|
|
|
|
Продолжение табл. 5.7 |
||
|
|
|
|
|
||
Наименование пунктов |
|
|
|
Обоснование |
||
|
|
|
|
|
|
|
8. Конструктивные требования |
|
|
|
|
||
8.1. Соединение ступеней - последователь- |
|
Решение Генерального |
||||
ное |
|
|
|
конструктора. |
|
|
8.2. Длина ракеты - не более 57 м |
|
Результаты расчета |
||||
|
|
|
|
(Вначале - по прототипам) |
||
8.3. Длина ракетного блока первой ступени |
|
Результаты расчета |
||||
не более 28 м |
|
|
|
(Вначале - по прототипам) |
||
8.4. Диаметр ракетных блоков – 4,0 м |
|
Результаты расчета |
||||
|
|
|
|
(Вначале - по прототипам) |
||
8.5. Предельный диаметр ракеты в собран- |
|
Габаритные ограничения |
||||
ном виде не более 4,0 м |
|
|
|
МИК, оборудования, СК |
||
8.6. Обеспечить прочность ракеты при ко- |
|
Требования |
ОТТ |
в части |
||
эффициенте безопасности: |
|
|
|
конструктивных |
требова- |
|
- для баков 1,5; |
|
|
|
ний по прочности |
|
|
- для баллонов 2,0; |
|
|
|
|
|
|
- для сухих отсеков 1,2; |
|
|
|
|
|
|
- для ответственных силовых узлов 2,0 |
|
|
|
|
||
8.7. Двигатели на жидком топливе |
|
Обеспечение точности |
||||
|
|
|
|
выведения КА |
|
|
8.8. Топливо: |
|
|
|
Опыт эксплуатации. |
||
первая ступень: |
|
|
|
Низкая стоимость. |
|
|
окислитель - жидкий кислород; |
|
|
|
|
||
горючее – керосин РГ-1; |
|
|
|
|
||
вторая ступень: |
|
|
|
|
|
|
окислитель - жидкий кислород; |
|
|
|
|
||
горючее – жидкий водород; |
|
|
|
|
||
третья ступень: |
|
|
|
|
|
|
окислитель - жидкий кислород; |
|
|
|
|
||
горючее – жидкий водород |
|
|
|
|
||
8.9. Баки РН должны быть герметичными. |
|
Требования |
нормативно- |
|||
При проверке герметичности допустимо |
|
технической |
документации |
|||
натекание не более 2 10 7 |
Вт |
|
на герметичность баков |
|||
8.10. Для негерметичных отсеков приме- |
|
|
|
|
|
|
нять высокопрочные |
несвариваемые |
|
|
|
|
|
сплавы |
|
|
|
|
|
|
8.11. Для негерметичных отсеков допус- |
|
Низкая удельная масса |
||||
кается применение композиционных ма- |
|
|
|
|
|
|
териалов |
|
|
|
|
|
|
8.12. Негерметичные отсеки РН и стыки |
|
Требования ОТТ |
|
|||
должны быть пылевлагонепроницаемы |
|
|
|
|
|
|
8.13. Использовать теплозащиту на дни- |
|
Предохранение от конден- |
||||
щах баков с криогенными компонентами |
|
сации влаги в межбаковых и |
||||
топлива |
|
|
переходных отсеках |
|
||
|
|
|
|
|
|
111 |
|
Окончание табл. 5.7 |
|
|
|
|
Наименование пунктов |
Обоснование |
|
|
|
|
8.14. Использовать теплозащитные по- |
Обеспечение теплового ре- |
|
крытия на конусных поверхностях ГО и |
||
жима при полете РН |
||
переходных отсеках РН |
||
|
||
9. Технико-экономические требования |
|
|
|
|
|
9.1. Стоимость затрат на разработку с |
2000000 тыс. руб. |
|
учетом затрат на наземный комплекс |
||
|
||
9.2. Стоимость изготовления опытного |
800000 тыс. руб. |
|
образца, предназначенного для ЛКИ |
||
|
||
9.3. Затраты на обеспечение пуска |
300000 тыс. руб. |
|
|
|
|
9.4. Предполагаемые объёмы изготовле- |
Результаты маркетинговых |
|
ния РН в серийном производстве - 12 из- |
исследований по анализу |
|
делий в год |
рынка |
|
9.5. Предусмотреть изготовление ракеты |
Низкая стоимость |
|
на универсальном оборудовании |
||
|
||
9.6. Допустимо использование в произ- |
Решение главного технолога |
|
водстве уникального оборудования |
||
|
||
10. Требования к составным частям РН |
|
|
|
|
|
10.1. Система наведения - активная, ра- |
Малая масса. |
|
диолокационная с использованием БЦВМ |
Расширенные возможности |
|
11. Требования к сырью, материалам и |
|
|
комплектующим |
|
|
Применять только материалы отечест- |
Независимость от иностран- |
|
венного производства |
ных производителей |
Контрольные вопросы
1.Что такое общие технические требования к создаваемым РН? Чем обусловлена необходимость разрабатывать ТТТ на основе ОТТ?
2.Приведите структуру ТТТ на создаваемые ракеты-носители.
