Конструктивно-компоновочные схемы ракет

Классификация ракет

Баллистические ракеты классифицируются по ряду признаков, основные из которых:

- область применения;

- место пуска и цели;

- тип двигателя (источника);

- тип конструкции (число ступеней);

- способ управления (по типу системы управления);

- силовая схема.

По области применения баллистические ракеты делятся на стратегические и тактические. В некоторых источниках, еще как класс выделяются оперативно-тактические (ракеты в системах противовоздушной обороны и противоракетной обороны).

Стратегические ракеты подразделяются на:

- баллистические ракеты малой дальности (но они уже сокращены);

- баллистические ракеты средней дальности;

- межконтинентальные (дальней дальности) баллистические ракеты.

По месту пуска и цели делятся на земля-земля, земля-воздух, воздух-воздух, воздух-земля.

По типу двигателя:

- химические (ЖРД, РДТТ, ГРД);

- ядерные;

- электроракетные.

По типу конструкции (числу ступеней):

- одноступенчатые;

- многоступенчатые (система тандем, система пакет, система комбинированная (гибридная)).

По способу управления (по типу системы управления):

- неуправляемые;

- управляемые (автономная система управления, телеуправление, самонаведение, комбинированная система управления).

По силовой схеме:

- несущими баками;

- со встроенными баками.

Проследить историю развития ракет, и как следствие историю развития классификаций ракет позволит таблица 1.2.

Первые два признака классификации (область применения и место пуска и цели) ясны из названия и пояснений не требуют.

Рассмотрим более подробно последующие признаки классификации баллистических ракет.

Начнем с классификации - по типу двигателя. В ракетных двигателях возможно использование трех видов энергии: хими­ческой, ядерной и солнечной. Химическую энергию выделяют вещества в про­цессе реакции окисления (сгорания) или разложения. Ядерную энергию можно получить путем деления ядер тяжелых или путем синтеза легких элементов.

Химические ракетные двигатели используют в качестве топлива компо­ненты, обладающие необходимым для горения запасом горючего и окислителя. Они делятся на жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), работающие на жид­ком топливе, подаваемом в камеру сгорания из баков; ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ), в которых топливо находится непосредственно внутри камеры сгорания, и смешанные (гибридные) двигатели, работающие на твердожидком топливе. Значительное возрастание удельного импульса тяги ракетных двигателей может быть достигнуто при использовании ядерных ис­точников энергии и при электроракетных способах создания реактивной тяги. Такими двигателями являются ядерные ракетные двигатели и электроракетные двигатели.

В ядерных ракетных двигателях (ЯРД) тяга создается в результате истече­ния из сопла рабочего тела (теплоносителя), нагреваемого в ядерном реакторе.

Электроракетные двигатели можно разделить на две группы: плазменные и ионные.

В плазменных ракетных двигателях (ПлРД) реактивная тяга создается пото­ком плазмы, образуемой в результате нагрева газа до высоких температур (бо­лее 5000 К). Для ускорения плазмы в плазменных двигателях применяется маг­нитное поле.

В ионных ракетных двигателях (ИРД) реактивная тяга создается потоком ионов, ускоряемых с помощью электростатического поля (поэтому такие двига­тели иногда называются также электростатическими ракетными двигателями). Для получения потоков ионов могут применяться плазменные или радиоизо­топные источники ионов. Из всех рассматриваемых типов ракетных двигателей ионные двигатели имеют наивысший удельный импульс (наименьшие расходы массы топлива на 1 Н тяги).

Общим недостатком электроракетных двигателей (особенно ионных) явля­ется малая создаваемая ими абсолютная тяга. В связи с этим они могут эффек­тивно применяться, главным образом, в системах ориентации искусственных спутников и космических кораблей, коррекции их скорости или траектории, а также для длительного разгона и торможения космических кораблей при меж­планетных полетах.

Более детальное знакомство с ракетными двигателя и их классификациями будет рассмотрено в материалах темы № 8 «Двигательные установки баллистических ракет».

Теперь рассмотрим более подробно классификацию баллистических ракет по типу конструкции (числу ступеней). Ракета состоит из двигательной установки (двигателя и топливного отсека), систем управления и наведения, полезной нагрузки и некоторых вспомогательных систем. Конструктивно эти элементы входят в состав ступени ракеты.

