興味深く有益な情報：Breeze-Mオーバークロックユニット

Orbiter宇宙シミュレーターに関する最初の投稿と、それに興味を持ちアドオンをダウンロードした200人以上の人々に対する良い反応は、教育とゲーム指向の投稿のサイクルを継続するというアイデアにつながりました。 また、 フクロウを描く逸話が出ないように、アクションを必要とせずに自動化がすべてを行う最初の投稿から独立した実験への移行を促進したいと思います。 この投稿には次の目標があります。

• Breezeアクセラレーションブロックファミリについて教えてください
• 軌道運動の主要なパラメータのアイデアを与えるために：アポセンター、ペリセンター、軌道傾斜
• 軌道力学の基礎を理解し、静止軌道（GSO）に打ち上げる
• シミュレーターでGSOへの手動出口をマスターするための簡単なガイドを提供します

はじめに

彼らはこれについてあまり考えていませんが、Breeze加速ブロックファミリ-Breeze-M、Breeze-KMは、ソ連の崩壊後に開発された装置の例です。 この開発にはいくつかの理由がありました。

• UR-100 ICBMに基づいて、Rokot変換ロケットが開発されました。これには、加速ブロック（RB）が役立ちます。
• プロトンでは、DM RBを使用してGSOを起動しました。GSOは、プロトンに固有ではない酸素とケロシンのペアを使用し、自律飛行時間はわずか7時間で、負荷容量を増やすことができました。

1990年から1994年にテストが開始され、2000年5月から6月に、Breezeの両方のバージョン（RokotのBreeze-KMとProtonのBreeze-M）の飛行が行われました。 それらの主な違いは、Breeze-Mに追加のダンプ燃料タンクが存在することです。これにより、特性速度（デルタV）のマージンが大きくなり、より重い衛星の出力が可能になります。 以下に、違いを非常によく示した写真を示します。

建設業

Breezeファミリーのブロックは、非常に密なレイアウトで区別されます。







技術的なソリューションに注意してください：

• エンジンはタンクの「ガラス」の中にあります
• タンク内をブーストするためのヘリウムシリンダーもあります
• 燃料タンクと酸化剤タンクには共通の壁があり（UDMH / ATペアの使用により、これは技術的な困難ではありません）、タンク間コンパートメントによるユニットの長さの増加はありません
• タンクは耐荷重性があります-追加の重量を必要とし、長さを増加させる発電所はありません
• ダンプされたタンクは実際にはステージの半分であり、一方では壁に余分な重量が必要であり、他方では空のタンクをダンプすることで特徴的な速度のストックを増やすことができます。

タイトなレイアウトは幾何学的な寸法と重量を節約しますが、欠点もあります。 たとえば、動作中に熱を放出するエンジンは、タンクやパイプラインに非常に近いです。 そして、より高い（仕様内で1〜2度）燃料温度と運転中のエンジンのより高い熱応力（仕様内）の組み合わせは、酸化剤の沸騰、液体酸化剤によるTNAタービンの冷却障害、およびその運転の中断を引き起こしました2012年12月のヤマル-402衛星の打ち上げ中のベラルーシの事故 。

RBエンジンとして、推力2トンの行進C5.98（14D30）、4つの修正エンジン（実際にはこれらは沈降エンジン、アレージモーター）が使用され、サステナーエンジンを起動して燃料をタンクの底に堆積させます。推力1.3 kgのオリエンテーションエンジン。 メインエンジンの開回路にもかかわらず、非常に高いパラメーター（燃焼室内の圧力〜100気圧、特定のインパルス328.6秒）があります。 彼の「父」は火星基地「フォボス」に立ち、「祖父」は「ルナ-16」型の月着陸基地に立ちました。 メインエンジンは最大8回作動することが保証されており、ユニットの有効寿命は少なくとも24時間です。

