“旋风号”运载火箭(俄语:Циклон)在1986年
前苏联开始向西方宣传他们的商业
运载火箭时首次出现。
产品介绍
“旋风号”运载火箭是由扬格利设计局(现
乌克兰的南方设计局)研制的。如图《P-14、P-16、P-36火箭》所示
20世纪60年代初,扬格利设计局设计了几种军用火箭系统,同时以这些火箭为基础,着手制造运载工具。1965年8月,扬格利设计局根据政府的命令以P-36(即
SS-9洲际导弹)为基础开始制造两级运载火箭,用以发射卫星。同时研究第3级的可能性和加装第3级后火箭的运载能力。之后扬格利设计局于1966年6月提出一个以P-14、P-16、P-36(见右图)为基础设计运载火箭的全新方案。但方案只是部分地被采纳,因为当时的前苏联部长会议已经决定,利用P-36火箭制造两种运载火箭:一种两级火箭,用来发射
宇宙号和流星系列卫星;另一种三级火箭,作为一种小型通用火箭。1988年,把三级火箭命名为旋风号,考虑到这种火箭的发展历史,把它称为旋风号-3,把两级火箭命名为旋风号-2,而旋风号-1则为利用P-16军用火箭研制的、未完成的运载火箭。
“旋风号”运载火箭是世界上第一种采用全自动准备与发射技术的运载火箭。它在发射场总装厂房内完成总装和测试后,就不再需要人直接操作,而是自动按程序沿铁路水平运往发射台,由控制室监控起竖到垂直位置、自动进行推进剂加注、测试和发射。高度自动化的过程简化了地面操作共叙,提高了发射可靠性。
自1987年10月开始,前苏联把“旋风号”运载火箭投入世界商用发射市场,积极寻求国外用户,每次发射费用为1000万美元(1989年币值)。
旋风号系列
旋风1号
旋风1号(SL-10)火箭是一种两级
液体推进剂运载火箭,最初是
前苏联太空武器计划部分轨道轰炸系统(FOBS)的一个组成部分。其谢尔顿代号总的“r”即表示制动火箭级。这种运载火箭于1966年9月17日从
拜科努尔航天发射场首次发射,到1972年停止使用,发射的全都是军用和试验性有效载荷。
旋风1号研制当时停留在方案设计阶段,并未投入使用。技术性能如下:
火箭长度35.8m,起飞质量(不含航天器)145.4t,加注燃料中氧化剂94.8t,燃烧剂38.7t。
旋风2号
旋风2号(SL-11)火箭也是两级
液体推进剂运载火箭,两级都采用自燃可贮推进剂
硝酸和氧化氮的混合物/
偏二甲肼,具有快速灵活反应能力,适应军事应用需求。最初它被作为
前苏联反卫星武器计划的一部分,代号中的“m”表示机动级,主要指卫星拦截器和
雷达与电子海洋
侦察卫星。SL-11于1967年10月27日从
拜科努尔发射场首次发射,把“宇宙-198”雷达海洋侦察卫星送入近地轨道。在此之前,曾于1966年内发射过未宣布的性质不明的卫星,1967年内曾发射过部分轨道轰炸系统(FOBS)。1967年以后主要用于
军用卫星,除继续发射雷达海洋侦察卫星外,从1968年4月24日开始用于发射
反卫星卫星,从1974年12月24日开始用于发射电子海洋侦察卫星。这些有效载荷都带有轨道机动推进装置。
旋风2号运载火箭只从
拜科努尔发射场发射,近地轨道运载能力为4000kg,从1967年正式投入使用以来,至1994年底已发射123次。其中1975年以前10年共发射44次,1976~1987年间共发射62次。1976年后的10年内,旋风2号的发射频率明显增高。这是因为
SS-9导弹已被
SS-18新一代
洲际弹道导弹逐渐取代,由SS-9导弹改装成的旋风2号明显增多。自1980~1987年底,旋风2号共发射了44次,成功41次,成功率为93.18%。
旋风2号整体的主要技术性能指标为:2级运载火箭,全长39m,最大直径3.9m,起飞质量180t,起飞推力2970kN,
推重比1.68,在近地轨道上的运载能力为4000kg。
整流罩长度9m,直径2.7m,结构质量2.5t。
旋风3号
旋风3号(SL-14)火箭在旋风2号运载火箭的基础上增加了第三级,成为三级液体运载火箭。三个子级都采用双组元可贮自燃液体推进剂硝酸和氧化氮化物/
偏二甲肼。它不再隶属于
前苏联的太空武器计划,但仍以发射军用有效载荷为主。该火箭于1977年6月24日从
普列谢茨克发射场首次发射,将“宇宙-921”电子侦察卫星送入近地轨道。旋风3号主要用于发射
