	1 LR91
Толкать	467 кН (105000 фунтов-силы)
Удельный импульс	316 секунд (3100 Н · с / кг)
Время горения	223 секунды
Топливо	N 2 O 4 / Аэрозин 50
Третий этап (по желанию) - Кентавр-Т
Двигатели	2 RL10
Толкать	147 кН (33100 фунтов-силы)
Удельный импульс	444 секунды (4354 Н · с / кг)
Время горения	625 секунд
Топливо	LH 2 / LOX

Titan IV - это семейство тяжелых космических ракет-носителей, разработанных Мартином Мариеттой и эксплуатируемых ВВС США с 1989 по 2005 гг. ^[2] Запуски проводились с авиабазы ​​Кейп-Канаверал , Флорида ^[3] и ВВС Ванденберга. База , Калифорния. ^[4]

Titan IV был последним из семейства ракет Titan , первоначально разработанных компанией Glenn L. Martin в 1958 году. В 2005 году он был выведен из эксплуатации из-за высокой стоимости эксплуатации и опасений по поводу токсичного ракетного топлива и заменен на Atlas. Ракеты- носители V и Delta IV по программе EELV . Последний запуск (B-30) с мыса Канаверал произошел 29 апреля 2005 года, а последний запуск с авиабазы ​​Ванденберг состоялся 19 октября 2005 года. ^[5] Lockheed Martin Space Systems построила Титан IV недалеко от Денвера, штат Колорадо, по контракту с Правительство США . ^[1]

Два автомобиля Titan IV в настоящее время выставлены в Национальном музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо, и в Музее авиации и космонавтики Evergreen в Макминнвилле, штат Орегон .

Идентификация типа [ править ]

В IV A (40 нА) использовались бустеры со стальным корпусом, в IV B (40 нБ) использовались бустеры с композитным корпусом (SRMU).

Тип 401 использовал 3-ю ступень Centaur, тип 402 использовал 3-ю ступень IUS. Остальные типы (без 3-й ступени) были 403, 404 и 405:

• Тип 403 не был разгонным блоком, он предназначался для доставки маломассивных грузов на более высокие орбиты с Ванденберга. ^[6]
• Тип 404 от Ванденберга не был разгонным блоком для более тяжелых грузов на низких орбитах. ^[6]
• Тип 405 не был разгонным блоком, он предназначался для доставки грузов с меньшей массой на более высокую орбиту с мыса Канаверал. ^[6]

Описание автомобиля [ править ]

Titan IV был разработан для обеспечения гарантированной возможности запускать полезные нагрузки класса Space Shuttle для ВВС. Titan IV может быть запущен без разгонного блока , инерционного разгонного блока (IUS) или разгонного блока Centaur .

Титан IV состоял из двух больших твердотопливных ракетных ускорителей и двухступенчатой ​​активной зоны на жидком топливе. На двух ступенях активной зоны с возможностью хранения жидкого топлива использовалось топливо Aerozine 50 и окислитель на основе тетроксида азота . Эти пропелленты гиперголичны (воспламеняются при контакте) и являются жидкостями при комнатной температуре, поэтому изоляция бака не требуется. Это позволяло хранить пусковую установку в состоянии готовности в течение длительных периодов времени, но оба пороха чрезвычайно токсичны.

Титан IV может быть запущен с любого побережья: SLC-40 или 41 с базы ВВС на мысе Канаверал возле Какао-Бич, Флорида, и с SLC-4E , с пусковых площадок базы ВВС Ванденберг в 55 милях к северо-западу от Санта-Барбары, штат Калифорния. Запуски на полярные орбиты производились с Ванденберга, а большинство других запусков происходило с мыса Канаверал.

Титан IV-A [ править ]

Титан IV-A летал с твердотопливными ракетными двигателями (ТРД) в стальном корпусе, произведенными Подразделением химических систем. ^{[ необходима цитата ]}

Титан IV-B [ править ]

Годы спустя ^{[ когда? ]} , Titan IV-B произошел от семейства Titan III и был похож на Titan 34D. В то время как семейство пусковых установок имело чрезвычайно хорошие показатели надежности в первые два десятилетия своего существования, ситуация изменилась в 1980-х годах, когда в 1985 году был потерян Titan 34D, за которым последовал катастрофический взрыв другого в 1986 году из-за отказа SRM .

На корабле Titan IV-B предполагалось использовать новые ГРД с композитным корпусом производства Alliant Technologies. Однако после многочисленных проблем разработки первые несколько запусков Titan IV-B выполнялись с использованием SRM старого образца.