完全に充電されたユニットの重量は最大22.5トンで、ペイロードは6トンに達します。 しかし、打ち上げロケットの第3段階から分離した後のブロックの総質量は、26トンよりわずかに小さくなっています。 地球遷移軌道への打ち上げ中、RBは燃料補給を行っており、GSOに直接出力するための完全に満たされたタンクは最大3.7トンのペイロードを表示しました。 ブロックの推力と重量の比は、約0.76です。 これはRB "Breeze"の欠点ですが、小さいです。 実際には、分離後、RB + PNは開軌道にあり、これにはインパルスを追加する必要があり、エンジンの小さな推力は重力損失につながります。 重力損失は約1〜2％で、非常に小さいです。 また、エンジンを長時間使用すると、信頼性の要件が高まります。 一方、サステナエンジンには最大3200秒（ほぼ1時間！）の寿命が保証されています。

信頼性について少し

RBファミリー「Breeze」は非常に積極的に運用されています。

• 「プロトンK」で4便「ブリーズM」
• Breeze-M発Proton-M行きの72便
• 「ロコット」での16便「ブリーズKM」

2014年2月16日に合計92便。 これらのうち、Breeze-Mユニットの障害とBreeze-KMの障害により2つの事故が発生しました（事故としてYamal-402で部分的な成功を記録しました）。92％の信頼性があります。 事故の原因をより詳細に検討してください。

1. 2006年2月28日、ArabSat 4A-タービンノズル（ ソース1 、 ソース2 ）に外来粒子が入ることによるエンジンの早期シャットダウン、単一の製造上の欠陥
2. 2008年3月15日、AMC-14-早期エンジン停止、高温ガスパイプライン（ ソース ）の破壊、その完了が必要でした。
3. 2011年8月18日、Express-AM4。 ジャイロ安定プラットフォームのターンアラウンドの時間間隔、不正な方向（ ソース ）、プログラマーのエラーを不当に「絞り込んだ」。
4. 2012年8月6日、Telkom 3、Express-MD2。 ブーストライン（ ソース ）の詰まりによるエンジンのシャットダウン、製造上の欠陥。
5. 2012年12月9日、ヤマル-402。 TNAの故障によるエンジンのシャットダウン、温度状況の悪要因の組み合わせ（ ソース ）
6. 2005年10月8日、Breeze-KM、Cryosat、第2ステージとRBの非分離、異常なソフトウェア作業（ ソース ）、プログラマーのエラー。
7. 2011年2月1日、Breeze-KM、Geo-IK2、異常なエンジンパルス、おそらく制御システムの故障が原因で、テレメトリがないため、正確な理由を確定することは不可能です。

事故の原因を分析すると、設計問題と設計エラーに関連するのは、ガスパイプラインの焼損とTNA冷却違反の2つだけです。 原因が確実に知られている他のすべての事故は、生産品質と打ち上げ準備の問題に関連しています。 これは驚くことではありません-宇宙産業は非常に高品質の仕事を必要とし、普通の従業員のミスでも事故につながる可能性があります。 Breeze自体は失敗した設計ではありませんが、最大のRB特性を確保するために、材料は物理的強度の境界近くで機能するため、安全マージンがないことに注意する価値があります。

フライング

次は練習に移ります。Orbiterで静止軌道に手動で移動します。 このために必要なもの：

オービターのリリース、最初の投稿を読んだ後にダウンロードしていない場合、 ここにリンクがあります。

アドオン「プロトンLV」 はこちらからダウンロード

理論のビット

軌道のすべてのパラメーターのうち、ここでは3つのパラメーターに注目します。中心の高さ（地球の近地点）、中心の高さ（地球の遠地点）、および傾斜角です。

• アポセンターの高さは、Onで示される軌道の最高点の高さです。
• ペリセンターの高さは、軌道の最低点の高さであり、Hpとして示されます。
• 軌道の傾きは、軌道の平面と地球の赤道を通過する平面（この場合、地球の周りの軌道）の間の角度で、 iで示されます。

