Материал: Основы проектирования РН Куренков

разрабатываются в других КБ, специализирующихся по какому-либо направлению (например, система измерения кажущейся скорости на базе гироскопических приборов).

Согласование характеристик двигательных установок с основными проектными характеристиками ракеты-носителя про-

водится по следующим направлениям:

-выбор схемы ПГС с учётом системы наддува баков;

-согласование температур криогенных компонентов топлива в баках с номинальной температурой на входе в двигатель;

-согласование секундного расхода топлива из баков с параметрами тяги двигателя;

-согласование диаметров трубопроводов баков и диаметров входных патрубков двигателя;

-определение массы газа для наддува баков;

-определение массы и мест расположения шаров-баллонов с запасами сжатого газа, если наддув баков осуществляется не за счёт газификации основных компонентов топлива;

-определение циклограммы давления в баках в процессе выработки топлива и др.

Расчетно-теоретические работы проводятся в полном объёме.

Вот некоторые из них:

-расчет и уточнение программы изменения угла наклона траектории;

-выбор расчетных случаев и расчеты на прочность;

-расчет колебаний корпуса РН;

-расчет колебаний жидкости в баках;

-расчет аэродинамических сил на активном участке полета;

-расчет параметров системы управления;

-расчет параметров функционирования пневмогидравлической системы;

-расчет тепловых потоков при прохождении плотных слоев атмосферы;

-расчет показателей надежности и др.

В некоторых случаях осуществляется заимствование бортовых систем, реализованных на других РН. В таких случаях расчетнотеоретические работы проводят в меньшем объеме.

31

После защиты эскизного проекта и открытия финансирования переходят к следующей стадии разработки.

Следует отметить, что при разработке ракет-носителей существенное внимание уделяется экономическим аспектам, которые не являются предметом рассмотрения настоящего учебного пособия и отражены, в частности, в работах [11, 12, 41, 44, 52].

Контрольные вопросы

1.Расскажите об истории создания первых ракет на жидких компонентах топлива.

2.Что Вы знаете о становлении ракетной промышленности

СССР и первых космических полётах?

3.Воспроизведите структурную схему ракетно-космического комплекса.

4.Какие основные ракеты-носители мира Вы знаете?

5.Охарактеризуйте стадии разработки ракет-носителей.

6.Расскажите о первой стадии разработки.

7.Какие материалы должен содержать аванпроект?

8. Назовите виды проектных работ на стадии аванпроекта, касающиеся облика РН.

9. Какие материалы должен содержать эскизный проект?

10. Назовите виды проектных работ на стадии эскизного проектирования, касающиеся облика РН.

32

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ РАКЕТНОГО ДВИЖЕНИЯ

2.1. Структура многоступенчатой ракеты

Ракетным блоком (или ускорителем) называется каждая отдельная часть ракеты, предназначенная для разгона полезной нагрузки. Масса ракетного блока состоит из массы конструкции и массы топлива.

Ступенью называется соединение ракетных блоков с полезной нагрузкой.

Полезной нагрузкой первой ступени ракеты считается вторая ступень, для второй - третья и т.д. Полезной нагрузкой последней ступени ракеты считается груз, выводимый на заданную орбиту.

В некоторых источниках ступень называют субракетой [9,11]. На рис. 2.1 представлена схема двухступенчатой ракеты с после-

довательным соединением ракетных блоков (схема "тандем").

Вторая ступень

(полезная нагрузка первой ступени)

Первая ступень

Рис. 2.1. Двухступенчатая ракета с последовательным соединением ракетных блоков

33

На рис. 2.2 представлена схема со сбрасываемым корпусом хвостового отсека совместно с боковыми двигателями [72].

Рис. 2.2. Ракета со сбрасываемым корпусом хвостового отсека совместно с боковыми двигателями

Отделяющиеся в полете двигатели ещё называют отделяемыми бустерными приставками [36] или вырожденными ускорителями [40]. Такая схема была реализована при создании американской баллистической ракеты "Атлас" и условно называлась «полутораступенчатой». На базе этой БР была создана РН для запуска КА «Джемини».

На рис. 2.3 представлена схема двухступенчатой ракеты с параллельным соединением ракетных блоков (схема "пакет"). Такая схема реализована на ракете Р-7, ракете-носителе "Энергия М" и др.

Ракетные блоки первой ступени

Полезная нагрузка

Ракетный блок второй ступени

Рис. 2.3. Двухступенчатые ракеты с параллельным соединением ракетных блоков

Следует отметить, что второй ступенью ракет с параллельным соединением ракетных блоков (при схеме с одновременным запуском двигателей всех ракетных блоков при старте) считается центральный блок без части топлива, которое было выработано из центрального блока до отделения боковых блоков.

34

На рис. 2.4 представлена схема трехступенчатой ракеты с параллельным соединением ракетных блоков первой и второй ступеней и последовательным соединением ракетного блока третьей ступени (схема "смешанное соединение" или «трехступенчатый пакет»). Такая схема реализована на ракетах-носителях "Восток", "Союз" и др.

Полезная нагрузка

(под головным обтекателем) Ракетный блок

второй ступени

Рис. 2.4. Трехступенчатая ракета со смешанным соединением ракетных блоков

Космический разгонный блок совместно с полезной нагрузкой образует последнюю ступень ракеты-носителя (третью, четвертую или пятую – в зависимости от количества нижних ступеней). Он может соединяться с ракетным блоком нижней ступени так же, как и обычные ракетные блоки, или располагаться в составе космической головной части. Например, разгонный блок «Фрегат», который используется для выведения некоторых типов полезной нагрузки в составе ракеты-носителя «Союз», располагается под головным обтекателем (совместно с полезной нагрузкой).

2.2. Относительные характеристики масс составных частей ракеты

На рис. 2.5 приведена схема, иллюстрирующая составные массы ракеты. С помощью этой схемы упрощается понимание сущности преобразований для определения соотношений масс ракеты, которые представлены ниже.

35