Компоновочные схемы многоступенчатых ракет

По компоновочной схеме многоступенчатые ракеты могут быть выполнены: с поперечным делением ступеней, с продольным разделением ступеней, комбинированные.

1. С поперечным делением ступеней (схема «тандем», рис. 2.4).

Схема тандем имеет последовательное расположение ракетных частей ступеней. Ракетные блоки, входящие в состав ракетных частей ступеней, комплектуются, как правило, всеми отсеками, агрегатами, системами и элементами, присущими одноступенчатой ракете. Между собой ракетные части соединяются одним поясом силовых связей, имеющим вид фланцевого стыка, раскрывающегося в процессе разделения ступеней.

Разделение ступеней схемы тандем сводится к осевому отбросу отработавшей ракетной части по схеме холодного или горячего разделения.
Холодное разделение ступеней это отделение отработавшей части под действием силы тяги специальных двигателей отделения, начинающих работать после выключения двигателей предыдущей ступени и раскрытия замков.

При этом двигатель последующей ступени не включится до отхода отделяемой ракетной части на безопасное расстояние с целью исключения влияния струи. В процессе холодного разделения возможен неуправляемый полет ракеты. Горячее разделение ступеней это отвод последующей ступени от отработавшей ракетной части под действием силы тяги собственного двигателя после раскрытия замков связей. При этом двигатель последующей ступени

запускается, как правило, при работающем двигателе отделяемой ракетной части, а раскрытие замков связи происходит при спаде тяги двигателя отделяемой ракетной части и росте тяги двигателя последующей ракетной ступени. Неуправляемый участок полета при горячем разделении ступеней практически отсутствует. Характерной особенностью горячего разделения ступеней является силовое и тепловое воздействие факела струи последующей ступени на конструкцию ракетной части предыдущей, а также на торец донной части отделяемой ступени. Следует иметь в виду, что разделение ступеней ракеты весьма ответственный участок полета ракеты, он требует большого количества расчетных работ с последующим экспериментальным подтверждением.

Корпуса хвостовых отсеков последующих ступеней ракеты, собранной по схеме тандем, воспринимают большие осевые сжимающие нагрузки в процессе полета предыдущей ступени и практически не нагружены при полете последующей ступени. С учетом этого они являются пассивными элементами конструкции, которые после отброса ракетной части предыдущей ступени также могут быть сброшены для уменьшения конечной массы последующей ступени. Их отброс либо совпадает с моментом разделения ступеней, либо происходит несколько позже; в последнем случае возмущения при разделении ступеней и сбросе пассивных масс конструкции разносятся по времени, что приводит к меньшей потребной эффективности органов управления (ОУ) последующей ступени.

Большинство космических и военных ракет-носителей представляют собой двух- или трехступенчатые ракеты последовательной компоновки. Космическая ракета «Сатурн-5» (использовалась с 1967 по 1973) и баллистическая ракета «Титан-II» представляют собой примеры такой компоновки.

2. С продольным разделением ступеней (схема «пакет» рис. 2.5.).

Схема пакет имеет параллельное расположение ракетных частей ступеней, которые соединяются в двух силовых поясах верхнем и нижнем. Ракеты по схеме пакет могут иметь либо последовательный, либо одновременный запуск двигательных установок.

Схема пакет с последовательным запуском ступеней аналогична схеме тандем; при этом схема холодного разделения для нее теряет смысл, так как уже при горячем разделении отсутствует необходимость в защите конструкции в ракетной части предыдущей ступени от силового и теплового воздействия струи двигателя предыдущей.

Схема пакет с одновременным запуском ступеней характеризуется включением двигателя последующей ступени в момент старта ракеты, для чего двигатель последующей ступени имеет увеличенный ресурс времени работы, а ее ракетная часть увеличенный запас топлива.

Достоинством этой схемы является контролируемый в момент старта запуск двигателей всех РБ, что в общем случае обеспечивает повышение полетной надежности ракеты, т.к. при отказе одного из двигателей в процессе их запуска происходят сброс схемы и отмена старта.

Разделение ступеней для схемы пакет сводится к боковому отводу отработавшего РБ от ступеней, продолжающих (начинающих) работу по трем принципиальным схемам: с разворотом относительно верхнего или нижнего пояса связей или с параллельным отводом боковых блоков.

Носители американского «Шаттла» и российского «Союза» представляют собой пример параллельной компоновки, в которой ускорители и двигатели основной ступени работают одновременно в течение первых нескольких минут полета, после чего ускорители сбрасываются, а основная ступень выходит на орбиту. Уникальная полутораступенчатая компоновка использовалась в американской ракете «Атлас» (она создавалась как баллистическая ракета, а теперь применяется для космических запусков), которая имеет два ускорителя (сбрасываемые через несколько минут после старта) и один маршевый двигатель, которые питаются из общих топливных баков.

3. Комбинированные представлены на рис.2.6.

Таблица 1.1

Общие тактико-технические характеристики ракетного оружия

ракеты	масса	длина	дальность действия
противотанковые управляемые	6 - 30 кг	0,65 - 1,5 м	75 - 4000 м
тактические	1,5 - 2,4 т	6 - 8 м	8 - 100 км
зенитные управляемые	8 - 7000 кг	1 - 14 м	3,6 - 400 км
оперативно-тактические	4,5 т и более	до 10 м	40 - 1000 км
стратегические	15 - 200 т	9 - 20 м	1 - 12 тыс. км

Рис.1.1.Баллистическая ракета в полете

Рис.1.2. Баллистическая ракета с отделяющейся головной частью

Рис.1.3.Современная баллистическая ракета в полете

Классификация поколений МБР

Таблица 1.2

Поколение ракет	Примеры ракетной техники	Классификационные признаки поколения
I	Р-1, Р-7(А), Р-9(А), Р-16	Наземные стационарные пусковые устройства («столы»), первые ШПУ, наведение по «жёсткой» траектории, автоматы наведения, радиокоррекция на активном участке траектории.
II	РТ-2, УР-100М, Р-36	Переход к размещению ракет в ШПУ типа «ОС», появление ракет на твёрдом топливе, ТПК, ТГС в качестве чувствительных элементов СУ, электронные счётно-решающие устройства, комплексы преодоления ПРО, внедрение АСБУ и К.
III	УР-100Н, УР-100У, Р-36М	БЦВК, разделяющиеся ГЧ индивидуального наведения, наведение по «гибкой» траектории, сопряжение с ЦАСБУ и К.
IV	Р-36МУ, УР-100НУ, РТ-2ПМ, РТ-23У	Возможность мобильного базирования, усовершенствованная СУ, БЦВК, система преодоления ПРО, терминальный метод наведения, маршрутная идеология мобильного базирования.
V	РТ-2ПМ2	Унификация метода базирования, сокращённый период нахождения на АУТ, аэробаллистические боевые блоки, возможность реализации небаллистических траекторий, СУ на новых принципах, площадная идеология мобильного базирования.

Дата добавления: 2014-01-07