3.Осветите вкратце составные части ОТТ:
-требования по назначению;
-требования к эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонту и хранению;
-требования к надежности;
-требования к транспортабельности;
-требования к безопасности;
-конструктивные требования;
-технико-экономические требования.
4. Прокомментируйте отдельные пункты ТТТ (табл. 5.7).
112
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ
6.1. Методы расчета характеристической скорости ракет-носителей
6.1.1. Статистические данные по характеристической скорости ракет-носителей
В первом приближении потребную характеристическую скорость ракет-носителей, необходимую для осуществления околоземных и межпланетных космических полетов различного назначения, можно выбирать по статистике из табл. 6.1.
Таблица 6.1. Характеристическая скорость ракет-носителей
для различных видов космических полетов с Земли [42]
|
Виды полетов |
V потр , км/c |
|
|
|
X |
|
1. |
Выведение на низкую круговую орбиту |
9,2-10 |
|
|
|
|
|
2. |
Выведение КА на эллиптическую орбиту с апогеем 40- |
12,3-12,8 |
|
60 тыс. км |
|||
|
|||
3. |
Выведение КА на стационарную орбиту |
13,7-14,6 |
|
|
|
|
|
4. |
Выведение КА за пределы сферы действия Земли (ис- |
12,5-13 |
|
кусственная планета) |
|||
|
|||
5. |
Облет Луны |
12,5-13,5 |
|
|
|
|
|
6. |
Выведение КА на селеноцентрическую орбиту (спутник |
13,8-14,5 |
|
Луны) |
|||
|
|||
7. |
Полет КА к Луне с посадкой на ее поверхность |
15,5-16,5 |
|
|
|
|
|
8. |
Осуществление Лунной экспедиции с возвращением на |
18,5-19,5 |
|
Землю (с торможением атмосферой) |
|||
|
|||
9. |
Пролет КА вблизи Марса (Венеры) или полет с посад- |
13,5-14,5 |
|
кой на Марс (Венеру) с торможением атмосферой |
|||
|
|||
10. Осуществление Марсианской экспедиции с возвраще- |
22-24 |
||
нием к Земле (с торможением атмосферой) |
|||
|
|||
11. Выход КА за пределы Солнечной системы |
18,5-19 |
||
|
|
|
|
113
6.1.2. Структура формулы для расчета характеристической скорости ракет-носителей
Во втором приближении потребную характеристическую скорость ракет-носителей рассчитывают с учетом потерь и маневров различного рода. Приведем методику такого расчета применительно к орбитам Земли.
Потребная характеристическая скорость ракеты-носителя определяется по следующей зависимости:
|
|
n |
|
VXпотр VXпотрид |
VG VA VR Vi Vупр , |
(6.1) |
|
|
|
i 1 |
|
где V потр |
- идеальная потребная характеристическая скорость; |
||
X ид |
|
|
|
VG - потери скорости на преодоление силы тяжести Земли;
VA - потери скорости на преодоление аэродинамических сил сопротивления;
VR - потери скорости от противодавления на срезе сопла двига-
теля;
Vi - приращение характеристической скорости на проведение i- го маневра;
Vупр - потери скорости на управление ракетой-носителем;
n – количество маневров. |
|
На первых этапах приближения можно принять |
|
VG VA VR Vупр 1350...1650 м / с . |
(6.2) |
Пример 1. Определить потребную характеристическую скорость РН, необходимую для вывода КА на круговую опорную орбиту высотой 200 км.
Решение. Как упоминалось ранее, идеальная потребная характеристическая скорость VXпотид р определяется выражением (2.8):
VXпотрид |
|
|
|
2 r |
|
|
|
|
З |
OO |
1 |
|
|
|
RЗ |
|||||
|
|
rоо |
|
|
||
114
|
|
3,986 105 |
2 (6371 200) |
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
8029 м / с , |
|
|
200 |
|
|||||
|
|
6371 |
|
6371 |
|
|
|
где З 3,986 105 км3
с2 - гравитационная постоянная Земли; RЗ 6371, 4 км - средний радиус Земли.
По формуле (6.1) с учетом (6.2) получаем
VXпотр VXпотрид VG VA VP Vупр 8029 1650 9680 м/с.
В этом примере использовалась верхняя граница потерь скорости (см. выражение (6.2)).
6.1.3. Расчет скорости на опорной орбите
Схема выведения представлена на рис. 6.1, где введены следующие обозначения: RЗ – радиус Земли; roo – радиус-вектор опорной круговой орбиты; H – высота орбиты.
Проектный расчет характеристической скорости ракетносителей или разгонных блоков, связанный с выводом верхних ступеней РН или КА на круговые и эллиптические орбиты, основывается на законе сохранения энергии, который для центрального поля тяготения выглядит следующим
образом:
roo
H |
RЗ |
|
Рис. 6.1. Схема выведения
полезного груза на опорную орбиту
|
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
V |
|
|
|
|
|
, |
(6.3) |
|
|
|
|||||
|
|
r |
|
a |
|
||
где - гравитационная постоян-
ная притягивающего центра;
r – радиус-вектор КА на орбите;
a – большая полуось орбиты. Параметр a по определению
равен a |
r |
r |
, где |
r |
и |
r |
- |
|
|
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
радиусы апогея и перигея орбиты.
115