RU2175398C2 - Launch vehicle - Google Patents
Launch vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175398C2 RU2175398C2 RU99117391A RU99117391A RU2175398C2 RU 2175398 C2 RU2175398 C2 RU 2175398C2 RU 99117391 A RU99117391 A RU 99117391A RU 99117391 A RU99117391 A RU 99117391A RU 2175398 C2 RU2175398 C2 RU 2175398C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- stage
- chamber
- thrust
- engines
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано при создании (модернизации) ракеты-носителя (РН), содержащей жидкостные ракетные двигательные установки (ЖРДУ) трех ступеней. The invention relates to the field of rocket science and can be used to create (modernize) a launch vehicle (LV) containing liquid-propellant rocket propulsion systems (LRE) of three stages.
Известна РН "Протон", оснащенная ЖРДУ III ступени, содержащая двигатель РД-0212, состоящий из маршевого однокамерного двигателя РД-0213 и рулевого четырехкамерного двигателя РД-0214 (каталог "Оружие России", том VI, 3AO "Военный парад", Россия- Москва, 1996-1997; стр. 611- аналог). The Proton rocket equipped with a stage III rocket engine containing the RD-0212 engine, consisting of the marching single-chamber RD-0213 engine and the four-chamber steering engine RD-0214 (The Arms of Russia catalog, Volume VI, 3AO Military Parade, Russia, is known Moscow, 1996-1997; p. 611-analogue).
Известны РН "Спутник", "Луна", "Восток", "Восход", "Молния", "Союз" с ЖРДУ I и II ступени, содержащие маршевые четырехкамерные двигатели РД-107 и РД-108 с двумя и четырьмя рулевыми камерами. The known satellite "Sputnik", "Moon", "Vostok", "Voskhod", "Lightning", "Soyuz" with stage I and II rocket engines containing marching four-chamber engines RD-107 and RD-108 with two and four steering chambers.
Известна РН "Союз" с ЖРДУ III ступени, содержащая маршевый четырехкамерный двигатель РД-0110 с четырьмя рулевыми соплами (каталог "Оружие России", том VI, 3AO "Военный парад", Россия-Москва, 1996-1997; стр. 542-544, стр. 607 - прототип). The Soyuz launch vehicle with the 3rd stage rocket engine containing the four-chamber marching engine RD-0110 with four steering nozzles is known (Arms of Russia catalog, volume VI, 3AO Military Parade, Russia-Moscow, 1996-1997; pp. 542-544 , p. 607 - prototype).
Указанная РН, выбранная в качестве прототипа, оснащена многокамерными двигателями разной тяги, которые по сравнению с маршевыми однокамерными двигателями имеют значительно меньшую длину, поэтому уменьшены и габариты всей ракеты, что в конечном итоге приводит к заметному выигрышу в массе. The specified launcher, selected as a prototype, is equipped with multi-chamber engines of different thrusts, which, compared with marching single-chamber engines, have a significantly shorter length, and therefore the dimensions of the entire rocket are reduced, which ultimately leads to a noticeable gain in mass.
В то же время указанная конструкция многокамерного двигателя обладает следующими недостатками:
не позволяет унифицировать маршевые и рулевые двигатели (агрегаты) трех ступеней РН;
не позволяет максимально использовать мидель ракеты;
не позволяет по высоте полета ракеты регулировать геометрическую степень расширения сопла;
расширяющиеся части сопел и защита двигателя имеют большую массу;
при работе двигателей I и II ступени, начинающих работать от Земли, возникает большое непостоянное донное сопротивление.At the same time, the design of a multi-chamber engine has the following disadvantages:
does not allow to unify marching and steering engines (units) of the three stages of the launch vehicle;
does not allow the maximum use of the midship rocket;
does not allow for the height of the flight of the rocket to adjust the geometric degree of expansion of the nozzle;
expanding nozzle parts and engine protection have a large mass;
when the engines of the I and II stage, starting to work from the Earth, there is a large unstable bottom resistance.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков: обеспечение унификации маршевых и рулевых двигателей (агрегатов) трех ступеней РН, уменьшение массы РН, увеличение геометрической степени расширения сопел, повышение эксплуатационных характеристик РН. The task of the invention is to remedy these disadvantages: ensuring the unification of marching and steering engines (units) of the three stages of the launch vehicle, reducing the weight of the launch vehicle, increasing the geometric degree of expansion of the nozzles, improving the operational characteristics of the launch vehicle.