Общие характеристики [ править ]

• Строитель: Lockheed-Martin Astronautics.
• Низ первой ступени ракеты Titan IVB
  Электростанция:
  • 0 ступень состояла из двух твердотопливных двигателей.
  • На первом этапе использовался жидкостный ракетный двигатель LR87-AJ-11.
  • На втором этапе использовался жидкостный двигатель LR91-AJ-11.
  • Дополнительные разгонные ступени включали кентавр и инерционный разгонный блок .
• Система наведения: система наведения с кольцевым лазерным гироскопом производства Honeywell .
• Толкать:
  • Этап 0: Твердотопливные ракетные двигатели обеспечивают 1,7 миллиона фунтов силы (7,56 МН) на двигатель при взлете.
  • Этап 1: LR87-AJ-11 обеспечивал в среднем 548000 фунтов силы (2,44 МН)
  • Этап 2: LR91-AJ-11 обеспечивает в среднем усилие 105 000 фунтов (467 кН).
  • Опциональная верхняя ступень Centaur (RL10A-3-3A) обеспечивала усилие в 33 100 фунтов (147 кН), а инерционная верхняя ступень - до 41 500 фунтов (185 кН).
• Длина: до 204 футов (62 м)
• Возможность подъема:
  • Может доставить до 47 800 фунтов (21 700 кг) на низкую околоземную орбиту.
  • до 12 700 фунтов (5 800 кг) на геостационарную орбиту при запуске с мыса Канаверал AFS, Флорида;
  • и до 38 800 фунтов (17 600 кг) на низкую полярную орбиту Земли при запуске с авиабазы ​​Ванденберг.
  • на геостационарную орбиту:
    • с верхней ступенью Centaur 12,700 фунтов (5,800 кг)
    • с инерционным верхним каскадом 5250 фунтов (2380 кг)
• Обтекатель полезной нагрузки : ^[7]
  • Производитель: McDonnell Douglas Space Systems Co
  • Диаметр: 16,7 футов (5,1 м)
  • Длина: 56, 66, 76 или 86 футов
  • Масса: 11000, 12000, 13000 или 14000 фунтов
  • Конструкция: 3 секции, изосеточная структура, Алюминий
• Максимальный взлетный вес: примерно 2,2 миллиона фунтов (1000000 кг)
• Стоимость: примерно 250–350 миллионов долларов в зависимости от конфигурации запуска.
• Дата развертывания: июнь 1989 г.
• Стартовые площадки: AFS на мысе Канаверал, штат Флорида, и авиабаза Ванденберг, штат Калифорния.

Обновления [ править ]

Стенд «Модернизация твердотопливного ракетного двигателя» [ править ]

В 1988-89 годах компания RM Parsons спроектировала и построила полномасштабную стальную башню и дефлектор, который использовался для испытаний модернизации твердотопливного ракетного двигателя Titan IV (SRMU). Смоделированы запуск и влияние силы тяги SRMU на космический корабль-шаттл. Чтобы оценить величину силы тяги, SRMU был подключен к стальной башне через системы измерения нагрузки и запущен на месте. Это было первое полномасштабное испытание, проведенное для моделирования воздействия SRMU на основной космический корабль-шаттл. ^[8]

Предлагаемые алюминиево-литиевые баки [ править ]

В начале 1980-х General Dynamics разработала план по сборке космического корабля для посадки на Луну на орбите. Космический шаттл поднимет на орбиту лунный модуль, а затем запустит ракету Titan IV с служебным модулем типа « Аполлон» для встречи и стыковки. План требовал модернизации Space Shuttle и Titan IV для использования более легких топливных баков из алюминиево-литиевого сплава . План так и не был реализован, но в 1990-х годах Шаттл был преобразован в алюминиево-литиевые резервуары для сближения с сильно наклоненной орбитой российской космической станции « Мир » . ^{[ необходима цитата ]}

История [ править ]

Семейство ракет Titan было создано в октябре 1955 года, когда ВВС предоставили компании Glenn L. Martin Company (позже Martin-Marietta , ныне часть Lockheed Martin ) контракт на создание межконтинентальной баллистической ракеты ( SM-68 ). Получившаяся в результате « Титан I» стала первой в стране двухступенчатой ​​межконтинентальной баллистической ракетой и дополнила межконтинентальную баллистическую ракету « Атлас» в качестве второй подземной межконтинентальной баллистической ракеты вертикального складирования. Обе ступени "Титана-I" использовали жидкий кислород и РП-1 в качестве топлива.

Последующая версия семейства Титанов, Титан II , представляла собой двухступенчатую эволюцию Титана I, но была гораздо более мощной и использовала другое топливо. Названная LGM-25C, Titan II была самой большой ракетой, разработанной для ВВС США в то время. У Titan II были недавно разработанные двигатели, которые использовали Aerozine 50 и четырехокись азота в качестве топлива и окислителя в самовоспламеняющейся гиперголической комбинации топлива , что позволяло хранить Titan II под землей в готовности к запуску. Titan II был первым транспортным средством Titan, которое использовалось в качестве космической пусковой установки.