Если большую ракету сделать одноступенчатой, то по мере расходования топлива всю освободившуюся часть топливных баков придется перемещать вместе с ракетой. Это приводит к уменьшению эффективной полезной нагрузки, которую может нести ракета. Поэтому конструкторы пошли по пути создания большой ракеты в виде объединения нескольких отдельных ступеней, каждая со своей двигательной установкой, системой управления и другими обеспечивающими системами. Каждая ступень оптимизирована для соответствующего участка траектории полета ракеты и сбрасывается после полного выгорания топлива. Обычно, мощная и тяжелая первая ступень используется в качестве ускорителя для подъема ракеты в плотных слоях атмосферы, поэтому в зависимости от конструкции, ракеты делятся на одноступенчатые и многоступенчатые (составные).

Причем одноступенчатая ракета состоит из отсеков. Многоступенчатые ракеты, как правило, имеют две или три ступени, при этом каждая ступень обычно имеет одинаковые по назначению отсеки. Компоновочные схемы многоступенчатых ракет более подробно рассмотрены в материалах третьего вопроса «Конструктивно-компоновочные схемы ракет» нашего занятия.

Перейдем к более полному рассмотрению классификации ракет по способу управления (по типу системы управления).

Важной составной частью ракеты являются системы управления и наведения. Управление полетом ракеты осуществляется небольшими рулевыми двигателями или путем изменения направления вектора тяги основного двигателя.

В РДТТ соединение корпуса и сопла может быть выполнено из множества тонких слоев стали и жаростойкой резины, что позволяет соплу поворачиваться на несколько градусов в любом направлении. С помощью одного или двух гидроприводов сопло отклоняется, изменяя направление вектора тяги. Приводы используют энергию небольшого турбонасосного агрегата, работающего на продуктах разложения гидразина. В некоторых РДТТ горячий газ (от небольшого вспомогательного двигателя) подается через несколько клапанов, расположенных по окружности в расширяющейся части сопла. При закрытии одного или нескольких клапанов происходит изменение направления основной струи и, соответственно, вектора тяги.

ЖРД устанавливают в поворотных цапфах или в карданом подвесе, что позволяет поворачивать двигатель целиком.

Система наведения определяет положение и курс ракеты и выдает системе управления необходимые данные для управления ее полетом.
В системе наведения обычно используют гироскопы для измерения изменений в ориентации ракеты, акселерометры для измерения изменений скорости, радиоаппаратуру для определения положения ракеты и бортовой компьютер для выработки команд управления полетом. Достижения микроэлектроники позволили разработать лазерные гироскопы, в которых используется эффект Доплера для измерения вращения и ускорения.

В зависимости от наличия на борту системы управления (СУ), ракеты подразделяются на: управляемые и неуправляемые.

Неуправляемые ракеты это, как правило, ракеты тактического назначения и авиационные.

Управляемые ракеты благодаря наличию СУ, мощного боеприпаса (БП) и мощного двигателя дают возможность получить значительно большую дальность и более высокую эффективность поражения целей в сравнении с неуправляемыми ракетами.

Управляемые ракеты, в свою очередь, делятся:

- с автономной системой управления;

В данных системах все сигналы управления вырабатываются аппаратурой, размещенной на борту беспилотного летательного аппарата (БЛА). При этом аппаратура системы управления после запуска БЛА не получает извне никакой информации. Применяются в баллистических ракетах.

- с системой телеуправления;

Команды управления для этих систем вырабатываются на внешней станции наведения. Для обеспечения движения БЛА по требуемой траектории эти команды передаются на борт БЛА по каналу связи (радиоканалу, оптическому каналу, по проводной линии и т.д.). Такие системы применяются, например, для управляемых артиллерийских боеприпасов, противотанковых управляемых реактивных снарядов.

- с системой самонаведения;

В таких СУ обеспечивается автоматическое сопровождение цели бортовой аппаратурой БЛА и наведение его на цель. Применяются для зенитных ракет, ракет воздух - воздух и т.п.

- с комбинированной системой управления.

Это системы сочетающие принципы автономного управления с принципами телеуправления или самонаведения. Также они могут содержать систему коррекции траектории движения БЛА.

Последний признак классификации (по силовой схеме) ясен из названия и пояснений не требуют.

Дата добавления: 2014-01-07