Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2021-01-29 | 176 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Учебное пособие
Бийск
Издательство Алтайского государственного технического
университета им. И.И. Ползунова
2010
УДК 621.454.3(075.8)
ББК 39.62
Я 81
Рецензенты: Гл. конструктор по НИОКР ФГУП «ФНПЦ «Алтай»
к.т.н. А.В. Литвинов;
проф. каф. РД ВУАС БТИ АлтГТУ к.т.н. С.Н. Козлов
|
Конструкции и отработка ракетных двигателей на твёрдом топливе: учебное пособие / А.В. Яскин; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - 200 с.
Приведены схемные решения, используемые и перспективные материалы, характеристики, описание важнейших составных частей и узлов конструкций РДТТ, применяемых в военной и космической технике.
Рассмотрены вопросы организации отработки РДТТ, даны рекомендации по проектированию и проектному расчёту заряда РДТТ.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 160302 «Ракетные двигатели» по дисциплинам «Основы конструирования ракетных двигателей», «Отработка РДТТ» и «История ракетной техники».
УДК 621.454.3(075.8)
ББК 39.62
Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического совета Бийского технологического института.
Протокол № 7 от 01.07.2010 г.
ã Яскин А.В., 2010
ã БТИ АлтГТУ, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………..…….. | 5 |
1 КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНЫЕ СХЕМЫ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ТВЁРДОМ ТОПЛИВЕ (РДТТ)……………………………………………………………….… | 8 |
1.1 Общая характеристика РДТТ и его составных частей………. | 8 |
1.2 Физические процессы, происходящие при работе РДТТ….… | 22 |
1.3 РДТТ баллистических ракет и космических систем………… | 30 |
2 КОРПУСА РДТТ…………………………………………..…….…. | 55 |
2.1 Конструктивные схемы корпусов РДТТ………………….….. | 55 |
2.2 Корпуса РДТТ из композиционных материалов…………….. | 61 |
2.3 Металлические корпуса РДТТ………………………………… | 76 |
2.4 Сборка корпуса РДТТ с передней крышкой и сопловым блоком……………………………………………………………….… | 84 |
3 СОПЛОВЫЕ БЛОКИ РДТТ……………………………………….. | 90 |
3.1 Типовая конструкция сопла. Применяемые материалы….….. | 92 |
3.2 Сопла с переменной степенью расширения……………….…. | 94 |
3.3 Конструкции сопловых заглушек………………………….….. | 98 |
4 УЗЛЫ СИСТЕМЫ ЗАПУСКА, ОТСЕЧКИ ТЯГИ РДТТ……...… | 100 |
4.1 Узлы системы запуска двигателя………………………….….. | 100 |
4.2 Узлы отсечки тяги……………………………………………… | 105 |
5 ЗАРЯДЫ РДТТ……………………………………………...……… | 108 |
5.1 Основные конструктивные формы зарядов твёрдого топлива………………………………………………………………… | 108 |
5.2 Особенности работы торцевого заряда, прочно скреплённого с корпусом………..…………………….……. | 117 |
5.3 Бронирующие покрытия………………………………………. | 121 |
6 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РДТТ…………………………………………… | 123 |
7 ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ ПО СОЗДАНИЮ РДТТ………………………………………………. | 138 |
7.1 Организация опытно-конструкторских работ (ОКР)………... | 138 |
7.2 Этапы создания ракет и РДТТ и задачи, решаемые при проектировании……………………………………………….…. | 140 |
7.3 Структура методических документов для отработки РДТТ… | 145 |
7.4 Виды испытаний РДТТ………………………………………… | 147 |
7.5 Анализ отказов РДТТ при стендовых испытаниях…………... | 149 |
8 ОСНАЩЕНИЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ РАКЕТ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК (БРПЛ) ТВЁРДОТОПЛИВНЫМИ ЗАРЯДАМИ РАЗРАБОТКИ ФНПЦ «АЛТАЙ»…………………………………… | 155 |
8.1 Первая отечественная твёрдотопливная ракета морского базирования РСМ-45………………………………………………… | 156 |
8.2 Твёрдотопливная ракета морского базирования РСМ-52 («Тайфун»)…………………………………………………………… | 160 |
8.3 Твёрдотопливная ракета морского базирования РСМ-52В («Барк»)………………………………………………………………. | 162 |
8.4 Эффективность проведённых разработок…………………… | 167 |
8.5 О ликвидации зарядов РДТТ после завершения срока службы ракеты……………………………………………………….. | 169 |
8.6 Применение флегматизирующих покрытий для регулирования расхода РДТТ………………………………………. | 175 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Проектирование и проектный расчёт заряда РДТТ………………………………………………………….. | 181 |
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………….. 195
ВВЕДЕНИЕ
Ракетные двигатели на твёрдом топливе (РДТТ) – одно из древнейших изобретений человечества. Открытие дымных (чёрных) порохов, состоящих из калийной селитры, серы и угля, позволило создавать различные иллюминации и огненные фейерверки. В 969 году в Китае были разработаны стрелы с устройствами, забрасывающими эти стрелы на дальность до 1000 шагов. В Европе первые упоминания о «греческом огне», изобретённом Каллиникосом из Гелиополиса, встречаются примерно в 670 году. В Византии секрет греческого огня считался военной тайной, за разглашение которой назначались самые изощрённые наказания [2].
Эксперименты с «адской смесью» проводили начиная с XIII века Роджер Бэкон, граф Альбрехт фон Больштедт Великий, монах Бертольд Шварц, исследователь Марк Грек. Первые ракеты, созданные на основе дымных порохов, в силу своего несовершенства практически не могли повлиять на исход боевых сражений. Однако помимо световых иллюминаций и праздничных фейерверков они нашли применение в таких устройствах, как сигнальные и осветительные бомбы. В 1717 году в России была принята на вооружение осветительная граната, которая при массе 0,454 кг (один фунт) поднималась на высоту до 1077 м (500 саженей) [2].