Разработка космического запуска только Titan III началась в 1964 году, в результате чего появился Titan IIIA, за которым в конечном итоге последовали Titan IV-A и IV-B.

Разработка Titan IV [ править ]

К середине 1980-х годов правительство Соединенных Штатов было обеспокоено тем, что космический шаттл, предназначенный для запуска всех американских полезных нагрузок и замены всех беспилотных ракет, не будет достаточно надежным для военных и секретных миссий. В 1984 году заместитель министра ВВС и директор Национального разведывательного управления (NRO) Пит Олдридж решил приобрести дополнительные расходные ракеты-носители (CELV) для десяти полезных нагрузок NRO; название произошло из-за ожидания правительства, что ракеты «дополнят» шаттл. Позже, переименованная в Titan IV ^[9], ракета будет нести только три боевых груза ^{[10] в} паре со ступенями Centaur и летать исключительно с LC-41 на мысе Канаверал. Тем не менееАвария Challenger в 1986 году привела к возобновлению зависимости от одноразовых пусковых систем , при этом программа Titan IV значительно расширилась. На момент своего появления «Титан IV» был самой большой и самой мощной одноразовой ракетой-носителем, используемой ВВС США. ^[11]

В программу после Челленджера были добавлены версии Titan IV с инерционным разгонным блоком (IUS) или без разгонных ступеней, увеличено количество полетов и переделан LC-40 на мысе для запусков Titan IV. По состоянию на 1991 год было запланировано почти сорок запусков Titan IV, и был представлен новый улучшенный корпус SRM ( твердотопливный ракетный двигатель ) с использованием легких композитных материалов.

Стоимость программы [ править ]

В 1990 году в Отобранном отчете о приобретениях Titan IV были оценены общие затраты на приобретение 65 автомобилей Titan IV в течение 16 лет в 18,3 миллиарда долларов США (с поправкой на инфляцию - 35,8 миллиарда долларов США в 2021 году). ^[12]

Запуск Кассини – Гюйгенса [ править ]

В октябре 1997 года ракета Титан IV-B запустила Кассини-Гюйгенс , пару зондов, отправленных к Сатурну . Это был единственный вариант использования Титана IV для запуска, не связанного с Министерством обороны. Гюйгенс приземлился на Титане 14 января 2005 года. Кассини оставался на орбите Сатурна. Миссия Кассини завершилась 15 сентября 2017 года, когда космический корабль маневрировал в атмосфере Сатурна и сгорел.

Выход на пенсию [ править ]

Хотя Титан IV был улучшением по сравнению с шаттлом, он был дорогим и ненадежным. ^[9] К 1990-м годам также росли опасения по поводу безопасности его токсичных компонентов топлива. Программа Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) привела к разработке тяжелых ракет-носителей Atlas V , Delta IV и Delta IV , которые заменили Titan IV и ряд других устаревших систем запуска. Новые EELV устранили использование гиперголического топлива, снизили затраты и стали намного более универсальными, чем унаследованные автомобили. ^{[ необходима цитата ]}

Выжившие примеры [ править ]

В 2014 году в Национальном музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо , начался проект по восстановлению ракеты Titan IV-B. Эта попытка увенчалась успехом, и выставка открылась 8 июня 2016 года. ^[13] Единственные уцелевшие компоненты Titan IV находятся на открытой выставке в Музее авиации и космонавтики Evergreen в Макминнвилле, штат Орегон, включая основные ступени и части твердотопливной ракеты. мотор в сборе. ^[14]

История запуска [ править ]

Ошибки при запуске [ править ]

Титан IV испытал четыре катастрофических неудачных запуска.

Взрыв ракеты-носителя 1993 г. [ править ]

2 августа 1993 года Titan IV K-11 поднялся с SLC-4E со спутником NOSS SIGNIT. Что необычно для запусков Министерства обороны США, ВВС пригласили гражданскую прессу для освещения запуска, что стало больше историей, чем предполагалось, когда ракета-носитель взорвалась через 101 секунду после старта. Расследование показало, что один из двух SRM сгорел, что привело к разрушению транспортного средства так же, как и предыдущая авария 34D-9. Следствие установило, что причиной аварии стал ненадлежащий ремонт. ^[15]

После Titan 34D-9 были приняты обширные меры для обеспечения надлежащего рабочего состояния SRM, включая рентгеновское просвечивание сегментов двигателя во время предпусковых проверок. SRM, которые установили на К-11, изначально были отправлены на мыс Канаверал, где рентгеновские лучи выявили аномалии в твердотопливной смеси в одном сегменте. Дефектный участок был удален пирогом в блоке пороха. Однако к этому моменту большая часть квалифицированного персонала CSD покинула программу, и поэтому соответствующая ремонтная бригада не знала надлежащей процедуры. После замены они не позаботились о том, чтобы заделать место разреза в блоке пороха. Рентгеновских снимков после ремонта было достаточно для того, чтобы персоналу ЦК было отказано в полете SRM, но затем SRM были отправлены в Ванденберг и все равно одобрены. Результатом стал почти повторение 34D-9;Между топливом и корпусом ГРД остался зазор, а во время пуска произошел еще один прожог.

