10.2.3. Компоновочные и силовые схемы хвостовых отсеков

После расчета объемно-габаритных характеристик хвостовых отсеков и определения их длины выбирается компоновка с учетом схемы передачи усилий от двигателя на корпус ракеты.

Возможные варианты компоновки хвостовых отсеков с учетом схем передачи усилий для нижних ступеней ракет-носителей представлены на рис. 10.4 и 10.5. Стрелками обозначены направления смещения среза сопла при повороте двигателей.

На рис. 10.4 представлена компоновочная схема хвостового отсека нижней ступени ракеты-носителя с передачей усилия через рамы двигателя к силовому кольцу (а) и к лонжеронам корпуса (б) хвостового отсека.

Рис. 10.4. Компоновочные схемы хвостовых отсеков
нижних ступеней ракет-носителей:

а) с рулевыми двигателями; б) с поворотными камерами

На рис. 10.5 представлена компоновочная схема хвостового отсека с передачей усилия через силовые кольца с поперечными балками.

Возможны два варианта передачи усилий от двигателей: а) периферийные двигатели опираются на силовое кольцо, а центральный двигатель на узел пересечения двух диаметральных балок; б) все двигатели опираются на узлы соединения балок. Балки имеют коробчатое сечение для уменьшения их массы и обеспечения достаточной жесткости.

Рис. 10.5. Компоновочная схема хвостового отсека с передачей
усилия через силовые кольца с поперечными балками

На рис. 10.6 представлены компоновочные схемы хвостовых отсеков ракет-носителей с передачей усилий от двигателей на бак, днище которого выполнено сферическим. Передача усилия на днище осуществляется по касательной к оболочке бака посредством конической оболочки, приваренной к сферическому днищу с помощью точечной сварки.

Рис. 10.6. Компоновочные схемы хвостовых отсеков
верхних ступеней ракет-носителей

На рис. 10.7 представлены компоновочные схемы хвостовых отсеков с передачей усилий от двигателей на бак, днища которых выполнены комбинированными или коническими. Комбинированные днища имеют коническую форму внешней части и сферическую форму внутренней части с обратной кривизной. Места соединения двух частей днища укреплены силовым шпангоутом, на который и происходит передача усилия от двигателей. Внутренние части днища для предотвращения потери устойчивости должны быть подкреплены силовым набором или выполнены в виде вафельных конструкций.

Рис. 10.7. Компоновочные схемы хвостовых отсеков
с комбинированными и коническими днищами баков

При малых объемах топливных баков верхних ступеней ракет компоновку хвостовых отсеков и компоновку топливных баков с учетом схем передачи усилий рассматривают совместно. Поэтому другие возможные варианты компоновки хвостовых отсеков будут обсуждаться позднее при рассмотрении компоновки топливных отсеков верхних ступеней ракет-носителей (см. рис. 10.11).

Следует отметить, что при использовании готовых двигателей компоновка хвостовых отсеков не всегда получается рациональной по критерию наибольшей плотности компоновки. Так, например, на ракетах-носителях Atlas (США) и H-IIB (Япония) используются двухкамерные ракетные двигатели. Хвостовые отсеки этих ракет показаны на рис. 10.8. Причем на РН Atlas используются российские двигатели РД-180. Основная причина применения таких схем заключается в относительно низкой стоимости используемых двигателей.

а) Atlas (США) [55] б) H-II B (Япония) [56]

Рис. 10.8. Хвостовые отсеки РН с двухкамерными двигателями