- •Выбор основных характеристик и проектного облика ракеты-носителя
- •Реферат
- •1 Сбор и обработка статистических данных по ракетам-носителям заданного класса
- •2 Разработка тактико-технических требований
- •3 Определение потребной характеристической скорости
- •4 Выбор топлива
- •5 Определение массы ракетных блоков и стартовой массы ракеты-носителя
- •6 Предварительная компоновка
- •6.1 Определение предварительных габаритов ракеты
- •6.2 Компоновка отсеков ракеты-носителя
- •8 Расчет масс элементов ракеты-носителя
- •Протокол расчета масс элементов конструкций ракеты-носителя Ракетный блок первой ступени: Исходные данные:
- •Результаты расчёта масс:
- •Ракетный блок второй ступени: Исходные данные:
- •Результаты расчёта масс:
- •Ракетный блок третьей ступени: Исходные данные:
- •Результаты расчёта масс:
- •Ракетный блок четвёртой ступени: Исходные данные:
- •Результаты расчёта масс:
- •9 Расчет центровочных характеристик и моментов инерции
- •10 Обоснование и выбор бортовых систем
- •10.1 Пневмогидравлическая система ракетного блока первой ступени
- •10.2 Системы крепления и разделения составных частей ракеты-носителя
- •11 Конструкция и функционирование ракеты
- •11.1 Конструкция ракеты-носителя
- •11.2 Функционирование ракеты-носителя в полёте
- •Заключение
6 Предварительная компоновка
6.1 Определение предварительных габаритов ракеты
При разработке предварительной компоновки ракеты-носителя принято брать запас по полезной нагрузке:
,
где - коэффициент запаса по полезной нагрузке.
Тогда расчетное значение полезной нагрузки составит
т = 33000 кг.
Форма будущей ракеты в первом приближении выбирается в виде удлиненного цилиндра.
Объем РН рассчитывается как сумма объемов составных частей ракеты с полезной нагрузкой.
Расчет объема головного обтекателя
Рассчитываем объем полезной нагрузки:
,
где - средняя плотность полезной нагрузки.
В первом приближении средняя плотность полезной нагрузки принята по статистике для пилотируемых космических аппаратов, функционирующих на орбитах Земли, и равная 300 кг/м3.
Рассчитываем объем головного обтекателя:
,
где = 1,5 - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения головного обтекателя полезной нагрузкой.
Расчет объема приборных отсеков
Объем приборных отсеков следует рассчитывать только для последней ступени ракет-носителей среднего класса. Объем, занимаемый приборами на ракетных блоках первой ступени ракеты-носителя, можно не учитывать, так как для установки этих приборов достаточно места в межбаковых отсеках этих блоков.
Рассчитаем массу приборного отсека:
,
где = 0,0008- относительная масса приборного отсека по статистике;
- стартовая масса ракеты-носителя.
Рассчитаем объем приборного отсека:
,
где - - средняя плотность компоновки приборного отсека, которая для приборов системы управления верхних ступеней ракет-носителей составляет по статистике 150 кг/м3.
Расчет массы и объема топливных отсеков
Рассчитываем средние значения плотностей топлива по формуле
,
где и- плотность окислителя и горючего соответственно;
- коэффициент отношения массы окислителя к массе горючего.
По статистике = 2,7 для компонентов топлива «жидкий кислород-керосин» и= 4,5 для компонентов топлива «жидкий кислород - жидкий водород».
Объем топлива i-й ступени рассчитываем по зависимости:
,
где - масса топливаi-й ступени.
Объем топливных отсеков каждого ракетного блока рассчитываем по зависимости:
,
где - объем топливаi-й ступени;
=1,3 - коэффициент, учитывающий превышение объема топливного отсека над объемом топлива.
Результаты расчетов представлены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Объемы топливных отсеков
РБ |
ρср , кг/м3 |
mтi , кг |
Wтi , м3 |
Wтоi , м3 |
1 |
1023 |
439844 |
429,95 |
558,94 |
2 |
305 |
383678 |
1257,96 |
1635,35 |
3 |
305 |
133076 |
436,31 |
567,20 |
4 |
305 |
43122 |
141,38 |
183,79 |
Расчет объема второй ступени ракеты-носителя и суммарного объема хвостовых и переходных отсеков
Сначала рассчитаем объем ракеты-носителя:
,
где= 0,15 - статистический коэффициент, показывающий, какую долю объема занимают хвостовые и переходные отсеки от объема ракеты-носителя.
Тогда суммарный объем хвостовых и переходных отсеков составит
.
Определение предварительных габаритов ракеты-носителя
По статистике относительное удлинение ракет-носителей с последовательным соединением ступеней примем равным.
Находим предварительный диаметр ракеты:
Расчетная длина ракеты находится по следующей зависимости:
Принимаем диаметр равным D = 6,5 м и рассчитываем длину ракеты с другим диаметром:
Определение предварительных габаритов ракетных блоков первой ступени РН