Материал: Основы проектирования РН Куренков

Скачать

Заказать новую работу

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

Недостатком двухступенчатых разгонных блоков является необходимость разработки двух разгонных блоков вместо одного.

Апогейные блоки также представляют собой разновидность разгонных блоков и названы так потому, что используются в паре с основным разгонным блоком и крепятся к полезной нагрузке независимо от основного разгонного блока. Компоновочные схемы апогейного блока и космической головной части с разгонным и апогейным блоками для вывода КА «Ямал» на геостационарную орбиту представлены на рис. 16.11 [34].

Основные характеристики

 

 

Тяга, кгс

 

300

Удельный импульс, м/с

3100-3270

Число включений

 

до 7

Допустимое время полета, сут.

до 10

1

- плоскость стыка с КА;

1

-апогейный блок;

2

- переходная ферма;

2

-головной обтекатель;

3 - органы управления;

3

- КА "Ямал";

4

- бак окислителя;

4

- ферма установки КА;

5

- межбаковая ферма;

5

- разгонный блок ЛМ»

6 - бак горючего;

6

-опорный отсек;

7

– двигатель

7

- переходный отсек;

 

 

8

- ракетный блок «И»

Рис. 16.11. Апогейный блок и космическая головная часть [34]

356

Использование двухступенчатых и апогейных блоков как отдельных составных частей средств комплекса выведения полезных нагрузок на высокие орбиты оправдано тем, что масса выводимой полезной нагрузки не включает в себя массу полупустого РБ.

16.3 Методика выбора характеристик разгонного блока при модернизации ракеты-носителя

Вслучае разработки нового проекта, в котором предусматривается космический разгонный блок, ракета-носитель, как правило, проектируется целиком, и масса космического разгонного блока (блока выведения) оптимизируется в составе ракеты.

Вслучае же модернизации существующей ракеты путем установки на ней блоков выведения (рис. 16.12) неизвестной является лишь масса блока выведения.

Рис. 16.12 Варианты установки разрабатываемых блоков выведения на модернизируемых РН

Пусть поставлена задача разработать блок выведения с такими характеристиками, которые позволили бы вывести полезную нагрузку максимальной массы на заданную орбиту. При этом масса космической головной части, включающей переходник, головной обтекатель и полезную нагрузку, не должна превышать массу, на которую рассчитаны ракетные блоки всех ступеней модернизируемой РН.

357

Задача решается методом последовательных приближений. Ниже приведены методика и алгоритм решения поставленной задачи. Методика и алгоритм иллюстрируются примером модернизации двухступенчатой ракеты.

1. Задаётся масса космической головной части без головного обтекателя ( mПН ). Напомним, что головной обтекатель в расчетах сле-

дует отнести к последней, в данном случае ко второй ступени ракеты. В этом случае расчет будет производиться с некоторым запасом по массе или характеристической скорости, так как согласно статистическим данным головной обтекатель сбрасывается на участке работы второй ступени (примерно в средней части временного интервала работы этой ступени).

Пусть, например, рассматривается РН со следующими характеристиками масс: масса РБ первой и второй ступеней и переходного

отсека mБ1 mБ 2 mПер = 99,52 т, масса топлива РБ первой и второй ступеней соответственно mT 1 = 78,9 т и mT 2 = 12,8 т, масса головного обтекателя mГО = 0,6 т. Известны также удельные импульсы двигателей РБ первой и второй ступеней соответственно w1 и w2 .

Задаётся масса полезной нагрузки mПН = 2,1 т.

2.Рассчитывается потребная характеристическая скорость. Пусть Vxпот р = 9925 м/с.

3.Рассчитываются конструктивные характеристики ракетных блоков модернизируемой двухступенчатой ракеты по формуле

S

 

mБ

 

 

mK mТ

.

 

 

m

 

 

 

m

Б

T

 

m

K

 

 

 

 

 

Пусть S1 =14,8 и S2 =7,95 (с учетом массы ГО).

4.Задаётся значение конструктивной характеристики разгонного

блока по данным статистики. Пусть S3 = 6,0 (примерно как у блока выведения «Фрегат»).

5.Рассчитываются характеристики xi - отношение массы топлива ракетных блоков mT i к массе полезной нагрузки mПН :

358

x

mT1

 

78,9

37,57 ; x

 

 

mT 2

 

12,8

6,10 .

 

 

2

 

 

1

mПН

2,1

 

 

mПН

2,1

 

 

 

 

 

 

Масса топлива разгонного блока mТ 3 пока неизвестна. Она будет найдена после определения параметра x3 .

6. Составляется функция ограничений типа (8.37), в которой не-

известным является параметр x3

(остальные параметры известны):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

si

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q x V

потр w ln

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

x

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

xi

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

si

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s 1

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

s 1

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 2

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w2 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w3 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

. (16.1)

 

 

 

 

3

 

 

 

si

 

 

 

 

 

 

 

1

 

s3

 

 

x x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 s 1 xi x2

 

 

 

 

 

 

 

 

s3

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 2

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Составляются ограничения по числам Циолковского:

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

s

i

1

 

 

 

 

 

s 1

 

 

 

 

s

 

1

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ;

 

 

 

 

i 2

i

 

 

 

 

 

 

1 ;

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

s

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

s

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

s3 x3

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

i

 

i

 

 

x

 

 

1

 

 

 

 

 

 

i

i

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s 1

 

 

 

s 1

 

2

 

 

s3

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 2

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. В выражении (16.1) вместо неравенства ставится знак равенства. С помощью какой-либо компьютерной математической систе-

мы, например Mathcad, строится график функции ограничений q x3 в зависимости от изменения параметра x3 . Такой график для нашего примера, обозначенный через q1 x3 , представлен на рис. 16.13 пунк-

тирной линией. На этом графике размерность по оси ординат соответствует размерности скорости, то есть м/с. Значения по оси абсцисс - безразмерные.

9. Проводится анализ полученных результатов. В нашем примере результаты анализа следующие:

359

а) вариант модернизируемой ракеты-носителя с массой полезной нагрузки mПН = 2,1 тонн не позволяет обеспечить потребную харак-

теристическую скорость (дефицит скорости составляет примерно

270 м/с);

б) достижение потребной характеристической скорости возможно либо при уменьшении массы полезной нагрузки, либо при использовании топлива и двигателей на блоке выведения с более высоким удельным импульсом.

Рис. 16.13. Графики функций ограничений

10. Если топливо не меняется, то масса полезной нагрузки уменьшается и расчеты повторяются при новых исходных данных.

Если располагаемая характеристическая скорость ракетыносителя меньше (немного) потребной ( q x3 0 ), то масса полезной

нагрузки опять уменьшается и расчеты повторяются.

Если располагаемая характеристическая скорость ракетыносителя больше или равна потребной ( q x3 0 ), то расчет прекращают (условие по функции ограничений выполнено).

360

Смотрите также:

«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_10_Эмиль Золя для эл версии
_11_А. Франс для эл версии
_3 тема - Диффузия