Определение тяговых характеристик.

Имея значения масс ступеней ракеты можно найти тягу двигателей ракеты ступеней на Земле и в пустоте. Для определения тяги двигателей первой ступени на Земле необходимо использовать значение начальной тяговооруженности ракеты . Кроме того, необходимо определить тяги двигателей первой и последующих ступеней в пустоте.

 

 

Тяга первой и второй ступени в пустоте:

Тяга первой ступени на Земле:

 

Секундный расход массы первой и второй ступени в пустоте:

Используя полученные значения тяги ступеней в пустоте можно вычислить секундный расход массы , то есть отношение тяги двигателей к скорости истечения струи газа из сопла:

 

 

Секундный расход массы топлива первой и второй ступени в пустоте:

 

При постоянном расходе топлива (при линейном законе изменения массы) время полета ступени ракеты можно определить, как отношение заправки топливом ступени ракеты к массовому расходу:

 

 

Полученные результаты расчета внесены в таблицу А.3 протокола отчета (Приложение А).

 

 

Определение геометрических параметров.

Масса одноступенчатой ракеты или ракеты, состоящей из двух и более ступеней, выполненных одного диаметра приближенно равна:

 

 

Выразив из этого выражения диаметр, получим:

 

 

Полную длину ракеты l можно приближенно определить через относительную длину ракеты:

 

 

Длина первой и второй ступени ракеты:

 

Где длина головной части;

– угол наклона образующей конуса головного обтекателя (φ =11÷20°);

– длина бака окислителя и горючего соответственно; – объем бака окислителя и горючего соответственно;

– длина приборного отсека;

k – условный коэффициент площади ();

– длина хвостового отсека.

Угол наклона образующей конуса головного обтекателя φ примем равным

 

 

Условный коэффициент площади примем равным 1.

В итоге получим:

Полученные результаты расчетов для каждой ступени ракеты внесены в таблицу А.3 протокола отчета (Приложение А).

На основании полученных геометрических параметров можно приступать к вычерчиванию конструктивно - компоновочной схемы ракеты (Приложение Б).

 

Приложение Б Конструктивно-компоновочная схема РКН

Конструктивно-компоновочная схема РКН

 

Рис. Б.1 Конструктивно-компоновочная схема двухступенчатой ракеты космического назначения с жидкостным ракетным двигателем.

Вторая ступень: 1 - головная часть, 2 - бак окислителя, 3 - топливный отсек,

4- приборный отсек, 5 – бак горючего, 6 – хвостовой отсек; первая ступень:

7 – бак окислителя, 8 – топливный отсек, 9 – приборный отсек, 10 – бак горючего,

11 – хвостовой отсек.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной курсовой работы был произведен приближенный расчет проектных, массовых, тяговых и геометрических параметров двухступенчатой ракеты тандемной компоновочной схемы с жидкостным ракетным двигателем путем решения прямой задачи баллистического проектирования.

Спроектированная ракета удовлетворяет требованиям, заявленным в исходных данных (дальность полета и масса полезного груза).

Вследствие произведенных расчетов можно сделать вывод, что масса ракеты, диаметр ракеты и длинна ракеты, изменяются в прямой зависимости, а изменение массы полезного груза прямо пропорционально изменяет массовые и геометрические параметры ракеты.

На основании полученных данных составлен протокол отчета и разработана конструктивно-компоновочная схема ракеты.

 

Протокол отчета

 

Таблица А.1 Сводная таблица результатов баллистического расчета

Наименование параметра	Обозначение параметра	Значение параметра (расчет 1)	Значение параметра (расчет 2)	Значение параметра (расчет n)	Единицы измерения
	Основные проектные	параметры
	λ01				-
	λП2				-
	ра1				бар
	ра2				бар
	рк1				бар
	рк2				бар
	χ1				-
	Рм1				кг/м2
	lотн				-
	Эффективность двигательных установок
Тяга двигателя первой ступени на расчетном режиме работы	Рруд1				с
…	Рруд2				с
	РПуд1				с
	РПуд2				с
	Руд01				с
	Руд ср				с
	λП1				-
	Проектировочный баллистический расчет
	Θк				градус
	Кλ				-
	hк				м
	lк				м
	Vк				м/с
	Kv				-
	µпр				-
	µк1				-
	µк2				-
	Проверочный баллистический расчет
	Ц1(µк1)				-

 

	Ig1
	Ip1					м/с
	Ix1					м/с
	Vк1					м/с
	hк1					м
	lк1					-
	Ф1					-
	Ф2					-
	Ф4					-
	Vк2					м/с
	Ц2					-
	hк2					-
	lк2					-
	β					радиан
	Lп					м
	L					м
	δL					%
	µ’пр					-
	µк1					-
	µк2					-

Продолжение таблицы А.1

 

Таблица А.2 Сводная таблица результатов весового расчета
Наименование параметра	Обозначение параметра	Значение параметра (расчет 1)	Значение параметра (расчет 2)	Единицы измерения
Определение истинного значения массы второй ступени
Заданная масса ступени	m0i зад			т
Тяга двигателя ступени в пустоте	Рп			Н
…	bi			-
	Ni 0			-
	ωi			т
	ρтоi			-
	αωi			-
	Ni			-
	αтоi			-
	Ki			-
	mр0i			т
	∆m0i			-
Определение истинного значения массы первой ступени
Заданная масса ступени	m0i зад			т
Тяга двигателя ступени в пустоте	Рп			-
…	bi			-
	Ni 0			-
	ωi			-
	ρтоi			-
	αωi			-
	Ni			-
	αтоi			-
	Ki			-
	mр0i			-
	∆m0i			-
Весовой анализракеты
Масса ступени	m02		-	-
Масса ракетного блока	mРБ02		-	-

Продолжение таблицы А.2

 

 

…	m01		-	т
	mРБ01		-	т
	ωз2		-	т
	ωок2		-	-
	ωг2		-	-
	mc2		-	т
	ωз1		-	т
	ωок1		-	-
	ωг1		-	-
	mc1		-	т

 

 

					Таблица А.3
Сводная таблица результатов расчета тяговых характеристик и
	геометрических параметров
Наименование	Обозначение	Значение		Значение	Единицы
параметра		параметра
параметра	параметра		измерения
(ступень 2)		(ступень 1)
	Тяговые характеристики
Тяга двигателя первой ступени на Земле	Р01	-		Н
…	Рп1	-			Н
	Рп2				Н
	m1				кг/с
	m2				кг/с
	tк1				с
	tк2				с
	Геометрические параметры
	dм				м
	lгч				м
	lб ок				м
	lб г				м
	lпо				м
	lхо
	l				м