Материал: Основы проектирования РН Куренков

14. АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЫБОРА ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ

Очевидно, что чем большее количество возможных вариантов проектного облика РН рассмотрено, тем совершеннее может быть выбранный для реализации проект РН. Большое количество вариантов можно рассматривать только с помощью автоматизации проектных работ.

В данном разделе представлено программное обеспечение, с помощью которого можно автоматизировать процесс выбора основных характеристик проектируемых ракет-носителей2 и сократить время начального этапа проектирования. Заставка программного обеспечения показана на рис. 14.1.

Рис. 14.1. Заставка программного обеспечения

Программное обеспечение разработано в системе программирования Delphi 7. Оно включает в свой состав частные программы, предназначенные для автоматизации следующих работ:

2 В разработке данного программного обеспечения принимали участие аспиранты кафедры летательных аппаратов СГАУ К. Петрухина, А. Четвериков и дипломница И. Сидорова

306

-оптимального распределения массы ракеты-носителя по блокам

иминимизации стартовой массы;

-расчета масс составных частей ракеты-носителя и предварительной массовой сводки;

-расчета положения координат центра масс и моментов инерции проектируемых ракет-носителей;

-поверочных расчетов характеристик движения РН.

14.1. Программа для оптимального распределения массы РН по блокам и минимизации стартовой массы

С помощью данной программы выполняются расчеты по оптимизации масс составных частей ракет-носителей при заданных удельных импульсах, конструктивных характеристиках ракетных блоков и схемы их соединения для различного количества ступеней.

Постановка задач и математические модели рассмотрены в разделе 8 настоящего учебного пособия. Некоторые окна пользовательского интерфейса программы приведены на рис. 14.2 – 14.3.

Выбор схемы соединения ракетных блоков осуществляется в окне программы, представленном на рис. 14.2.

Рис. 14.2. Окно программы для выбора схем соединения ракетных блоков

307

Ввод исходных данных и вывод результатов расчета производятся в окнах программы, которые соответствуют схемам соединения ракетных блоков. Одно из таких окон показано на рис. 14.3. В этом окне представлены результаты оптимизации массы ракетных блоков и минимизации стартовой массы одного из вариантов двухступенчатой РН.

Рис. 14.3. Окно программы для оптимизации масс ракетных блоков РН

Данная программа использовалась для оптимизации массы одного из ранних проектных вариантов РН среднего класса повышенной грузоподъёмности. Внешний облик РН представлен на рис. 14.4, а результаты расчёта в табл. 14.1. Стартовая масса этого варианта РН составляла около 543 т, однако он не был реализован в связи с отсутствием отечественных кислородно-водородных двигателей достаточной мощности.

В связи с учётом применения существующих водородных двигателей, а также требований к районам падения отработавших РБ, про-

308

ектная масса РБ первой ступени составила 590,4 , а второй - 52,3 т. Общая стартовая масса этого варианта РН составила 673 т.

Таблица 14.1. Исходные данные и результаты

оптимизации РН

Исходные данные

Компоненты топлива:

РБ первой ступени – керосин-кислород; РБ второй ступени – водород-кислород

14.2. Программа для расчета масс составных частей ракеты-носителя и предварительной массовой сводки

С помощью этой программы выполняются расчеты масс составных частей РН при заданных геометрических характеристиках отсеков и внешнего контура. Математические модели рассмотрены в разделе 12 настоящего учебного пособия.

309

Окно программы «Проектировочный расчет масс составных частей ракеты-носителя» представлено на рис. 14.5. После выбора схемы РН вводятся исходные данные. При необходимости можно корректировать значения используемых коэффициентов и характеристик конструкционных материалов.

Рис. 14.5. Окно программы «Проектировочный расчет масс составных частей ракеты-носителя»

Для этого необходимо нажать на кнопку «Коэффициенты и характеристики материалов». В результате появляется окно программы, показанное на рис. 14.6.

Расчет производится при нажатии кнопки «Расчет». Результаты расчета представляются в правой части окна, показанного на рис. 14.5. Результаты можно распечатать, нажав на кнопку «Печать», или сохранить, причем в текстовом редакторе Word, если нажать кнопку Вывод результатов в Word.

310