3.4. Конструкция межбакового отсека

Межбаковый отсек – это переходной отсек, служащий для соединения в одно целое топливных баков одноступенчатой ракеты или ракетного блока многоступенчатой ракета. Межбаковый отсек может использоваться для размещения приборов и аппаратуры (рис. 5.2) или для обеспечения межбаковой изоляции (рис. 5.3), или может вообще отсутствовать при совмещенном днище.

Корпус межбакового отсека (рис. 5.14а) имеет конструкцию, характерную для отсека, нагруженного распределенными усилиями, и состоит из обшивки, промежуточных и торцевых шпангоутов и стрингеров, образующих поперечный и продольный силовые наборы соответственно (характерная конструкция стрингерно-шпангоутного типа).

Продольный набор корпуса межбакового отсека располагается, в основном, на внутренней стороне обшивки (рис. 5.14б), что предпочтитель­но с точки зрения аэродинамики, нагрева конструкции в полете и условий нагружения участков стрингеров, примыкавших к торцевым (стыковочным) шпангоутам в виде фланцев. Существуют также конструкции, у которых стрингеры расположены снаружи (рис.5.14в). Для более равномерного распределения нагрузки на конструкцию и повышения жесткости стрингерно­го узла фланец стыковочного шпангоута чаще всего подкрепляют фитингами, которые крепятся к стрингерам и обшивке. Промежуточные шпангоуты соеди­няются со стрингерами, но их крепление к обшивке необязательно (рис. 5.14б).

Рис. 5.14. Конструктивно-силовая схема корпуса межбакового отсека:

а – общий вид; б, в – внутренний и наружный продольные наборы;

г – схема люка; 1 – стрингер; 2 – шпангоут стыковочный; 3 – шпангоут промежуточный; 4 – обшивка; 5 – крышка люка; 6 - окантовка

3.5. Конструкции хвостового отсека

Хвостовой отсек, переходной отсек первой ступени, служит для размещения двигателей, систем и агрегатов ДУ, а также для установ­ки ракеты и восприятия нагрузок от стартового устройства и несет стабилизаторы, если они предусмотрены конструкцией.

Корпус хвостового отсека по направлению передачи усилий стартового устройства имеет дополнительные, достаточно жесткие продольные элемента. При этом геометрические размеры и конструктивно-силовая схема корпуса определяются:

- количеством, типом, способом крепления и взаимной компоновкой двигателей,

- необходимостью защиты сопел двигателей от ско­ростного напора,

- способом управления полетом РЛА,

- количеством и месторасположением стартовых опор или силовых связей ракетных блоков в схеме "пакет",

- типом связей "Земля-борт",

- условиями исключения соударения ракеты со стартовыми сооружениями или ра­кетных блоков между собой при продольном разделении ступеней,

- проклад­кой основных магистралей подачи компонентов топлива к двигателям.

Кроме того, хвостовой отсек на кормовом срезе снабжается приемлемой конструкцией огневой донной защиты, предотвращающей проникновение внутрь отсека горячих газов, исходящих из сопел двигателей и отражающихся от старто­вого устройства. Все перечисленные устройства приводят к усложнению конструктивно-силовой схемы хвостового отсека (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Схема крепления ракеты на стартовом сооружении

с помощью переходной рамы: 1 – корпус хвостового отсека ракеты;

2 – переходная рама; 3 – пусковое устройство; 4 – плоскость разделения

при старте ракеты; 5 – замок

По форме корпус хвостового отсека может быть цилиндрическим или в виде усеченного конуса, расширяющегося или сужающегося к кормовому сре­зу ракеты. Он может иметь длину, обеспечивающую полное закрытие сопел, либо может быть укороченным, прикрывающим сопла лишь частично (рис. 5.16). Хвостовые отсеки в виде усеченного конуса, расширяющегося (сужающегося) к кормовому срезу ракеты, применяются в том случае, когда поперечный размер ДУ больше (меньше) диаметра корпуса ракеты. Кроме то­го, расширяющийся конический хвостовой отсек способен придать ракете достаточную степень статической устойчивости. В этом случае не требу­ется установки специальных стабилизаторов. Увеличение внешнего диаметра нижнего опорного шпангоута хвостового отсека повышает устойчи­вость ракеты на пусковом устройстве.

