Головной обтекатель

Головной обтекатель — часть конструкции ракеты-носителя, предназначенная для защиты полезной нагрузки на участке выведения от возникающих при прохождении плотных слоёв атмосферы аэродинамических сил и тепловых воздействий. В отдельных случаях головной обтекатель может защищать не только полезную нагрузку, но и последнюю ступень носителя. Головной обтекатель входит в состав космической головной части, включающей защищаемые им один или несколько космических аппаратов со средствами отделения, переходной отсек и, возможно, разгонный блок^[1][2]. Ещё одной функцией головного обтекателя является защита космической головной части от внешних воздействий при транспортировке её на стартовый комплекс как автономно, так и в составе ракеты-носителя, а также во время нахождения на стартовом комплексе^[3].

Головной обтекатель является сложным высокотехнологичным изделием, которое должно сочетать минимально возможный вес с высокой прочностью и способностью выдерживать резкие перепады температуры, до сотен градусов в минуту. Для изготовления головных обтекателей используются алюминиевые сплавы и композитные материалы, конструктивно-силовые схемы обтекателей могут быть различными: на ранних этапах развития ракетной техники использовалась подкреплённая стрингерами клёпаная гладкая оболочка, впоследствии сменившаяся фрезерованной «вафельной»^[a], для современных ракет в основном создаются обтекатели с многослойными «сэндвичивыми» оболочками, включающими сотовый заполнитель и широко использующими полимерные композиционные материалы. Стоимость головных обтекателей современных ракет-носителей составляет от одного до нескольких миллионов долларов^[5].

Обязательным компонентом головного обтекателя является система его сброса после преодоления носителем плотных слоев атмосферы. При этом должна быть исключена возможность столкновения сбрасываемого обтекателя с полезной нагрузкой или носителем. Крупногабаритные обтекатели состоят из нескольких створок, раскрываемых перед их отделением и отводом, створки обтекателей небольших габаритов раскрываются одновременное с отделением. При малых возмущающих воздействиях на носитель применяется также схема «чулка», при которой выполненный в виде монолитной конструкции обтекатель сбрасывается и отводится от ракеты-носителя как целое, таким образом, например, сбрасывался обтекатель ракеты Р-7 в модификации «Спутник». При сбросе обтекателя удерживающие его замки открываются с помощью пироболтов, а для отделения и отвода используются пружинные или пневматические толкатели, а также установленные на створках обтекателя малые РДТТ^[6].

При создании современных головных обтекателей для ракет-носителей большое внимание уделяется их внутренним габаритам, где должна размещаться различная полезная нагрузка, которая может включать как крупногабаритные космические аппараты, так и десятки аппаратов сравнительно небольшого размера со средствами их отделения. При этом обтекатель должен сохранять аэродинамически выгодную форму. Это приводит к появлению «надкалиберных» головных обтекателей^[7], диаметр которых может существенно превышать диаметр ступени ракеты-носителя, на которую устанавливается защищаемая обтекателем космическая головная часть. Такие обтекатели характерны, например, для ракет типа «Союз-2», «Ангара-А5», «Атлас-5», «Фалкон-9» и других. Для одного и того же носителя могут создаваться несколько типов головных обтекателей, позволяющих размещать под ними различные полезные нагрузки^[5].

Головные обтекатели ракет-носителей являются, как правило, одноразовыми и разрушаются при падении на Землю после их сброса. Повторное использование достаточно дорогостоящих головных обтекателей может быть одним из способов повышения экономической эффективности ракет-носителей, а также позволит сократить районы падения отделяющихся частей ракет-носителей, что уменьшит затраты на содержание наземных служб^[8]. В 2017 году на носителе «Falcon 9» был проведен эксперимент по спасению головного обтекателя, створки которого были оснащены собственными тормозными двигателями и парашютной системой^[9], в 2019 году, при запусках ракеты «Falcon Heavy», осуществлено мягкое приводнение створок головного обтекателя и перехват падающей створки обтекателя с помощью специально оборудованного судна^[10], после чего началось повторное использование створок обтекателей^[англ.] на носителях этого семейства^[11]. На проектируемой частично многоразовой космической ракете «Neutron» компании Rocket Lab предусматривается оригинальная схема несбрасываемого головного обтекателя, интегрированного с первой ступенью. Вторая ступень этой ракеты вместе с установленной на ней полезной нагрузкой должна размещаться внутри обтекателя, створки которого раскрываются при разделении ступеней, после чего вновь закрываются и возвращаются на Землю вместе с первой ступенью для повторного использования^[12]. Рассматриваются схемы применения спасаемых головных обтекателей и на других типах носителей^[8].

• Обтекатель

• Доспехи для спутника  (рус.). Телестудия Роскосмоса. Дата обращения: 20 сентября 2022.