Материал: Основы проектирования РН Куренков

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

 

 

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