3.2. Основные проектные параметры ракеты

Из большого числа массогабаритных, энергетических и других проектных характеристик ракеты можно выделить ограниченное число характеристик, обеспечение которых гарантирует выполнение заданных летно-технических характеристик независимо от влияния других, менее значимых характеристик. Такие характеристики, если они варьируются в процессе поиска оптимальных характеристик, принято называть основными проектными параметрами.

Использование основных проектных параметров сводит к минимуму количество варьируемых параметров на начальных этапах проектирования и позволяет вырваться из так называемого замкнутого круга неопределенности, когда многие проектные характеристики еще не определены.

3.3. Выбор основных проектных параметров ракеты

Для выбора основных проектных параметров ракеты необходимо установить связь между летно-техническими параметрами ракеты, задаваемыми тактико-техническими требованиями, и проектно-баллистическими параметрами.

Для установления этой связи проведем анализ выражения (2.19). Это выражение можно представить в следующем виде [10, 19, 22]:

, (3.1)

где (3.2)

- идеальная (характеристическая) скорость ракеты;

(3.3)

- потеря скорости ракеты от действия гравитационных сил;

(3.4)

- потеря скорости ракеты от действия аэродинамических сил;

(3.5)

- потеря скорости ракеты от действия сил, возникающих при изменении давления воздуха на срезе сопла ракетного двигателя с высотой полета.

Выражение (3.5) также можно представить через другие составляющие (см. формулы (2.14) и (2.15)):

. (3.5 а)

В некоторых преобразованиях иногда удобнее пользоваться именно последней формой записи.

Рассмотрим более подробно каждую составляющую скорости ракеты [10, 19].

3.3.1. Основные проектные параметры, полученные из анализа идеальной скорости ракеты

Рассмотрим первое слагаемое выражения (3.1), а именно выражение (3.2), и покажем, что оно действительно соответствует идеальной (характеристической) скорости ракеты.

Тяга двигателя в пустоте связана с удельным импульсом в пустоте и расходом топлива в единицу времени следующим соотношением (полученным из выражения (2.12)):

. (3.6)

Тогда выражение (3.2) можно привести к следующему виду:

.

Проведем замену переменных. Для этого сделаем выкладки в следующей последовательности:

; (3.7)

;

.

При ; при .

Продолжим преобразование интеграла:

, (3.8)

где и - начальная и конечная массы ракеты соответственно;

- отношение конечной массы ракеты к ее начальной массе.

Выражение (3.8) равносильно зависимости

. (3.9)

Напомним, что число Циолковского связано с параметром соотношением

.

Таким образом, первый член зависимости (3.1) действительно соответствует идеальной скорости ракеты.

Из выражения (3.8) также следует, что к основным проектным параметрам следует отнести удельный импульс в пустоте , отношение конечной массы ракеты к ее начальной массе .

Вместо характеристики можно использовать число Циолковского z.

В качестве основных проектных параметров вместо числа Циолковского можно использовать отношение начальной массы к массе полезной нагрузки и конструктивную характеристику ракетного блока .

Это следует из соотношения (2.8), из которого можно получить выражение

, связывающее число Циолковского с параметрами и .