Космические технологии

  • 02 окт. 2012 г.
  • 1207 Слова
Балтийский Государственный Технический Университет им. Д.Ф. Устинова «Военмех»

Отчет
Лабораторная работа №2

«Оптимизация начальной перегрузки на первом импульсе из условий минимума суммарной массы топлива на компенсацию гравитационных потерь и массы двигателя»

Дисциплина: Основы проектирования сложных технических систем

Выполнил: студент гр.М194 Стариков Д.А.
Проверил: Атамасов В.Д.Санкт-Петербург,
2012 г.

СВДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ.

Массово-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

В лекциях рассмотрены зависимости массовых характеристик некоторых компоновок ТКА. Усвоение процедуры вывода этих зависимостей позволяет самостоятельно получить аналогичные зависимости для других компоновок и систем.

1. Ступени транспортного космического аппарата

Для составлениямассово-энергетических соотношений ТКА необходимо знать его состав и структуру, элементами которых являются ступени и блоки.
Рассмотрим, что называют ступенями ТКА в проектных организациях России.

Рис.1. Схема двухступенчатого разгонного блока
1 Ст РБ
2 Ст
ПН 1 Ст
РБ
РаБ 1
РаБ 2
ПН РБ

На рис.1 изображен двухступенчатый ТКА, состоящий из разгонного блока (РБ) и полезной нагрузки (ПН). В состав РБ входят двапоследовательно соединенных ракетных блока – РаБ 1 и РаБ 2. Указанная схема не содержит разделения топливных баков на баки с окислителем и баки с горючим. Такое разделение будет сделано ниже. Здесь схема упрощена для лучшего понимания формирования ТКА из ступеней и ракетных блоков.
Последовательная схема соединения ракетных блоков называется также «схема-тандем» Полный состав ТКА называется его первой ступенью. Полезнаянагрузка первой ступени ТКА состоит из РаБ2 и ПН РБ. Вторая ступень ТКА образуется в результате отстрела РаБ 1. В состав второй ступени входят: РаБ 2 и ПН РБ, т.е. то, что остается после отстрела РаБ 1. В рассматриваемом случае полезной нагрузкой второй ступени является ПН РБ.
Как уже отмечалось выше, полезной нагрузкой РБ обычно является информационный КА. Если последний выполняет транспортные операции,то схема рис.1 становится трехступенчатой. Третью ступень образует информационный КА со своим собственным РаБ, который называют агрегатным отсеком КА.

2. Обозначения в многоблочном транспортном космическом аппарате

Для составления массово-энергетических соотношений ТКА используется большое количество обозначений. Рассмотрим их для многоблочного ТКА на примере двухступенчатой последовательнойсхемы РБ.
На этом рисунке обозначены:
– начальные массы ступеней;
– конечные массы ступеней;
– начальные массы РаБ;
– конечные массы РаБ.
Будем использовать также следующие обозначения:
– относительная конечная масса i-той ступени;
– относительная масса полезной нагрузки i-той ступени.
Выразим относительную массу полезной нагрузки РБ, состоящего из N ступеней, через относительные массы полезныхнагрузок ступеней:
, (1)
Из равенства (1) следует, что относительную массу полезной нагрузки ТКА можно определить перемножением относительных масс полезных нагрузок его ступеней.

3. Зависимость относительной массы полезной нагрузки от проектных параметров многоблочного аппарата с жидкостными ракетными двигателями

Формирование указанной зависимости начинается с i-той ступени. Для этогозапишем:
(2)
Конечную массу i-того ракетного блока представим в виде суммы составляющих масс:
, (3)
где в правую часть уравнения вошли массы пневмогидравлической системы (с массами топливных баков), двигателя, бортовых обеспечивающих систем и несущих конструкций.
Уравнение масс РаБ можно записать более детально. Но первую запись не будем усложнять, чтобы основное вниманиесосредоточить на методике составления массово-энергетических соотношений.
Составляющие массы уравнения (3) запишем через массовые коэффициенты.
, (4)
где: - массовый коэффициент пневмогидравлической системы; - масса топлива i-того РаБ.
Масса двигателя , (5)
где: - массовый коэффициент двигателя, - тяга двигателя i-того РаБ, n0i –...
tracking img