静止軌道は、海抜35 786 kmのペリセンターとアポセンターの高さと、0度の傾斜を持つ円形軌道です。 したがって、私たちのタスクは次の段階に分けられます。低地球軌道に進入し、アポセンターを35,700 kmに上げ、傾斜角を0度に変更し、ペリセンターを35,700 kmに上げます。 軌道の傾きを変更すると、アポセンターでより有利になります。衛星の速度が遅くなり、速度が低くなると、それを変更するために低いデルタVを適用する必要があるためです。 軌道力学の秘Oneの1つは、必要以上にアポセンターを上げ、そこで傾斜を変更し、後でアポセンターを希望する位置まで下げる方が有利な場合があることです。 希望の+傾斜の変化より上でアポセンターを上下させるコストは、希望のアポセンターの高さで傾斜を変化させるよりも少ない場合があります。

フライトプラン

Breeze-Mシナリオでは、2007年に打ち上げられたスウェーデンの通信衛星Sirius-4が打ち上げられます。 長年にわたり、すでに名前が変更されており、現在はAstra-4Aです。 撤退計画は次のとおりでした。



軌道に手動で入力すると、弾道計算を実行するマシンの精度が失われるため、飛行パラメーターにかなり大きな誤差が生じることは明らかですが、これは怖いことではありません。

ステージ1.基準軌道への入り口

ステージ1は、プログラムの起動から、高度約170 km、傾斜51度の円軌道に入るまでに時間がかかります（バイコヌール緯度の大きな遺産であり、赤道からの起動時にはすぐ​​に0度になります）。

スクリプトプロトンLV /プロトンM /プロトンM-ブリーズM（シリウス4）



シミュレーターのロードから、第三段階からのベラルーシ共和国の分離まで、ビューを賞賛することができます-すべては自動化によって行われます。 地上からの視点からカメラの焦点をロケットに切り替える必要がありますか（ F2キーを押して、左上から絶対方向またはグローバルフレームまでの値にします）。

繁殖の過程で、私たちが待ち望んでいるものに備えて、 F1の 「内部」ビューに切り替えることをお勧めします。



ところで、OrbiterではCtrl-Pで一時停止を有効にできます。これは便利な場合があります。

私たちにとって重要な指標の値に関するいくつかの説明：



第3段階の分離後、ゆっくりとまたは誤って行動すると、太平洋に陥る恐れのある公転軌道にいることがわかります。 そのような悲しい運命を避けるために、基本的な軌道に乗る必要があります。

1. Num 5ボタンを押して、ブロックの回転を停止します。 T.N. KillRotモード（回転停止）。 位置を固定すると、モードは自動的にオフになります。
2. Cボタンで背面図を正面図に切り替えます。
3. Hボタンを押して、フロントガラスのインジケーターを軌道モード（上から軌道地球）に切り替えます。
4. Num 2 （上に回す）、 Num 8 （下に回す）、 Num 1 （左に回す）、 Num 3 （右に回す）、 Num 4 （左に回す）、 Num 6 （右に回す）、 Num 5 （回転を止める）約22度のピッチ角で移動方向にブロックし、位置をロックします。
5. エンジンの始動手順を開始します（最初にNum + 、次に、解放せずにCtrl ）。

すべてを正しく行うと、画像は次のようになります。



エンジンをオンにした後：

1. ピッチ角を固定する回転を作成します（Num 8を数回クリックすると、角度は目立って変化しません）。
2. エンジン操作のプロセスでは、ピッチ角を25〜30度の範囲に保ちます。
3. ペリセンターとアポセンターの値が約160〜170 kmになったら、 Num *ボタンでエンジンを停止します。

すべてがうまくいけば、次のようなものがあります。



最も神経質な部分は終わった、私たちは軌道に乗っており、どこにも落ちない。

ステージ2.中間軌道への進入

推力対重量比が低いため、アポセンターを2段階で最大35,700 kmまで上げる必要があります。 最初の段階は、約5000 kmのアポセンターを持つ中間軌道へのアクセスです。 問題の詳細-アポセンターが赤道から離れていないように加速する必要があります。 赤道に対して対称的に加速する必要があります。 これでは、地球の地図上に導出スキームを投影することで助けられます。



