ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник предназначен студентам специальности 160801 «Ракетостроение» направления подготовки дипломированных специалистов «Ракетостроение и космонавтика», студентам по направлению подготовки (специальности) 160400 Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов (квалификация (степень) "специалист") специализации «Ракетные транспортные системы» 160400.1.65. Учебник может быть полезен студентам по направлению подготовки 160400 Ракетные комплексы и космонавтика (квалификация (степень) «магистр»), а также молодым специалистам ракетно-космической отрасли.
Учебник подготовлен на кафедре космического машиностроения СГАУ. Он написан на основе учебного пособия «Основы проектирования ракет-носителей. Выбор основных проектных характеристик и формирование конструктивного облика» автора В.И. Куренкова под редакцией д-ра. техн. наук, профессора А.Н.Кирилина, которое было издано в Самарском государственном аэрокосмическом университете
в2011 г. [75].
Внастоящем учебнике учтены замечания, которые были выявлены в процессе работы с предыдущим учебным пособием, уточнены некоторые положения, представлена новая методика приближенной оценки массы разгонного блока для разведения нескольких КА по разным орбитам, введены новые материалы по ракетам-носителям мира и, в частности, по РН «Союз-2-1в».
Вразделе 18 использованы результаты работ, выполненных в соответствии с Федеральной целевой программой «Научнопедагогические кадры инновационной России» по теме «Разработка методов оптимального проектирования стартовых и технических комплексов для космодрома «Восточный» с учетом реальных условий дислокации на местности, обеспечения требуемого уровня надёжности, современных методов эксплуатации, схем подготовки к пуску и нагрузок на объекты стартового комплекса и РН при пусках»
11
(Государственный контракт № 02.740.11.0177). В этих работах принимали участие сотрудники ОАО РКЦ «Прогресс» и СГАУ.
Учебник может быть использован не только при изучении теоретического материала по проектированию РН, но и при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Отдельные разделы учебника могут быть полезны студентам специальности 160802 «Космические летательные аппараты и разгонные блоки», а также студентам специальности 230301 «Моделирование и исследование операций в организационнотехнических системах», специализирующихся в области компьютерного моделирования и автоматизации проектирования изделий и систем ракетно-космической техники.
Авторы выражают благодарность рецензентам и специалистам ракетно-космической отрасли за ценные замечания и рекомендации, которые были учтены при подготовке рукописи учебника к изданию.
12
ВВЕДЕНИЕ
Создание ракет-носителей (РН) – сложный, длительный и одновременно увлекательный процесс, начинающийся с момента появления замысла о необходимости создания новой ракеты-носителя, включающий эскизное проектирование, разработку рабочей документации, изготовление опытных образцов, различные виды испытаний, сдачу ракеты-носителя заказчику, организацию серийного изготовления, проведения работ в эксплуатирующей организации, авторского сопровождения и внесения изменений для совершенствования ракеты-носителя.
Методические разработки по проектированию ракет-носителей в полном объеме имеются лишь в научно-исследовательских и проектных организациях ракетно-космической отрасли. Имеются также многочисленные публикации по данной теме. Среди них можно отметить, например, следующие учебные пособия и монографии, которыми пользуются студенты:
Проектирование и испытания баллистических ракет. / Под ред. В. И. Варфоломеева и М. И. Копытова. - М. Воениздат, 1970. – 302 с.
Феодосьев В. В. Основы техники ракетного полёта. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. – 496 с.
Ракеты-носители / Под ред. проф. С.О. Осипова. - М.: Военное изд-во министерства обороны СССР, 1981. - 315 с.
Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы): Учебник для технических вузов / В. П. Мишин, В. К. Безвербый, Б. М. Панкратов и др.; под ред. А. М. Матвеенко и О. М. Алифанова. – М.: Машиностроение, 2005. - 375 с.
Баллистические ракеты и ракеты-носители: Пособие для студентов вузов / О. М. Алифанов, А. Н. Андреев, В. Н. Гущин и др.; под ред. О. М. Алифанова. - М.: Дрофа, 2004. - 512 с.
13
Сердюк В.К. Проектирование средств выведения космических аппаратов: учеб. пособие для вузов / под ред. А. А. Медведева. - М.: Машиностроение, 2009. - 504 с.
Однако подходы к проектированию ракет в различных проектных организациях и у разных авторов отличаются, рассматриваются неодинаковые аспекты сложного и объёмного процесса проектирования, и разобраться в этой литературе непросто даже специалистам, не говоря о студентах.
Настоящий учебник посвящён одному из аспектов начального этапа проектирования ракет-носителей, а именно вопросу выбора основных характеристик и проектного облика РН.
В учебнике предложен подход к проектированию ракетносителей, который синтезирован из различных источников. Материал пособия излагается в той последовательности, которая может использоваться в реальной практике проектирования. Учебник иллюстрируется многочисленными примерами.
Некоторые методики и результаты оригинальны и представляются впервые, например, методика приближенной оценки массы разгонного блока для разведения нескольких КА по разным орбитам.
Учебник состоит из восемнадцатом изложены методические рекомендации по выполнению курсовых и дипломных проектов.
14
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1.История создания баллистических ракет
иракет-носителей
1.1.1.История создания первых ракет на жидких компонентах топлива
В1933-1934 годах в СССР и Германии были проведены успешные пуски первых ракет на жидких компонентах топлива. Эти ракеты имели малую массу, небольшие габариты и достигали высот 1,5- 2,5 км.
Разработка первой баллистической ракеты началась в Германии незадолго до начала Второй мировой войны.
Почему же стало создаваться такое сложное и дорогостоящее оружие как баллистические ракеты? Ответ следует искать в экономике. Дело в том, что использование дальнобойных пушек требовало больших финансовых, материальных и временных затрат на их производство и эксплуатацию. Так, самая большая дальнобойная пушка времен периода Первой мировой войны имела следующие характеристики:
- дальность стрельбы - 120 км; - массу - 750 тонн; - длину ствола – 34 м;
- вес снаряда – 120 кг.
Ствол необходимо было менять через каждые 50 выстрелов. Поэтому в Германии было принято решение о создании исследо-
вательского центра по разработке крылатых и баллистических ракет. Такой центр с опытной станцией и заводом был построен в
1938 г. вблизи населенного пункта Пенемюнде на острове Узедом в Балтийском море. Там была разработана баллистическая ракета ФАУ-2 (V-2, А-4), которая могла доставлять взрывчатое вещество массой 900 кг на расстояние до 300 км. Главным конструктором этой ракеты был Вернер фон Браун.
15