3.4. Сопоставление значений потерь скорости ракеты

Приведенные в табл. 3.1 основные проектные параметры многоступенчатых РН в различной степени влияют на конечную скорость ракеты при заданной массе полезной нагрузки (или на массу полезной нагрузки при заданной характеристической скорости). Сопоставление значений потерь скорости ракеты проведем на примере ракеты-носителя "Сатурн-V". Данные приведены в табл. 3.2 [57].

Таблица 3.2. Сопоставление значений потерь скорости РН "Сатурн V" при выводе полезной нагрузки на круговую орбиту высотой 200 км

Параметры (в конце работы ступени)	Ступени			Суммарные потери скорости, %
	1	2	3
Время окончания работы ступени, с	158	390	479
Скорость, м/с	2162	5321	7790
Угол наклона траектории, град	30	3	0
, м/с	3625	4120	2674
, м/с	1280	611	-36	17,8
, м/с	126	0	0	1,2
, м/с	57	0	0	0,5
, м/с	0	350	241	5,7
Суммарные потери скорости, м/с	1463	961	205	25,2

В этой таблице, кроме анализируемых выше составляющих потерь скорости ракеты-носителя, приведены данные по потерям скорости ракеты на управление (в таблице - 5,7 %). Эта потеря связана с изменением направления вектора скорости ракеты на активном участке траектории, а также с воздействием возмущающих факторов на ориентацию ракеты в полете и восстановление ориентации для реализации заданной программы тангажа. Данный вопрос не рассматривался при анализе основных проектных характеристик ракеты, так как учет потерь скорости на управление требует задания дифференциальных уравнений работы автомата стабилизации, в которые входят, в частности, моменты инерции ракеты, характеристики управляющих двигателей и исполнительных устройств. Поэтому на начальных этапах проектирования потерю скорости РН на реализацию управления вектором скорости принимают по статистике 5…6 %.

Анализ данных табл. 3.2 показывает, что при расчете скорости ракеты-носителя в первом приближении можно не учитывать потери скорости от действия аэродинамических сил и от сил, возникающих от изменения давления на срезе сопла двигателя.

Таким образом, в первом приближении в качестве основных проектных параметров могут быть использованы:

- масса полезной нагрузки;

- потребная характеристическая скорость ракеты;

- количество ступеней;

- удельные импульсы двигателей в пустоте;

- удельные импульсы двигателей на поверхности Земли;

- конструктивные характеристики ракетных блоков;

- начальные значения перегрузок ступеней ракеты;

- углы наклона траектории в конце работы ступеней ракеты.

Кроме того должна быть выбрана схема соединения ракетных блоков и использована типовая приближенно-оптимальная программа угла наклона траектории.

Контрольные вопросы

1. Расскажите подробнее о лётно-технических, массогабаритных, энергетических и критериальных характеристиках ракет-носителей.

2. Что такое основные проектные параметры ракеты и на основе каких выражений они определяются?

4. Приведите перечень основных проектных параметров многоступенчатых ракет-носителей.

5. Как выделяются основные проектные параметры, полученные из анализа идеальной скорости ракеты, а также из анализа потери скоростей:

- от действия гравитационных сил;

- от действия аэродинамических сил;

- от изменения давления воздуха на срезе сопла двигателя.

6. Сопоставьте значения потерь скорости ракеты в зависимости от их происхождения.