Материал: Павлюк Ю.С., 1996 - Баллистическое проектирование ракет
26
длина камеры сгорания существенно уменьшается и может составлять всего 0,2...1,0 м. Общая длина двигателя может быть назначена по соотношению
lдв =1,05(lк + lс) . |
(2.5) |
Рис. 2.1. Pазгонный блок pакеты с ЖРД
26
27
2.1.2.Основные геометрические параметры разгонного блока pакеты с РДТТ
Основными параметрами РДТТ, определяемыми в процессе геометрического расчета, являются (рис. 2.2): длина цилиндрической обечайки корпуса lк, длина днищ lдн, длина сопла lc и его утопленной части lу , длина
щели заpяда lщ, длина докpитической части сопла lдк , длина воспламенителя lв , диаметр критического dкр и выходного da сечений единичного сопла, диаметp входного отвеpстия сопла dвх , диаметры отверстий под воспламенительное устройство dв и сопло dс .
Для проектных оценок этих параметров можно воспользоваться
следующими зависимостями: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
lдн = 0,3d0 ; |
lв = 0,1d0 ; |
lc = la −lу; |
lщ ≈ d0 ; |
||||
lк ≈1,15lзd0; |
||||||||||
lу = (0,3…0,6)lа; |
la =1,6ψ ( fa )0,5(0,829+0,298k 2 ) dкр; |
|
lдк = 0,8dкр ; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
lу( |
fa −1,5) |
|
|
da = dкр fa ; |
dв = |
0,2d0 ; dс |
|
+ |
|
dвх =1,5dкр. |
||||
= dкр 1,5 |
|
la |
; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь диаметр критического сечения сопла dкр |
и относительная площадь |
|||||||||
выходного сечения сопла |
fa вычисляют по формулам (2.4); ψ = 0,4...0,5 — |
|||||||||
коэффициент укорочения профиля сопла.
Cекундный массовый расход m& РДТТ определяется по формуле m& = mт 
tк = S uгρт
где S = mт 
eρт — поверхность горения.
Полная длина двигателя условно определяется выражением
lдв = lк + lс.
2.1.3. Длина ступени разведения
Длина ступени разведения во многом зависит от типа и габаритов боевых блоков, состава комплекса средств противодействия ПРО и принятой конструктивно-компоновочной схемы. В начале проектирования для ракет с разделяющимися боевыми блоками можно принять lc.р = 2lб.б (lб.б — длина
боевого блока).
В общем случае lc.р = kс. р lб.б, где коэффициент kс. р опpеделяется из условий компоновки ступени pазведения.
28
Рис. 2.2. Pазгонный блок pакеты с РДТТ
28
29
2.2. Материалы, применяемые при проектировании аппаратов
Для оценки целесообразности применения того или иного материала необходимо проводить технико-экономический анализ, заключающийся в сравнении потенциальных конструкций для выбора оптимальных материалов, т.е. обладающих наилучшими свойствами при минимальной массе конструкции. В процессе анализа необходимо, помимо цены материала, учитывать стоимость изделия и всей системы в целом. При расчете эффективности применения материала следует учитывать не только уменьшение массы, но и сопутствующие факторы.
|
Таблица 2.1 |
|
Материалы для конструкций ракет с ЖРД |
||
|
|
|
Элементы ракеты |
Применяемые материалы |
|
Головная часть: |
Малоуглеродистые стали, алюминиево- |
|
1) силовая конструкция |
магниевые сплавы, титановые сплавы, |
|
2) теплозащитное покpытие |
композиты |
|
Аблирующие материалы на основе |
|
|
|
эпоксидно-полиамидной и феноло- |
|
|
формальдегидной смол, керамика |
|
Топливные баки |
Высокопрочная нержавеющая сталь, |
|
|
алюминиево-магниевые сплавы |
|
Хвостовые, пpомежуточные и |
Деформируемые алюминиевые сплавы |
|
приборные отсеки |
|
|
Cочетание нагрузок, действующих на конструкцию, определяющим образом влияет на выбор материалов, оптимальных для этих конструкций. C точки зрения главного критерия (например, обеспечения минимальной массы), при выборе материала наиболее выгодным для несущей конструкции будет материал, имеющий максимальную удельную прочность, если определяющий вид нагружения в конструкции растягивающий, или максимальную удельную жесткость, если определяющий вид нагружения требует обеспечения устойчивости конструкции. Под удельной прочностью понимают отношение предела прочности материала к его плотности (σв
ρ ). Под удельной
жесткостью понимают отношение модуля упругости материала к его плотности
( 
E ρ ).
В табл. 2.1 представлены основные конструктивные материалы для несущих констpукций ракет с ЖРД.
Наибольшее pаспpостpанение в производстве жидкостных pакет нашли металлы, пpедставленные в табл. 2.2.
Из табл. 2.2, в частности, видно, что высокопрочные алюминиевые сплавы уступают сталям и титановым сплавам по удельной прочности, но превосходят их по удельной жесткости. Учитывая более высокую, чем у сталей, и еще более высокую, чем у титановых сплавов, технологичность и низкую стоимость
30
алюминиевых сплавов, их весьма эффективно можно использовать для изготовления корпусов головных частей, переходных отсеков и топливных отсеков, работающих на устойчивость (например, у ракет с подводным стартом).
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
||
|
Хаpактеpистики конструкционных матеpиалов |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
Прочность |
Плотность |
|
Модуль |
||||
п/п |
Материал |
σв, МПа |
ρм, кг/м3 |
|
упругости Е, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ГПа |
|
|
1 |
Высокопрочная сталь |
2100 |
8000 |
185 |
|
|
|||
2 |
Малоуглеродистая сталь |
1700 |
7850 |
220 |
|
|
|||
3 |
Алюминиево-магниевый |
300 |
2700 |
75 |
|
|
|||
|
сплав |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Алюминиево-бериллиево- |
500 |
2400 |
135 |
|
|
|||
|
магниевый сплав |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Титановый сплав |
1100 |
4700 |
110 |
|
|
|||
6 |
Cтеклопластик на основе |
1100 |
2050 |
40 |
|
|
|||
|
стекловолокна |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Углепластик |
1300 |
1500 |
130 |
|
|
|||
8 |
Органопластик |
1400 |
1400 |
80 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Пpодолжение табл. 2.2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
№ |
|
Удельная |
Удельная |
|
Температура |
||||
п/п |
Материал |
прочность |
жесткость |
|
начала падения |
|
|||
|
|
σв ρм , |
103 E / ρм, |
|
прочности, |
|
|||
|
|
МПа м3/кг |
|
|
3 |
|
°С |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ГПа м /кг |
|
|
|
|
|
1 |
Высокопрочная сталь |
0,26 |
1,7 |
|
280 |
|
|
||
2 |
Малоуглеродистая сталь |
0,22 |
1,9 |
|
300 |
|
|
||
3 |
Алюминиево-магниевый |
0,11 |
3,2 |
|
100 |
|
|
||
|
сплав |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Алюминиево-бериллиево- |
0,21 |
4,8 |
|
100 |
|
|
||
|
магниевый сплав |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Титановый сплав |
0,23 |
2,2 |
|
300 |
|
|
||
6 |
Cтеклопластик на основе |
0,54 |
3,1 |
|
350 |
|
|
||
|
стекловолокна |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Углепластик |
0,87 |
7,6 |
|
2000 |
|
|
||
8 |
Органопластик |
1,0 |
6,4 |
|
80 |
|
|
||
Из высокопрочных титановых сплавов и сталей могут изготавливаться боевые части, приборные и хвостовые отсеки. Если нагрев отсеков не
30