Поставленная задача достигается тем, что в РН, содержащей на I, II и III ступенях маршевые и рулевые четырехкамерные двигатели, на I и II ступенях установлены маршевые однокамерные двигатели, тяга каждого из которых равна тяге рулевого четырехкамерного двигателя I ступени, а на III ступени установлен маршевый четырехкамерный двигатель тягой, равной тяге рулевого четырехкамерного двигателя I ступени, при этом камеры маршевого четырехкамерного двигателя III ступени снабжены высотными сопловыми насадками, образующими излом контура сопла. The task is achieved by the fact that in the launch vehicle, which contains marching and steering four-chamber engines at the I, II and III stages, marching single-chamber engines are installed at the I and II stages, the thrust of each of which is equal to the thrust of the four-chamber steering engine of the I stage, and at the III stage marching four-chamber engine with a thrust equal to the thrust of the four-chamber steering engine of the 1st stage, while the chambers of the marching four-chamber engine of the III stage are equipped with high-altitude nozzle nozzles forming a kink in the nozzle contour.
На фиг. 1 представлена конструктивно-компоновочная схема РН, на фиг. 2 - вид А, на фиг. 3 - сечение Б-Б, на фиг. 4 - сечение В-В, где:
1 - ЖРДУ I ступени РН;
2 - ЖРДУ II ступени РН;
3 - ЖРДУ III ступени РН;
4 - маршевый однокамерный двигатель I ступени;
5 - маршевый однокамерный двигатель II ступени;
6 - рулевой двухкамерный двигатель I ступени;
7 - рулевой четырехкамерный двигатель II ступени;
8 - маршевый четырехкамерный двигатель III ступени;
9 - камера маршевого четырехкамерного двигателя III ступени;
10 - высотный сопловой насадок камеры маршевого четырехкамерного двигателя III ступени.In FIG. 1 shows the structural layout of the pH, in FIG. 2 is a view A, in FIG. 3 - section BB, in FIG. 4 - section bb, where:
1 - LRE of the first stage of the launch vehicle;
2 - LRE of the II stage of the launch vehicle;
3 - LRE III stage launcher;
4 - mid-flight single-chamber engine of the first stage;
5 - mid-flight single-chamber engine of the II stage;
6 - steering two-chamber engine of the first stage;
7 - steering four-chamber engine of the II stage;
8 - mid-flight four-chamber engine of the III stage;
9 - chamber marching four-chamber engine of the III stage;
10 - high-altitude nozzle nozzles of the chamber of the marching four-chamber engine of the III stage.
Первая ступень РН (см. фиг. 2) состоит из четырех боковых ЖРДУ 1, каждая из которых содержит четыре маршевых однокамерных двигателя 4 и один рулевой двухкамерный двигатель 6. The first stage of the launch vehicle (see Fig. 2) consists of four
Вторая ступень РН состоит из центральной ЖРДУ 2, начинающей работать от Земли, которая содержит четыре маршевых однокамерных двигателя 5 и один рулевой четырехкамерный двигатель 7. The second stage of the launch vehicle consists of a
ЖРДУ 3 (см. фиг. 3) III ступени РН состоит из одного маршевого четырехкамерного двигателя 8, камеры которого содержат камеры с земным соплом 9 (см. фиг. 4) и высотные сопловые насадки 10, образующие с земными соплами излом контура. Сопло с изломом земного контура и переходом его в высотный имеет ~ на 10% меньшую массу, чем высотное сопло без излома контура. LRE 3 (see Fig. 3) of the III stage of the LV consists of one marching four-
В настоящее время проводятся работы по модернизации РН "Союз", которая находится в эксплуатации 35 лет. Currently, work is underway to modernize the Soyuz launch vehicle, which has been in operation for 35 years.