На протяжении почти 700 лет метательный заряд для артиллерийских снарядов и ружейных пуль выполнялся из чёрного пороха. Падение интереса к пороховым ракетам в конце XV века объяснялся стремительным развитием огнестрельного оружия (стрелкового и артиллерийского), слабой технологической базой эпохи Средневековья. В конце XIX века были созданы бездымные пороха, основным компонентом которых являлась нитроцеллюлоза. Нитроцеллюлоза, пластифицированная нитроглицерином, легла в основу запатентованного Альфредом Бернхардом Нобелем в 1888 году нитроглицеринового пороха «баллистит» (1867 год – изобретение им же динамита). С 20-х годов прошлого века началось интенсивное развитие ракетной техники, в том числе и на твёрдом топливе. На баллиститном топливе разрабатывались первые системы залпового огня и первая опытная трёхступенчатая твёрдотопливная ракета РТ-1 с вкладными зарядами твёрдого топлива, имевшая стартовую массу 34 т и дальность полёта только
2400 км (начало разработки 1959 год) [28]. За короткий исторический период были созданы самые разнообразные ракетные двигатели твёрдого топлива – от реактивных снарядов времен Великой Отечественной войны до маршевых РДТТ современных ракет стратегических вооружений и космических систем на высокоэффективных смесевых ракетных твёрдых топливах (СРТТ).
Рабочий процесс в РДТТ (как и в любом химическом ракетном двигателе) складывается из двух основных стадий: сначала в камере сгорания химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию газообразных продуктов сгорания, а затем в сопле тепловая энергия газов переходит в кинетическую энергию. Конечная цель работы ракетного двигателя – создание реактивной тяги с помощью струи газов, с большой скоростью вытекающих наружу.
Тяга, создаваемая каждым килограммом массы газов, вытекающих из двигателя в одну секунду, называется удельным импульсом тяги. Чем больше скорость истечения, тем больше удельный импульс тяги и, следовательно, тем совершеннее топливо и ракетный двигатель, так как он расходует меньше топлива при той же тяге. Поэтому развитие ракетной техники во многом определяется совершенствованием топлив и конструкций ракетных двигателей.
Создание РДТТ является очень сложным наукоёмким процессом. Научная компонента процесса проектирования состоит в применении научно обоснованных методик расчёта узлов и элементов двигателя, которые разрабатываются и апробируются методическими специалистами и учёными практически одновременно с отработкой нового РДТТ с учётом потребностей конструктора, закладывающего в конструкцию новые эффективные решения, ранее не применявшиеся в прототипах. Применение качественно новых решений (материалы, конструктивные схемы и элементы) является творческой компонентой для конструктора при проектировании и отработке РДТТ [2].
Сама по себе опытно-конструкторская отработка также требует от конструктора глубокого понимания физических процессов в двигателе и умелого технического руководства отработкой. Она включает в себя автономную отработку двигателя, его деталей и узлов, комплексные стендовые испытания РДТТ, включая эксплуатационные, а также совместные лётно-конструкторские испытания двигателей в составе ракеты. Автономная отработка РДТТ и его основных сборочных единиц подразделяется на прочностные, функциональные, ускоренные климатические, эксплуатационные испытания длительным хранением и др. Практически во всех этих испытаниях и их анализе, а также в интерпретации полученных результатов принимает активное участие конструктор РДТТ, зачастую возглавляя проведение всех работ. Поэтому будущему конструктору ракетного двигателя необходимы глубокие знания опыта предшествовавших разработок, особенностей конструкций ранее отработанных двигателей и его составных частей.
Рассмотрению устройства современных РДТТ и их конструктивно-компоновочных схем и посвящено данное учебное пособие, разработанное с использованием материалов выпущенной в 1993 г. (под общей редакцией член-корреспондента РАН Л.Н. Лаврова) самой цитируемой в книгах о РДТТ монографии [1] с привлечением работ других ведущих российских специалистов [2–5, 7, 8, 15, 16, 17, 19, 20, 29, 33, 36, 40, 42, 43, 45, 49]. Л.Н. Лавров [21] как Генеральный конструктор много лет возглавлял НПО «ИСКРА», в котором были разработаны лучшие отечественные РДТТ. Использовались также некоторые публикации автора учебного пособия в научно-технических сборниках
«Ракетно-космическая техника» [10-12] и доклады на международных конференциях HIGH ENERGY MATERIALS [23, 24, 44].
Разработка РДТТ под заданные характеристики начинается с выбора топлива и последующего проектирования заряда. Результаты проработок по заряду являются важнейшими исходными данными для конструирования и расчёта других узлов РДТТ. Поэтому в Приложении А приведены методические рекомендации, иллюстрирующие расчётные работы по заряду при выполнении курсового проекта студентами специальности 160302 по дисциплине «Основы конструирования ракетных двигателей». В разделе 8 обсуждаются конструкции зарядов к маршевым РДТТ для БРПЛ, которые разработаны в ФНПЦ «АЛТАЙ» для отечественных баллистических ракет при участии автора [21] в конце XX века. Эти материалы помогут студентам на семинарах при изучении дисциплин «Отработка РДТТ», «История ракетной техники».
По тексту пособия отражается вклад профессоров БТИ АлтГТУ, являвшихся одновременно и сотрудниками ФНПЦ «АЛТАЙ», в проведённые исследования. Значимость их вклада подчёркивается тем фактом, что имена ряда из них внесены в российскую энциклопедию «Космонавтика и ракетостроение» [21].
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!