RU2013148842A

RU2013148842A - Многоступенчатая ракета и способ ее полета

Info

Publication number: RU2013148842A
Application number: RU2013148842/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Саламатов; Валерий Васильевич Ермолаев; Габбас Иванович Казновский
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева"
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-20
Also published as: RU2557583C2

Abstract

1. Многоступенчатая ракета, содержащая верхние ступени с системой управления (СУ) и полезным грузом и нижние ступени, отличающаяся тем, что нижние ступени ракеты выполнены в виде пары поршень-цилиндр, при этом цилиндр (Ц) выполнен в виде силовой оболочки корпуса нижних ступеней и заполнен монотопливом, а поршень (П) в виде негерметичной оболочки, сопряженной с герметичным днищем, и установлен внутри Ц, П, кроме того, снабжен двумя поясами-уплотнениями вверху и внизу П, на днище П установлен преимущественно четырехкамерный ЖРД, Ц снабжен пиротехническими элементами для отделения освободившихся частей Ц, длина нижних ступеней выполнена в интервале 0,7…0,8 длины ракеты, а длины отделяемых освободившихся частей Ц выполнены в интервале 0,8…1,5 диаметра Ц и размещены на образующей Ц с возможностью отделения освобождающихся, по мере выработки монотоплива, частей Ц по командам от СУ.2. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части П и Ц герметично соединены кольцевым шпангоутом, на котором установлен кольцевой пиротехнический элемент для снятия связи между П и Ц после пуска ракеты.3. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что четырехкамерный ЖРД выполнен в виде двух пар камер, одна из которых имеет степень расширения, характерную для первой ступени ракеты, а вторая увеличенную степень расширения, характерную для второй ступени.4. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что в паре камер ЖРД с увеличенной степенью расширения камеры размещены в карданном подвесе с возможностью их программного поворота по командам от СУ, снабжены рулевыми приводами, и сдвижными телескопическими сопловым

Claims

1. Многоступенчатая ракета, содержащая верхние ступени с системой управления (СУ) и полезным грузом и нижние ступени, отличающаяся тем, что нижние ступени ракеты выполнены в виде пары поршень-цилиндр, при этом цилиндр (Ц) выполнен в виде силовой оболочки корпуса нижних ступеней и заполнен монотопливом, а поршень (П) в виде негерметичной оболочки, сопряженной с герметичным днищем, и установлен внутри Ц, П, кроме того, снабжен двумя поясами-уплотнениями вверху и внизу П, на днище П установлен преимущественно четырехкамерный ЖРД, Ц снабжен пиротехническими элементами для отделения освободившихся частей Ц, длина нижних ступеней выполнена в интервале 0,7…0,8 длины ракеты, а длины отделяемых освободившихся частей Ц выполнены в интервале 0,8…1,5 диаметра Ц и размещены на образующей Ц с возможностью отделения освобождающихся, по мере выработки монотоплива, частей Ц по командам от СУ.

2. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части П и Ц герметично соединены кольцевым шпангоутом, на котором установлен кольцевой пиротехнический элемент для снятия связи между П и Ц после пуска ракеты.

3. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что четырехкамерный ЖРД выполнен в виде двух пар камер, одна из которых имеет степень расширения, характерную для первой ступени ракеты, а вторая увеличенную степень расширения, характерную для второй ступени.

4. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что в паре камер ЖРД с увеличенной степенью расширения камеры размещены в карданном подвесе с возможностью их программного поворота по командам от СУ, снабжены рулевыми приводами, и сдвижными телескопическими сопловыми насадками.

5. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что пара камер ЖРД со степенью расширения, характерной для первой ступени, снабжена клапанами отключения подачи монотоплива, пиротехническими элементами снятия связи между этой парой и днищем П, направляющими-ограничителями для обеспечения безударности отделения их от ракеты и толкателем отделения этой пары.

6. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что камеры ЖРД изготовлены из армированного углепластика или углерод-углеродного композиционного материала.

7. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что каждый из поясов-уплотнений выполнен в виде герметично скрепленного с П эластичного, например, резинового кольца, снабжен магнитным кольцом, выполненным в виде набора постоянных магнитов, имеющих преимущественно форму параллелепипедов, скрепленных герметично с эластичным кольцом, а зазор между магнитным кольцом и Ц заполнен магнитной жидкостью, выполненной на основе монотоплива, заправленного в Ц.

8. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена гибкой бортовой кабельной сетью, выполненной в виде свободно деформируемого кабельного жгута, который размещен внутри Ц и соединяет ЖРД с СУ полетом ракеты.

9. Многоступенчатая ракета по п.1, отличающаяся тем, что оболочка Ц выполнена преимущественно в виде вафельной конструкции, у которой ячейки с наружной стороны, причем ячейки заполнены, например, пенополиуретаном для обеспечения аэродинамического качества ракеты.

10. Способ полета многоступенчатой ракеты, которая содержит нижние ступени, выполненные в виде пары поршень-цилиндр, при этом цилиндр (Ц) выполнен в виде силовой оболочки корпуса нижних ступеней и заполнен монотопливом, а поршень (П) в виде негерметичной оболочки, сопряженной с герметичным днищем и установленной внутри Ц, причем на днище П установлен преимущественно четырехкамерный ЖРД, включающий запуск преимущественно четырехкамерного ЖРД нижних ступеней ракеты, движение ракеты с помощью силы тяги этого ЖРД, отличающийся тем, что при работе нижних ступеней одновременно осуществляют расход активной и пассивной массы ракеты, причем активная масса в виде монотоплива расходуется через ЖРД непрерывно, а пассивная масса в виде оболочки Ц расходуется ступенчато, путем отброса освободившихся частей Ц.

11. Способ полета многоступенчатой ракеты по п.10, включающий движение ракеты после ее пуска с помощью силы тяги преимущественно четырехкамерного ЖРД нижних ступеней ракеты, отличающийся тем, что после включения ЖРД по команде от СУ задействуют кольцевой пиротехнический элемент на шпангоуте, который соединяет неподвижно Ц и П, и снимают связь между ними для обеспечения возможности перемещения П относительно Ц под действием силы тяги ЖРД, затем по мере расходования монотоплива подают команды на пиротехнические элементы, установленные с заданным интервалом на Ц, и отделяют освободившиеся кольцевые элементы Ц.

12. Способ полета многоступенчатой ракеты по п.10, отличающийся тем, что пару камер четырехкамерного ЖРД со степенью расширения, характерной для первой ступени, отделяют от ракеты во время Т, которое определяется неравенством T₁<T<T₂, где

Δt=(T₁+Т₂)/2,

Δt - шаг расчета, определяемый, например, методом итераций,

L₁=f(R(t), m(t), t, T₁), L=f(R(t), m(t), t, T), L₂=f(R(t), m(t), t, T₂),

Li - дальности полета ракеты, рассчитанные численным методом, в функции от тяги ЖРД, массо-центровочных характеристик ракеты, текущего времени t при заданном угле наклона траектории полета ракеты к горизонту, при неизменном ускорении свободного падения и при реализованном в расчете времени отделения камер сгорания Ti,

R - тяга ЖРД в функции от времени t,

m - массоцентровочные характеристики ракеты в функции от времени t,

Т - время отделения пары камер сгорания со степенью расширения, характерной для первой ступени, при котором dL/dt=0,

T₁ - время отделения пары камер сгорания со степенью расширения, характерной для первой ступени, при котором L₁<L и dL/dt>0, определяемое в результате расчетов,

Т₂ - время отделения пары камер сгорания со степенью расширения, характерной для первой ступени, при котором L₂<L и dL/dt<0, определяемое в результате расчетов,

t - текущее время полета ракеты.

13. Способ полета многоступенчатой ракеты по п.10, отличающийся тем, что после окончания движения П относительно Ц подают команду и включают систему наддува Ц для обеспечения полной выработки монотоплива.