ЦСКБ считает, что на всех трех ступенях целесообразно заменить используемые двигатели новыми. TsSKB believes that at all three steps it is advisable to replace the engines used with new ones.
Создание маршевых двигателей для I, II и III ступеней РН "Союз" можно осуществить на базе модифицированного под топливо кислород-керосин рулевого четырехкамерного двигателя РД-0245 (модуля), находящегося в серийном производстве, без которого невозможно модернизировать РН. Для уменьшения в четыре раза количества камер на ЖРДУ I и II ступени РН целесообразно использовать камеру двигателя РД-0216, тяга которой равна тяге четырехкамерного двигателя РД-0245. При этом высота по оси двигателей I и II ступени составляет ~ 1200 мм, что на 1700 мм меньше высоты, заданной в техническом задании. The creation of marching engines for the I, II, and III stages of the Soyuz launch vehicle can be carried out on the basis of the RD-0245 four-chamber steering engine (module) modified for oxygen-kerosene fuel, which is in serial production, without which it is impossible to upgrade the launch vehicle. To reduce by four times the number of chambers on the rocket propulsion system of the first and second stage rockets, it is advisable to use the RD-0216 engine chamber, the thrust of which is equal to the thrust of the four-chamber RD-0245 engine. At the same time, the height along the axis of the I and II stage engines is ~ 1200 mm, which is 1700 mm less than the height specified in the technical specifications.
Управление вектором тяги четырех ЖРДУ I ступени можно обеспечить двумя четырехкамерными двигателями РД-0245 или четырьмя двухкамерными двигателями РД-0245. Управление вектором тяги ЖРДУ II ступени можно обеспечить одним четырехкамерным двигателем РД-0245. The thrust vector control of four stage I rocket engines can be provided with two four-chamber RD-0245 engines or four two-chamber RD-0245 engines. The thrust vector control of the second stage rocket engine can be provided with one RD-0245 four-chamber engine.
В каждой ЖРДУ I ступени можно уменьшить количество маршевых двигателей до трех, если использовать для управления вектором тяги в каждой ЖРДУ по одному четырехкамерному рулевому двигателю. Технические требования ЦСКБ можно полностью выполнить за счет изменения внутридвигательных параметров как маршевых двигателей, так и рулевого. In each stage I rocket engine, the number of marching engines can be reduced to three if you use one four-chamber steering engine to control the thrust vector in each engine. The technical requirements of the TsSKB can be fully met by changing the internal propulsion parameters of both mid-flight engines and steering.
Управление вектором тяги ЖРДУ III ступени можно обеспечить поворотом маршевых камер или рулевых сопел (камер). The thrust vector control of the III stage rocket engine can be provided by turning the marching chambers or steering nozzles (chambers).
В другом варианте РН поставленная цель достигается тем, что в ней на I и II ступени установлены маршевые однокамерные двигатели, тяга каждого из которых равна тяге рулевого четырехкамерного двигателя I ступени, а на III ступени установлен маршевый четырехкамерный двигатель тягой, равной тяге рулевого четырехкамерного двигателя I ступени, при этом камеры маршевых двигателей I и II ступени, выполненные с укороченными соплами, и камеры маршевого двигателя III ступени снабжены общими сопловыми насадками. In another version of the LV, the goal is achieved by the fact that in it at stage I and II there are marching single-chamber engines, the thrust of each of which is equal to the thrust of the four-chamber engine of the first stage, and at stage III there is a marching four-chamber engine with a thrust equal to the thrust of the four-chamber engine of the I stages, while the chambers of the mid-flight engines of the I and II stages, made with shortened nozzles, and the chambers of the mid-flight engine of the III stage are equipped with common nozzle nozzles.