Рис. 5.16. Конструктивно-силовые схемы хвостовых отсеков, имеющих нормальную длину (а) и укороченных (б): 1 – корпус; 2 – силовая рама крепления ДУ; 3 – ДУ; 4 – стабилизаторы; 5 – донная защита

В конструкцию хвостового отсека входят рама крепления двигателей (рис. 5.17), на которую передаются также нагрузки от стабилизаторов и узлов стартовых опор. По конструкции хвостовой отсек состоит из трех каркасных корпусов:

- внешнего, который воспринимает стартовые нагрузки,

- кольцевой рамы, к которой крепятся двигатели,

- соединенного с кольцевой рамой ко­нического переходника крепления донной защиты (рис. 5.18).

Рис. 5.17. Принципиальная схема корпуса хвостового отсека

первой ступени ракеты с восемью двигателями:

а – кольцевое расположение двигателей; б – крестообразное;

р – плоскость опорных пят

Особенностью силового нагружения внешнего корпуса хвостового отсека является то, что кроме осевых сил и изгибающих моментов на него действуют внешнее газо­динамическое давление, обусловленное взаимодействием струи работающих двигателей между собой и со стартовым оборудованием, и нагрузки, вызван­ные акустическим полем газовой струи. Это нагружение хвостового отсека приводит к необходимости усиления элементами продольного силового набо­ра, который рассчитывается с учетом внешнего избыточного давления. В ко­ротких хвостовых отсеках над опорными пятами располагают усиленный стрингер или фитинг с необходимой площадью сечения на всю длину корпу­са. В этом случае распределение силы осуществляется на корпусе последующего отсека. Если хвостовой отсек имеет значительную длину, то с помощью фитингов и усилением обшивки в зоне приложения сосредоточен­ной нагрузки силу распределяют по его длине.

Рис. 5.18. Конструктивное исполнение донного теплозащитного экрана и уплотнения двигателя: 1 – внешний слой экрана; 2 – средний слой;

3 – силовая оболочка; 4 – эластичный уплотняющий элемент

На внешнем корпусе хвостового отсека на многих ракетах устанавливаются обтекатели сопел двигателей для уменьшения нагрузок на сопла и рулевой привод (при использовании двигателя для управления полетом). Хвостовые отсеки с цилиндрическим корпусом имеют стабилизаторы, которые располагаются на внешнем корпусе в наиболее жестких местах, например, на шпангоутах или силовой раме. Конструктивно многие узлы корпуса хвостового отсека соответствуют конструкции переходного отсека.

Донную защиту применяют в хвостовых отсеках с замкнутым объемом и при выборе ее исходят из:

- условия обеспечения ее минимальной массы,

- ха­рактера и направления действия нагрузок,

- структуры двигательной установ­ки,

- влияния формы днища на газодинамические характеристики ракеты.

Конструкция силовой части днища представляет собой обшивку, подкреплен­ную радиальным и кольцевым силовым набором, а для днищ большой поверх­ности – трехслойную оболочку клепаной или сварной конструкции. Наиболее сложным узлом в конструкции днища является узел сопряжения его с двигателем (рис. 5.18 и 5.19).

Рис. 5.19. Конструктивное исполнение уплотнения между донной защитой и

а – неподвижным, б – поворотным двигателями:

1 – днище; 2 – сопло двигателя; 3 – эластичный элемент; 4 – экран на двигателе; 5 – уплотняющий элемент; 6 – направление отклонения двигателя

5.6. Конструктивные особенности двигательных отсеков

Двигательный отсек представляет собой часть ракеты (ступени), в которой расположен ракетный двигатель и связанные с ним установки, системы и агрегаты (рис. 5.4). Так как двигатель может находиться в различных частях корпуса ракеты и даже вне корпуса или может быть утоплен в баке, то двигательные отсеки оказывают сильное влияние на конструк­тивные особенности РЛА, связанные с наличием различных типов двигательных установок, их креплением, эксплуатацией, расположением и т.п.

В зависимости от конструктивных особенностей двигательных отсеков различают РЛА с двигательными отсеками в ниж­ней части ракеты, в верхней части ракеты и в средней ее части. Двига­тельные отсеки могут быть нагруженными, когда несущий корпус восприни­мает нагрузки от реакций пусковой установки, и ненагруженными, когда корпус является просто капотом двигательной установки, создающим внеш­ние обводы корпуса РЛА.

На схеме (рис. 5.20) представлена классификация двигательных отсеков и РЛА по конструктивно-компоновочным признакам двигательной установки.