最近発売されたTurksat 4Aの写真ですが、それは重要ではありません。

中間軌道に入る準備：

1. 左の多機能ディスプレイをマップモードに切り替えます（ 左Shift F1 、 左Shift M ）。
2. 時間加速（ Rの 10倍の加速、 Tの 10倍の減速）の助けを借りて、南アメリカ上空の飛行まで待ちます。
3. 軌道速度のベクトル（移動方向の鼻）に従って、ブロックの位置を決めます。 [ボタンを押すと自動化されますが、ここではあまり効果的ではなく、手動で行う方が良いでしょう。
4. ブロックに下向きの回転を与えて、軌道速度ベクトルに沿った方向を維持します。

次のようなものが得られるはずです。



緯度27度の領域では、エンジンをオンにし、軌道速度のベクトルに沿った方向を維持しながら、中心点5000 kmに到達するまで飛行する必要があります。 10倍の加速を有効にできます。 アポセンター5000 kmに到達したら、エンジンを停止します。



すべてがうまくいけば、次のようになります。

ステージ3.移行軌道への進入

ステップ2と非常に似ています：

1. 時間の加速（ Rの 10倍の加速、 Tの 10倍の減速、100倍まで穏やかに加速できますが、1000倍はお勧めしません）の助けを借りて、南アメリカ上空の飛行を待ちます。
2. 軌道速度のベクトル（移動方向の鼻）に従って、ブロックの位置を決めます。
3. ブロックに下向きの回転を与えて、軌道速度ベクトルに沿った方向を維持します。
4. 緯度27度の領域では、エンジンをオンにする必要があり、軌道速度のベクトルに沿って安定化を保ちながら、中心点35700 kmに到達するまで飛行します。 10倍の加速を有効にできます。
5. 外部の燃料タンクで燃料がなくなったら、 Dを押してダンプします。 エンジンを再び始動します。

燃料タンクのリセット、堆積エンジンが見える



結果。 注意してください、私はエンジンを停止するために急いで、apocenter 34.7千キロ。 これは怖いことではありません。実験の純度のために、このままにしておきましょう。



美しい景色

ステージ4.軌道の傾きの変更

軽微なエラーですべてを行った場合、アポセンターは赤道領域になります。 手続き

1. 時間を1000倍に高速化し、赤道へのアプローチを待ちます。
2. 軌道の外側から見たときに、飛行に対して垂直にブロックを上に向けます。 このためには、Nml +自動モードが適しています。これは、ボタンを押すとアクティブになります。 （彼女は）
3. エンジンをオンにします。
4. 傾斜角をゼロにするための操作後に燃料が残っている場合は、それをペリセンターの上昇に費やすことができます。
5. 燃料が終了したら、 Jボタンを使用して衛星を分離し、ソーラーパネルとアンテナを開きますAlt-A 、 Alt-S

操作前の開始位置



操作後

ステージ5. GSOでの独立した衛星打ち上げ

衛星には、ペリセンターを上げることができるエンジンがあります。 これを行うには、アポセンターの領域で、軌道速度ベクトルに沿って衛星の方向を決め、エンジンをオンにします。 エンジンは弱いため、数回繰り返す必要があります。 あなたがすべてを正しくすれば、衛星は軌道の摂動を修正するための燃料の約20％をまだ持っています。 実際には、月やその他の要因の影響により、衛星の軌道が歪められ、必要なパラメータを維持するために燃料を費やす必要があります。

成功すると、画像は次のようになります。





さて、GSOの衛星が地球上の1つの場所の上にあるという事実の小さな説明：









UPD ： aykSpaceに相談した後、Orbiter Prograde / Retrogradeのい自家製トレーシングペーパーを、「軌道速度ベクトルに対して/に対して」という既存の用語に置き換えました。

UPD2 ：Breeze-M GKNPTs imのペイロード適応スペシャリストから連絡を受けました。 Khrunichevaは、記事にいくつかのコメントを追加しました。

1. 実際には、RBが完全に満たされていないため、28トンではなく26少し弱が軌道上軌道（ステージ1の開始）に実際に表示されます。
2. 重力損失はわずか1〜2％です