На фиг. 5 представлена конструктивно-компоновочная схема РН (второй вариант), на фиг. 6 - вид Г, на фиг. 7 - сечение Е-Е, на фиг. 8 - сечение Д-Д, на фиг. 9 - сечение Ж-Ж, где:
11 - ЖРДУ с общим сопловым насадком I ступени РН;
12 - ЖРДУ с общим сопловым насадком II ступени РН;
13 - ЖРДУ с общим сопловым насадком III ступени РН;
14 - маршевый двигатель с общим сопловым насадком I ступени;
15 - маршевый двигатель с общим сопловым насадком II ступени;
16 - камера с укороченным соплом двигателя I и II ступени;
17 - общий сопловой насадок двигателя I и II ступени;
18 - маршевый четырехкамерный двигатель с общим сопловым насадком III ступени;
19 - общий сопловой насадок двигателя III ступени.In FIG. 5 shows the structural layout of the PH (second option), FIG. 6 is a view of D, in FIG. 7 is a cross-section EE, in FIG. 8 is a section DD, in FIG. 9 - section MF, where:
11 - liquid propellant rocket engine with a common nozzle nozzle of the first stage of the launch vehicle;
12 - liquid propellant rocket engine with a common nozzle nozzle of the second stage of the launch vehicle;
13 - liquid propellant rocket engine with a common nozzle nozzle of the III stage of the launch vehicle;
14 - main engine with a common nozzle nozzle I stage;
15 - main engine with a common nozzle nozzle of the II stage;
16 - a chamber with a shortened nozzle of the engine of I and II stages;
17 - common nozzle nozzles of the engine of the I and II stages;
18 - mid-flight four-chamber engine with a common nozzle nozzle of the III stage;
19 - General nozzle nozzles of the engine of the III stage.
Первая ступень РН (см. фиг. 6) состоит из четырех боковых ЖРДУ 11, каждая из которых содержит четыре маршевых однокамерных двигателя 14 с общим сопловым насадком и один рулевой двухкамерный двигатель 6. The first stage of the launch vehicle (see Fig. 6) consists of four
Вторая ступень РН состоит из центральной ЖРДУ 12, начинающей работать от Земли, которая содержит четыре маршевых однокамерных двигателя 15 с общим сопловым насадком и один рулевой четырехкамерный двигатель 7. The second stage of the launch vehicle consists of a
В ЖРДУ I и II ступени камеры 16 (см. фиг. 7) выполнены с укороченными соплами, к которым присоединен общий сопловой насадок 17. In the liquid propellant rocket engine of the first and second stages of the chamber 16 (see Fig. 7), they are made with shortened nozzles, to which a
ЖРДУ 13 (см. фиг. 8) III ступени РН состоит из одного маршевого четырехкамерного двигателя 18, камеры с земным соплом 9 (см. фиг. 9) которого присоединены к общему сопловому насадку 19. The liquid propellant rocket engine 13 (see FIG. 8) of the III stage of the launch vehicle consists of one mid-flight four-
Три или четыре модульных однокамерных маршевых двигателя с укороченными соплами I и II ступени и камеры маршевого четырехкамерного двигателя III ступени в районе выходных сечений соединены с общими сопловыми насадками, имеющими в сечении, перпендикулярном оси двигателя, форму эпициклоиды с тремя или четырьмя ветвями. Общий сопловой насадок по сравнению с полноразмерными частями этих сопел имеет ~ на 34% меньшую массу. Three or four modular single-chamber mid-flight engines with shortened nozzles of the I and II stages and chambers of the mid-flight four-chamber engine of the III stage in the area of the output sections are connected to common nozzle nozzles having a cross section in the direction perpendicular to the axis of the engine with the shape of an epicycloid with three or four branches. The total nozzle nozzles, compared with the full-sized parts of these nozzles, have ~ 34% less mass.
Использование общего соплового насадка позволяет увеличить удельный импульс тяги (уменьшить высоту двигателя) за счет максимального использования миделя ракеты, регулирования по высоте геометрической степени расширения сопла (при изломе контура сопел и насадка) и уменьшения донного сопротивления РН. The use of a common nozzle nozzle allows to increase the specific impulse of thrust (to reduce the height of the engine) due to the maximum use of the missile midship, height adjustment of the geometric degree of expansion of the nozzle (when the nozzle contour and nozzle break) and a decrease in the bottom resistance of the launch vehicle.
