Особенности проектирования технологического оборудования перспективных ракетно-космических комплексов сверхлегкого класса

Одним из актуальных направлений развития ракетно-космической техники является создание спутниковых систем, включающих до нескольких сотен микро- и наноспутников на низких околоземных орбитах. Как следствие, с целью возможности экономически эффективной замены вышедших из строя микроспутников актуальным стало создание ракетно-космических комплексов (РКК) сверхлëгкого класса (СЛК), не имевших до настоящего времени широкого распространения  [1]. В качестве примера успешно эксплуатируемого комплекса такого класса можно привести РКК «Электрон» (США) [2]. В России также проводятся исследования в направлении создания малых разгонных блоков [3, 4] и ракет-носителей СЛК как на основе существующих метеорологических ракет [1], так и в рамках новых проектов [4].

Отличительной особенностью наземного технологического оборудования РКК СЛК являются масса и габариты существенно меньшие, чем у аналогичного оборудования, применяемого в составе РКК других классов, что создает предпосылки для изменения принципов проектирования такого оборудования. Так, например, в случае ракеты космического назначения (РКН) «Электрон» (США) космическая головная часть (КГЧ) может собираться уже на предприятии-изготовителе полезной нагрузки с помощью предоставляемых оператором пусковых услуг головного обтекателя и других элементов КГЧ [2] и далее в уже собранном виде транспортируется воздушным транспортом на значительные расстояния к месту пуска.

В этой связи представляется рациональным использовать следующие принципы проектирования наземного технологического оборудования РКК СЛК:

• приоритет надежности и безопасности проведения операций перед массой, габаритами и стоимостью оборудования;
• обеспечение более высокой, чем обычно принято, заводской готовности элементов РКН и наземного оборудования, вплоть до полного исключения работ с РКН на технической позиции;
• как следствие из предыдущего принципа — приоритет создания подвижных или передвижных элементов наземной космической инфраструктуры перед стационарными, что позволяет создавать их в заводских условиях, дает возможность перемещения оборудования в случае необходимости и уменьшает сроки развертывания комплекса;
• приоритет эргономических требований перед массовым и стоимостным совершенством технологического оборудования, поскольку на современном этапе развития ракетно-космической техники основная часть отказов связана с действиями персонала. В частности, относительно малые размеры элементов РКН СЛК позволяют в ряде случаев использовать при их обслуживании и подготовке к пуску временные рабочие места, предусматривающие работу сидя, что обеспечивает более устойчивое положение тела работающего и снижение риска повреждения элементов РКН вследствие неловких движений.

В связи с этим возможно более свободное, чем обычно предусматривается, перемещение элементов РКН СЛК в пространстве по высоте и углам поворота для обеспечения наиболее удобного доступа работающих к зонам этих элементов, в которых предусмотрено выполнение различных работ.

Для упрощения процессов выполнения соответствующих операций и улучшения показателей надёжности и безопасности такого рода перемещений возможно использование специальных конструкций, таких как бондажные кольца и фланцы, которые вследствие относительно малых габаритов и массы элементов РКН СЛК могут оставаться пристыкованными к этим элементам со времени сборки на предприятии-изготовителе соответствующего элемента до завершающих этапов сборки и подготовки РКН.

Также улучшение показателей надежности РКН СЛК возможно за счёт применения в технологическом оборудовании для подготовки этих РКН и их элементов приводов и конструкций оптимизированных с точки зрения уменьшения вредных ударных и вибрационных нагрузок, возникающих вследствие динамических процессов в наземном оборудовании при выполнении различных технологических операций.

В частности, для этого желательны:

• отказ от использования в технологическом процессе подготовки РКН приводов с чрезмерной податливостью, в частности мостовых кранов;
• использование приводов с плавным регулированием скорости от нулевого значения и ограничением действующих сил;
• конструктивное исключение опасных нагрузок при замыкании и размыкании различных соединений.

Перечисленные особенности приводят к тому, что технология работ и конструктивные решения, применяемые в наземном технологическом оборудовании РКК СЛК, во многих случаях должны существенно отличаться от аналогов, применяемых в РКК других классов. Поэтому, учитывая относительно небольшой имеющийся опыт создания РКК СЛК, актуальными являются дальнейшие исследования рациональных технологий подготовки к пуску и соответствующих им конструктивных решений элементов наземного технологического оборудования перспективных РКК СЛК.