Иллюстрация из статьи darth_righter (цикл «Кон-Тики», ЖЖ)
Космические программы «Техники - молодёжи»
Очередная годовщина первого полёта человека в космос - хороший повод снова расчехлить ПМК и вспомнить космические программы «Техники - молодёжи». Как сообщала редакция ТМ, программа «Атмосфера-1», опубликованная в третьем номере журнала за 1986 год:
«предназначена для численного моделирования различных маневров космических аппаратов (взлет, выход на круговые и эллиптические орбиты, баллистический полет в атмосфере, снижение на парашютах, посадка) в непосредственных окрестностях планет, окруженных газовыми оболочками».
Взяв её за основу, автор написал две другие программы, задействующие возможности МК-61. Программа «Атмосфера», в отличие от пуховской, позволяет управлять вектором тяги и снабжена «автопилотом», который повторяет заданный манёвр нужное количество раз, что значительно сокращает время моделирования полётов в атмосфере. Программа «Ракета-Носитель» вдобавок учитывает изменение тяги двигателя в зависимости от давления окружающей среды - это существенно во время работы первой ступени при прохождении плотных слоёв атмосферы.
В отличие от американских «Аполлонов», сведений в сети о полётах советских «Востоков» гораздо меньше - для поиска характеристик ракеты пришлось изрядно потрудиться. Наиболее полная информация нашлась в книге «Мировая пилотируемая космонавтика» и в статье Валентина Бобкова «Космический корабль "Восток"».
Ракета-носитель 8К72К «Восток»
Основное отличие «Востока» от «Сатурна» - работа первых двух ступеней: они работают фактически параллельно. На старте запускаются одновременно блок А (центральный) и четыре боковых - Б, В, Г, Д. На 119-й секунде боковые блоки отделяются, а блок А продолжает работать второй ступенью. После его отсечки в дело вступает блок Е, выводящий корабль на орбиту.
| Характеристика 8К72К | |
|---|---|
| Стартовая масса с полезным грузом | 286,44 т |
| В том числе компонентов топлива | 257,60 т |
| Суммарная тяга ДУ на Земле / в вакууме | 409,9 / 501,9 тс |
| Боковые блоки Б, В, Г, Д (РД-107): тяга / импульс | 83,5-101,5 тс / 252-308 с |
| Центральный блок А (РД-108): тяга / импульс | 75,9-95,9 тс / 245-309 с |
| Блок Е (РД-0109): тяга / импульс в вакууме | 5,56 тс / 323,5 с |
| Отделение боковых блоков | Т+118…119 с |
| Сброс головного обтекателя (650 кг) | Т+151…155 с |
| Отделение блока А | Т+308…309 с |
| Отделение корабля от блока Е | Т+680…690 с |
| КК «Восток»: стартовая / сухая масса | 4730 / 4455 кг |
| ТДУ корабля: тяга / удельный импульс | 1600 кгс / 266 с |
| СА: масса / диаметр | 2460 кг / 2,3 м |
Самое сложное - правильно посчитать эффективные массу и удельный импульс первой ступени, когда работают одновременно блок А и четвёрка БВГД. Всё топливо боковых блоков сгорает за 119 с - секундный расход 4 × 39500 / 119 = 1327,7 кг/с; блок А при этом сжигает порядка 75900 / 245 = 309,8 кг/с. Суммарно - 1637,5 кг/с. Эффективный импульс «взвешен» относительно тяги блоков: в пустоте 308,2 с (3023 м/с), у Земли 250,7 с (2459 м/с); коэффициент уменьшения с высотой - 0,1863. Скорость истечения задаётся одним числом: 3023,1863.
Аэродинамический параметр считается как половина произведения плотности воздуха у Земли (1,3 кг/м³) на площадь поперечного сечения и коэффициент сопротивления: для ступеней взято 0,4 (как у «Сатурна-5»), для шарообразного спускаемого аппарата - единица. Парашютная система СА: вытяжной 1,5 м² (с 7 км), тормозной 18 м² (с 4 км), основной 574 м² (с 2,5 км). Двигателей мягкой посадки СА не имел.
Пробные полёты автора
«Практика показала неплохое соответствие с известными данными. С третьей попытки удалось вывести корабль на орбиту с апо- и перигеем 350 / 130 км. Остаток топлива третьей ступени был чуть больше 400 кг. Спуск с орбиты также происходит штатно: ΔV тормозной установки - около 150 м/с, вход в плотные слои - под углом 2° к горизонту (на индикаторе −88). Перегрузка при спуске растёт до 8 с небольшим - вполне отвечая реальным значениям для СА. Больше всего возни на спуске доставляют парашюты... Но поиграться интересно».