Применение предложенного изобретения позволяет эффективно унифицировать маршевые и рулевые двигатели трех ступеней РН, уменьшить массу конструкции, повысить ее надежность, снизить стоимость создания РН. The application of the proposed invention can effectively unify the marching and steering engines of the three stages of the launch vehicle, reduce the mass of the structure, increase its reliability, reduce the cost of creating a launch vehicle.
Изготовление (модернизация) предлагаемой РН не требует специальных технологий и реализуется известными методами. The manufacture (modernization) of the proposed launch vehicle does not require special technologies and is implemented by known methods.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99117391A RU2175398C2 (en) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | Launch vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99117391A RU2175398C2 (en) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | Launch vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99117391A RU99117391A (en) | 2001-06-20 |
RU2175398C2 true RU2175398C2 (en) | 2001-10-27 |
Family
ID=20223738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99117391A RU2175398C2 (en) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | Launch vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2175398C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455515C1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-07-10 | Николай Борисович Болотин | Three-stage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block |
RU2542623C1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Operation of oxygen-kerosene liquid rocket engine and rocket engine plant |
RU2555085C1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Airborne vehicle |
-
1999
- 1999-08-10 RU RU99117391A patent/RU2175398C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Каталог "Оружие России". VI. - М.: ЗАО "Военный парад", 1996-1997, с.607. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455515C1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-07-10 | Николай Борисович Болотин | Three-stage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block |
RU2542623C1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Operation of oxygen-kerosene liquid rocket engine and rocket engine plant |
RU2555085C1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Airborne vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1402166B1 (en) | Rocket vehicle thrust augmentation within divergent section of nozzle | |
US6293091B1 (en) | Axisymmetrical annular plug propulsion system for integrated rocket/ramjet or rocket/scramjet | |
US6036144A (en) | Mass producible launch system | |
US11976612B2 (en) | Ramjet propulsion method | |
US7856806B1 (en) | Propulsion system with canted multinozzle grid | |
RU2175398C2 (en) | Launch vehicle | |
US7823376B2 (en) | Thrust augmentation in plug nozzles and expansion-deflection nozzles | |
WO2014022836A2 (en) | Universal elliptical-sliced solid grain geometry and coupled grill-feedthrough featured assembly for solid rocket motor and coaxial hybrid rocket design | |
US4819426A (en) | Rocket propelled vehicle forward end control method and apparatus | |
US20180127114A1 (en) | Geolunar Shuttle | |
KR101969901B1 (en) | Micro thruster with insulation cell and flight vehicle having the same | |
RU2693093C2 (en) | Multi-stage rocket and head method of used parts separation | |
RU2746471C1 (en) | Reusable launch vehicle stage | |
JP2023512860A (en) | Augmented aerospike nozzle, engine including augmented aerospike nozzle, and vehicle including engine | |
AU2021100758A4 (en) | ZENIT-AUSTRALIA space launch vehicle | |
US3614026A (en) | Self-sustained attitude control system | |
US6164596A (en) | Designs of and methodology for inward or outward, and partially inward or outward turning flow hypersonic air-breathing and rocket-based-combined-cycle vehicles | |
RU2002128604A (en) | MULTI-STAGE MODULAR CARRIER ROCKET | |
RU73468U1 (en) | MULTI-STAGE CARRIER ROCKET | |
RU112157U1 (en) | MULTI-STAGE MODULE TYPE CARRIER | |
RU2209331C2 (en) | Solid-propellant acceleration engine plant | |
Lobanovsky | Efficiency analysis of reusable aerospace launchers | |
Minami et al. | Design study on a small-sized partially reusable launch system | |
RU2340864C2 (en) | Method of flight control of multistage carrier and multistage carrier rocket | |
RU95112017A (en) | Rocket |