1998 IV-A электрическая неисправность [ править ]

В 1998 г. произошел сбой Титана К-17 с ВМС ELINT Mercury (спутник) с мыса Канаверал примерно через 40 секунд полета. К-17 было несколько лет, и это был последний запущенный Титан IV-A. Расследование после аварии показало, что ракета-носитель имела десятки поврежденных или потертых проводов и никогда не должна была запускаться в таком рабочем состоянии, но ВВС оказали огромное давление на пусковые бригады, чтобы уложиться в сроки выполнения программы. Фюзеляж «Титана» был заполнен множеством острых металлических выступов, что делало практически невозможным установку, регулировку или снятие проводки, не повредив ее. Контроль качества на заводе Lockheed в Денвере, где собирали автомобили Titan, был охарактеризован как «ужасный».

Ближайшей причиной отказа было короткое замыкание, вызвавшее кратковременное отключение питания компьютера наведения при Т + 39 секунд. После восстановления питания компьютер послал ложную команду вниз и по рысканью вправо. В момент времени T + 40 секунд «Титан» двигался со сверхзвуковой скоростью и не мог справиться с этим действием, не получив структурного отказа. Внезапный наклон вниз и возникшее в результате аэродинамическое напряжение заставили один из SRM отделиться. ISDS (система непреднамеренного разрушения разделения) сработала автоматически, разорвав SRM и забрав с собой остальную часть ракеты-носителя. В момент времени T + 45 секунд офицер безопасности стрельбища отправил команду на уничтожение, чтобы убедиться, что все оставшиеся большие части ускорителя были разбиты. ^[16]

Были предприняты масштабные усилия по восстановлению, как для диагностики причины аварии, так и для извлечения обломков засекреченного спутника. Все обломки Титана ударились о берег, на расстоянии от трех до пяти миль вниз, и по крайней мере 30% ракеты-носителя было поднято со дна моря. После этого обломки продолжали вымываться на берег в течение нескольких дней, и спасательная операция продолжалась до 15 октября.

Военно-воздушные силы настаивали на программе «запуск по требованию» для полезной нагрузки Министерства обороны США, что было практически невозможно осуществить, особенно учитывая длительную подготовку и время обработки, необходимые для запуска Titan IV (по крайней мере, 60 дней). Незадолго до выхода на пенсию в 1994 году генерал Чак Хорнер назвал программу «Титан» «кошмаром». График 1998-99 годов предусматривал четыре запуска менее чем за 12 месяцев. Первым из них был Titan K-25, который 9 мая 1998 года успешно облетел спутник Orion SIGNIT. Вторым был отказ К-17, а третьим - сбой К-32.

Неудачная стадия разделения [ править ]

После задержки, вызванной расследованием предыдущей неудачи, запуск К-32 9 апреля 1999 г. осуществил запуск спутника раннего предупреждения DSP. Вторая ступень IUS не отделилась, и полезная нагрузка оказалась на бесполезной орбите. Расследование этой неисправности показало, что жгуты проводов в ВМС были слишком плотно обернуты изолентой, так что вилка не могла отсоединиться должным образом и препятствовала разделению двух ступеней ВМС.

Ошибка программирования [ править ]

Четвертым запуском был К-26 30 апреля 1999 года со спутником связи Milstar . Во время фазы полета «Кентавр» на побережье двигатели управления креном включали разомкнутый контур до тех пор, пока топливо RCS не было исчерпано, в результате чего верхняя ступень и полезная нагрузка быстро вращались. При перезапуске тележка «Кентавр» вышла из-под контроля и оставила свой груз на бесполезной орбите. Было обнаружено, что эта неисправность является результатом неправильно запрограммированного уравнения в управляющем компьютере. Ошибка привела к тому, что бортовой компьютер игнорировал данные гироскопа скорости крена. ^[17]

См. Также [ править ]

• Сравнение систем запуска для тяжелых грузов
• Список запусков Титанов , Титан I, II, III и IV

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме Титана IV .

• Информационный бюллетень USAF Titan IVB
• Видео о зажигании Titan IV
• Кассини Гюйгенс на борту Титана IV-B: видео о запуске
• Ранний лунный доступ