Принципы выбора конструктивно-компоновочной схемы ракеты

Общие сведения о конструктивно-компоновочной схеме ракеты

При проектировании ракет принято разрабатывать конструктивно-компоновочные схемы (ККС), которые должны удовлетворять предъявляемым к ракетам требованиям (вопрос №7 темы №6 раздела №4, основные требования, предъявляемые к ракетам и ракетным комплексам).

Под конструктивно-компоновочной схемой обычно понимают принципиальную схему, определяющую конструктивные решения отдельных элементов систем, агрегатов и ракеты в целом, их взаимное расположение, способы их соединения и разделения в полете, количество ступеней, силовую схему, боевые возможности, условия эксплуатации и технологию производства.

В каждом конкретном случае в зависимости от назначения и типа ракеты, состава полезной нагрузки, типа двигателей и применяемого топлива, типа системы управления, вида, старта, типа пусковой установки и других факторов конструктивно-компоновочная схема ракеты имеет свои особенности.

Конструктивно-компоновочные схемы должны:

- отражать новейшие достижения науки в области ракетной техники и технологии производства ракет;

- обеспечивать минимальные затраты на производство;

- позволять максимально использовать стандартизированные узлы, агрегаты, материалы;

- учитывать технические возможности экспериментальной и производственной базы.

Геометрические и массовые характеристики ракеты во многом зависят от грамотной, хорошо проработанной конструктивно-компоновочной схемы, которая в свою очередь определяет эксплуатационные и боевые свойства ракеты и боевого ракетного комплекса (БРК) в целом.

Выбор конструктивно-компоновочной схемы заключается в разработке конструктивной схемы ракеты и выборе ее компоновочной схемы.

В процессе разработки конструктивной схемы ракеты обоснованно определяется:

- количество ступеней ракеты, способ их соединения, типы соединительных отсеков и основные элементы их конструкции, типы систем разделения ступеней;

- тип головной части и основные элементы ее, способ крепления головной части к корпусу ракеты, тип системы отделения ее в полете;

- основные элементы конструкции приборного отсека и способ размещения приборов на борту ракеты;

- тип топливных баков и основные элементы их конструкции, тип систем наддува баков при старте и в полете;

- тип и схема ракетного двигателя каждой ступени, способ крепления его к корпусу;

- основные элементы конструкции хвостовых и переходных отсеков, способы крепления и отделения в полете сбрасываемых хвостовых отсеков;

- типы органов управления и их приводов, способы крепления к корпусу ракеты (ступеней);

- тип старта ракеты и конструктивные мероприятия, обеспечивающие его.

Одновременно с разработкой конструктивной схемы ракеты решается задача компоновки ее основных элементов, при этом различают:

- конструктивно-массовую компоновку;

- аэродинамическую компоновку.

Под конструктивно-массовой компоновкой понимают выбор такого относительного размещения основных элементов конструктивной схемы, при котором обеспечиваются желаемое положение центра масс в течение полета на активном участке траектории, благоприятное с точки зрения условий функционирования размещение приборов управления полетом, минимальная длина бортовой кабельной сети, трубопроводов бортовых систем и т.д.

Для перемещения центра масс вперед (в сторону головной части) на ракете с ЖРД компоненты топлива с большей плотностью и большей общей массой располагают впереди по отношению к более легкому компоненту. По этой причине, как правило, баки окислителя располагаются впереди баков горючего. Для перемещения центра давления назад на первых ступенях применяют неподвижные или откидные решетчатые стабилизаторы, конические хвостовые отсеки.

Отметим, что использование любой меры изменения положения центра масс и центра давления приводит к изменению других характеристик ракеты, в частности, к увеличению пассивной массы. Поэтому только всесторонняя оценка с учетом действия всех факторов должна окончательно определить целесообразность принятия той или иной меры. Компоновка ракеты оказывает влияние на конструкцию элементов боевого ракетного комплекса; точно так же можно сказать, что и условия эксплуатации ракеты в составе боевого ракетного комплекса оказывают влияние на ее компоновку. Так, например, в случае неподвижных стабилизаторов или конических отсеков при пусках из шахтной пусковой установки (ШПУ) или транспортно-пускового контейнера (ТПК) все это приводит к увеличению габаритов пусковой установки и изменению конструкции транспортно-перегрузочных агрегатов.

Жесткие требования предъявляются к размещению приборов системы управления, ибо они наиболее чувствительны к влиянию вибраций и температур на точность их работы. Наибольшее распространение в современных ракетах получило размещение приборов и элементов системы управления в приборном отсеке, который располагается после ГЧ или на боевой ступени. При этом в целях уменьшения пассивной массы верхних ступеней приборы, которые обеспечивают полет только одной ступени, размещаются на данной ступени. Для этого же хвостовые отсеки верхних ступеней выполняются сбрасываемыми. Все подобные меры приводят к увеличению дальности и массы полезной нагрузки (при одинаковой дальности).

Аэродинамическая компоновка ракеты проводится с целью уменьшения аэродинамического сопротивления ракете и обеспечения необходимого запаса аэродинамической устойчивости в полете на активном участке траектории, что достигается смещением назад центра давления ракеты за счет перераспределения аэродинамических сил по длине ракеты путем подбора внешних форм отсеков, установки стабилизаторов и др.

С этой целью отсеки, как правило, имеют круговое сечение. На корпусе следует исключать выступающие пасти агрегатов ракеты или сводить их к минимуму. Все это способствует уменьшению аэродинамического сопротивления и нагрева, позволяет достигать заданной скорости в конце активного участка траектории при меньшей массе топлива.

Дата добавления: 2014-01-07