Материал: Основы проектирования РН Куренков

можно определить объемы топливных отсеков каждой ступени по формуле (9.7).

Расчёт объёмов удобно проводить с помощью системы Excel. В качестве примера в табл. 9.1 представлены результаты расчетов объёмов топливных отсеков одного из проектов РН.

Таблица 9.1. Объемы топливных отсеков

Отметим, что в работе [11] для оценки конструктивного совершенства топливных отсеков используется коэффициент ТО1 , который равен отношению средней плотности топливного отсека (массы

В работе [52] для оценки конструктивного совершенства топливных отсеков используется коэффициент ТО2 , который равен отношению массы конструкции топливного отсека к массе топлива:

Отметим, что коэффициенты конструктивного совершенства топливных отсеков ТО1 и ТО2 численно близки, но не тождественны.

В работе [47] для оценки конструктивного совершенства топливных отсеков используется отношение

201

9.2.4. Объем хвостовых и переходных отсеков

Суммарный объем, занимаемый хвостовыми и переходными отсеками с двигательными установками всех ступеней ракеты, рассчитывается в первом приближении как доля от объема всей ракеты, то есть

где kПХО - коэффициент пропорциональности, который по статистике

составляет 0,15…0,20.

Учитывая (9.2), можно записать

Таким образом, по приведенной методике можно рассчитать объем ракеты-носителя в первом приближении.

9.3. Определение длины и диаметра ракеты-носителя при последовательном соединении ракетных блоков

Объем ракеты равен произведению площади сечения корпуса ракеты на длину этой ракеты, то есть

Используя характеристику относительного удлинения

DL ,

выражение (9.14) можно представить в следующем виде:

WР D3 . 4

Отсюда можно получить искомый диаметр ракеты:

202

Таким образом, зная объем ракеты с головным обтекателем и задаваясь характеристикой удлинения, значение которой можно вы-

брать из прототипов ( 8...12 ), можно определить предварительный диаметр проектируемой ракеты.

Длина ракеты находится по зависимости

Далее следует сопоставить полученные габариты ракетных блоков с габаритами выбранных транспортировочных средств и при необходимости уточнить их. Например, при транспортировке ракетных блоков железнодорожным транспортом следует учитывать, что максимально допустимый размер по ширине (диаметру) составляет 3,8 м, если транспортировка осуществляется без остановки встречного движения.

Возможна транспортировка крупногабаритных блоков ракетносителей с помощью самолёта при размещении их на фюзеляже. Так, например, осуществлялась транспортировка баков центрального блока ракеты-носителя «Энергия» на самолете 3МТ с завода «Прогресс» (г. Куйбышев) на космодром «Байконур». Однако операции такого рода, как правило, являются уникальными, рискованными, затратными и могут в настоящее время использоваться только в исключительных случаях.

Таким образом, если при выбранной первоначально схеме с последовательным соединением ракетных блоков рассчитанные габариты ракеты-носителя не удовлетворяют ограничениям по диаметру ракетных блоков и длине ракеты в целом, то переходят к проработке схем с пакетным или комбинированным расположением ракетных блоков.

9.4. Определение предварительных массогабаритных характеристик ракетных блоков в схемах с параллельным и смешанным соединениями

При переходе к пакетной схеме необходимо уточнить все предыдущие расчеты по оптимизации ракетных блоков и стартовой мас-

203

сы ракеты-носителя. Возможные компоновочные схемы с параллельным соединением ракетных блоков первой и второй ступеней представлены на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Возможные компоновочные схемы РН

Методика расчета объемно-габаритных характеристик ракетных блоков первой ступени при их параллельном соединении будет следующей.

1. Рассчитываются объем и габариты второй ступени ракетыносителя без учета ракетных блоков первой ступени. Расчет производится по методике, представленной в подразделах 9.2 и 9.3. При

этом, естественно, статистические данные по удлинению следует брать для второй ступени ракеты-носителя, а не для ракеты в целом. Ракетный блок второй ступени будет считаться центральным блоком и иметь соответствующие габариты.

2. Рассчитываются габариты сначала одного так называемого приведенного ракетного блока первой ступени, который включает в себя объёмы всех будущих боковых блоков. Расчет объёма производится также по методике, представленной в подразделах 9.2 и 9.3, но применительно к одному блоку первой ступени. При этом следует учитывать, что объем, предусматривавшийся для головного обтека-

204

теля, равен нулю, а удлинение следует брать по статистике применительно к одному ракетному блоку.

3. Выбирается количество боковых блоков, равное двум. Рассчитываются масса и объем каждого из боковых блоков. Они в данном случае будут равны половине массы и половине объема приведенного ракетного блока первой ступени:

mБ1 и WБ1 - масса и объём приведенного РБ блока первой ступени; n – количество боковых блоков.

4.Выбирается предварительный диаметр боковых ракетных блоков. Этот диаметр, как правило, не должен превышать диаметра ракетного блока второй ступени (который стал центральным). В первом приближении его следует принять равным диаметру центрального блока (из условия унификации производственного оборудования).

5.Рассчитывается длина бокового блока, исходя из обеспечения рассчитанного объема бокового блока:

LББ 4WББ ,

dББ2

где d ББ - диаметр бокового блока.

6. Если длина бокового блока превышает длину центрального (см. рис. 9.4), то количество боковых блоков увеличивают до четырех и проводят новые расчёты.