军用卫星,包括
电子侦察卫星、
海洋卫星、
测地卫星、“流星 Ⅲ”气象卫星、6单元
通信卫星,也发射部分民用卫星。其200/1500km轨道运载能力为4000kg,200/(3000~8000)km轨道运载能力为550kg。旋风3号仅从
普列谢茨克发射场发射。
从1977年6月首次发射以来,旋风三号火箭到1989年3月底共发射了75次,成功73次,失败2次,成功率达97.3%。至1994年底共发射成功110次。
旋风3号整体的主要技术性能指标为:3级运载火箭,全长39.27m,最大直径3.9m,起飞质量185t,起飞推力2970kN,推重比1.64,在近地轨道上的运载能力为4000kg,入轨精度:轨道高度偏差±25km、周期偏差±12s、倾角偏差±5′。整流罩长度约10m,直径2.7m,结构质量约2.8t,其有效容积为19m3。
旋风4号
2001年,乌克兰与巴西两国航天局进行互相访问,并达成有关合作:使用巴西境内的
阿尔坎塔拉发射中心,发射由乌克兰制造的“旋风-4”型运载火箭。根据双方约定,乌克兰南方设计局、南方机器制造厂和巴西“因弗拉埃罗”公司将对阿尔坎塔拉航天基地的部分设施进行改造,使其适于发射“旋风-4”型火箭。此外,意大利的菲亚特航天公司将为实施上述计划提供部分资金。
旋风4号运载火箭为
小型运载火箭,并计划在旋风3号火箭基础上进行研制。与其他“旋风”型火箭相比,它的第三级火箭燃料储量可增加约30%,因而其发动机能够多次点火。火箭所配备的可多次启动的发动机和新型控制、遥测装置能使火箭更准确地进入预定轨道。据巴西航天专家介绍,越靠近赤道,地球的离心力就越大,阿尔坎塔拉航天基地位于南纬2度附近,临近赤道。在这一地区发射的“旋风-4”型火箭运载能力将得到提高,可将4吨重的有效载荷送入距地球600至800公里的太空轨道。
旋风4号火箭项目首次发射原本计划2013年进行,但由于经济问题发射不得不推迟。
乌克兰电讯社9月7日报道,乌克兰正在制定将“旋风-4”火箭的发射系统移至
北美洲的方案。火箭系统是此前乌克兰与巴西合作,在
阿尔坎塔拉发射场建造的。
2016年5月,乌克兰航天局局长访美期间,接受了美国“太空新闻网”的采访,表示可能与加拿大开展 “旋风-4”项目的合作。
主要技术性能
旋风号系列运载火箭分二子级系列和三子级系列,每个子级主要技术性能数据基本一致。
一子级发动机,级长18.23m,直径3m,起飞质量122t,结构质量8t,推进剂质量114t,引擎为3台双室液体发动机和4台游动发动机,采用
硝酸+
氧化氮和
偏二甲肼作为推进剂,地面总推力2970kN,主机地面
比冲为2650N·s/kg,游机地面比冲为2500N·s/kg,工作时间115s。
二子级发动机,级长10.52m,直径3m,子级质量52t,结构质量3t,推进剂质量49t,引擎为1台RD-219发动机和4台游动发动机,采用硝酸+氧化氮和偏二甲肼作为推进剂,主机真空总推力990kN,游机真空总推力60kN,主机真空比冲为3110N·s/kg,游机地面比冲为2850N·s/kg,工作时间148s。
三子级发动机,级长3.1m,直径2m,子级质量3.76t,结构质量0.56t,推进剂质量3.2t,引擎为1台可再起动液体发动机,采用硝酸+氧化氮和偏二甲肼作为推进剂,真空推力78kN,工作时间118s。
整流罩长度约10m,直径2.7m,质量约2.8t,有效容积为19m3,高度6.7m,其中圆柱段直径2.3m,圆柱段容积15m3。
总体布局
“三级旋风号”运载火箭由一、二、三子级、级间段和
整流罩构成。整流罩呈锥-柱形,包容着三子级和有效载荷。
“旋风号”
火箭整流罩能在发射前5h安装上,便于发射微重力材料加工和生物研究卫星。
一子级和二子级同“二级旋风号”运载火箭。三子级具有在
失重状态下起动1~2次的能力。
典型飞行程序
“旋风号”火箭从
普列谢茨克发射场发射,一般讲卫星送入倾角为73.5°和82.5°的轨道。三子级主发动机一次起动,主要用于把卫星送入高度为200~250km的近地轨道,二次起动主要用于把卫星送入高度250km以上的轨道。三子级主发动机在这些轨道高度上的再起动能力,保证了最充分地利用火箭的推进能量。三子级还能利用其小推力姿态调整推力器依次送多颗卫星进入各自的轨道。