Выбор конструктивно-компоновочной схемы ракеты

Конструктивно-компоновочная схема

 

После анализа технического задания, необходимо выбрать конструктивно-компоновочную схему БР, состав элементов этой ККС (отсеков и агрегатов), выбрать материалы отсеков, ракетное топливо и тип заряда, оценить целесообразность применения того или иного технического решения.

От выбора конструктивно-компоновочной схемы существенно зависят масса и дальность проектируемой ракеты.

Тип ракеты - ракета баллистическая;

Число ступеней - 1;

Конструктивно-компоновочная схема БР:

Ступень 1:

- Головной отсек;

- Приборы управления;

- Приборный отсек;

- Заряд ТТ;

- РДТТ;

- Хвостовой отсек;

 

Описание элементов ККС

 

1. Головная часть.

Первоначально необходимо выбрать форму головной части. Наиболее часто применяемыми являются следующие формы головных частей:

а) конические

б) конические со сферическим притуплением

в) конические со сферическим притуплением и расширяющимся коническим стабилизатором

г)  цилиндро-конические со сферическим притуплением и коническим стабилизатором

От формы ГЧ будут зависят аэродинамические характеристики как самой ГЧ, так и всей ракеты. Основная задача выбора формы ГЧ состоит в том, чтобы снизить ее аэродинамический нагрев при движении в плотных слоях атмосферы на пассивном участке, так как при этом на ГЧ, движущуюся с большими скоростями, действует большой скоростной напор.

Из представленных выше вариантов выбрана коническая форма ГЧ со сферическим притуплением, так как при одинаковой скорости и высоте полета тепловой поток к поверхности ГЧ с притупленным носком меньше, чем к поверхности ГЧ с заостренной вершиной.

Головная часть состоит из корпуса, наконечника и теплозащитного покрытия.

Корпус ГЧ предназначен для размещения боевого заряда и предохранения его от высоких температур в полете. Он состоит из оболочки, подкрепленной шпангоутами. Задний торцевой шпангоут служит для крепления ГЧ к корпусу приборного отсека ракеты при помощи пироболтов (если ГО отделяемый) и направляющих штырей. Направляющие штыри служат для повышения точности центровки стыкуемых отсеков друг относительно друга при сборке. К переднему торцевому шпангоуту крепится краевой шпангоут силовой арматуры наконечника. Если необходимо, то могут устанавливаться промежуточные шпангоуты, которые служат для увеличения жесткости корпуса, работающего на устойчивость. Задний торец корпуса закрывается герметичным днищем, которое крепится на промежуточном шпангоуте при помощи болтового соединения. В днище имеется люк для снаряжения ГЧ. Электрическая связь заряда с системой управления ракеты осуществляется соединительными штепсельными разъемами, установленными на днище корпуса ГЧ.

Наконечник предназначен для уменьшения воздействия тепловых потоков на корпус ГЧ при движении в плотных слоях атмосферы за счет увеличения длины ламинарного участка потока, обтекающего корпус ГЧ.

ТЗП: Если требуется, то на боковую поверхность корпуса наносится ТЗП для предохранения металлического корпуса ГЧ от воздействия высоких температур в полете.

2. Устройство отделения головной части

К системе отделения ГЧ предъявляются следующие требования:

· Безотказное отделение ГЧ с приданием минимума возмущений

·   Компактность и малая масса

·   Надежное крепление ГЧ к корпусу ракеты

·   Простота и безопасность эксплуатации

В качестве устройства отделения ГО выбраны противосопла РДТТ. Это довольно компактная, обладающая приличным быстродействием и надежностью работы система. Она обеспечивает небольшой (по сравнению, к примеру, с расталкивающим устройством отделения), разброс конечной скорости. Принцип работы основан на подборе такой площади проходных сечений противосопел, чтобы при определенном угле наклона их к оси ракеты обеспечить в момент подачи команды на подрыв пироболтов осевую тягу больше тяги самого двигателя и обратную направлению ее действия.

3. Приборы управления

Приборы управления предназначены для осуществления процесса управления ракетой на протяжении всего активного (а в случае неотделяемой головной части, и пассивного) участка траектории БР путем выработки точных и своевременных команд, передаваемых на органы управления. Система управления - инерциальная со спутниковой коррекцией. Выбор осуществляется согласно современным разработкам, которые позволяют увеличить точность стрельбы, существенно не увеличивая массы ракеты.

4. Приборный отсек

В приборном отсеке находятся:

· приборы системы управления

·   приборы системы наведения

·   источники питания.

Стыковка ГЧ с приборным отсеком осуществляется через передний торцевой шпангоут приборного отсека и стыковочный шпангоут ГЧ. Болты устанавливаются с наружной стороны ракеты через люки, закрываемые крышками. Задним торцевым шпангоутом приборный отсек крепится к двигателю при помощи крепежных элементов и направляющих штырей.

5. Заряд твердого топлива

Заряд твердого топлива (ТТЗ) содержит в своем составе как компоненты горючего, так и компоненты окислителя. Может быть вкладным или скрепленным, а также иметь различную форму поперечного сечения. От начальной формы поперечного сечения зависит конфигурация и величина площади поверхности горения заряда в каждый момент времени. Подбором формы заряда обеспечивают требуемый закон изменения тяги двигателя.

6. Твердотопливный двигатель

Двигатель нормальной схемы, состоит из:

· Корпуса

·   Заряда ТТ

·   Воспламенительного устройства

·   Соплового блока.

Корпус РДТТ представляет собой цилиндрическую оболочку с двумя эллиптическими днищами. Корпус является силовым элементом конструкции двигателя и целиком воспринимает давление в камере сгорания, т.к. ТЗП большой роли в восприятии нагрузок не играет.

Воспламенительное устройство предназначено для воспламенения твердотопливного заряда и располагается в центральном отверстии переднего днища двигателя. Такое расположение обеспечивает равномерный прогрев поверхности топливного заряда продуктами горения пиротехнического состава и позволяет получить более плавное нарастание давление в КС.

Воспламенитель состоит из корпуса, центральной трубки, пиропатрона, основного и промежуточного зарядов. Корпус выполнен из алюминиевого сплава. Данный материал отвечает основным требованиям, предъявляемым к конструкции корпуса воспламенителя: не разрушаться от внутреннего давления со взрывом, сохранять свою конструкцию до конца работы воспламенителя и сгорает во время горения топливного заряда. Боковая и донные стенки корпуса имеют отверстия. Собранный корпус помещен в герметизирующую оболочку из алюминия.

Воспламенительное устройство крепится к днищу двигателя при помощи крепежного элемента.

Органы управления: поворотное сопло с управлением по двум каналам - сопло с двойным упругим уплотнением. Управление осуществляется при помощи рулевых машинок. Управление по крену осуществляется 4-мя двойными сопловыми блоками, работающими на сжатом газе. Ими же БР управляется и на пассивном участке, причем по каналам тангажа, рыскания и крена.

7. Хвостовой отсек

Необходим для защиты соплового аппарата двигателя от набегающего воздушного потока на малых высотах при ненулевых углах атаки, снижая аэродинамическое сопротивление ракеты. Также имеется возможность использования отсека для установки ракеты на пусковом столе. С точки зрения обеспечения минимальной массы - наиболее выгодным является материал, имеющий максимальную удельную жесткость, т.к. необходимо обеспечить устойчивость конструкции. По форме ХО выполняется цилиндрическим. На корпусе в районе рулевой машины для доступа к ней расположен люк с крышкой. Передний торцевой шпангоут уголкового типа предназначен для стыковки ХО с корпусом двигателя.