11.4. Схемы с переливом топлива

Для пакетной схемы перспективным считается организация перелива топлива из боковых блоков в центральный блок. Систему перелива топлива можно реализовать путем соединения соответствующих баков специальными магистралями по принципу сообщающихся сосудов и выдавливания жидкости за счет перепада давлений наддува в баках по заданной временной циклограмме.

Достоинством схемы с переливом является потенциальное совершенство ракеты-носителя по критерию минимума массы. В этом случае вторая ступень (после отделения боковых блоков) начинает работу как бы заново, с баками, полностью заполненными топливом.

К недостаткам схемы с переливом топлива можно отнести, во-первых, дополнительный вес конструкции системы перелива и, во-вторых, угрозу пожара из-за возможности пролива компонентов топлива на факел пламени двигателя при отделении ракетных блоков.

Если в ракете-носителе имеется четыре или шесть боковых блоков, то целесообразнее в весовом отношении организовать перелив топлива и отделение боковых ракетных блоков по парам по мере выработки из них топлива, как это схематично показано на рис. 11.21 (для четырех боковых блоков).

Рис. 11.21. Схема перелива топлива и отделения ракетных блоков

При этом перелив топлива следует организовать следующим образом. В процессе работы двигателей всех (или части) ракетных блоков топливо переливается из пары боковых блоков, которые будут отделяться первыми, в центральный блок. Одновременно из центрального блока топливо переливается в боковые блоки с работающими двигателями. После выработки топлива из первой пары боковых блоков они отделяются и ракета-носитель начинает работу с оставшимися ракетными блоками, полностью заполненными топливом. Затем топливо начинает переливаться из оставшихся боковых блоков в центральный блок.

После выработки топлива из второй пары боковых блоков они отделяются и ракета-носитель начинает полёт без боковых блоков, но с полными топливными баками центрального блока.

Можно показать, что расчетные формулы для схемы, приведенной на рис. 11.21, равносильны расчетным зависимостям для схемы трехступенчатой ракеты с последовательным соединением ракетных блоков без перелива топлива. Только в качестве ракетных блоков первой ступени в этом случае следует рассматривать первую пару боковых блоков (которые отделяются первыми), в качестве ракетных блоков второй ступени - вторую пару боковых блоков (которые отделяются вторыми). В качестве ракетного блока третьей ступени следует рассматривать центральный блок.

Контрольные вопросы

1. Приведите методику уточнения компоновочной схемы ракеты-носителя (РН) с последовательным соединением ракетных блоков.

2. По каким приближённым зависимостям производится проектный расчет центра давления РН с целью уточнения компоновочной схемы?

3. Приведите методику уточнения компоновочной схемы РН с параллельным соединением ракетных блоков.

4. Приведите последовательность уточнения габаритов и мест сопряжения ракетных блоков.

5. Какие схемы с унифицированными ракетными блоками Вы знаете?

6. Расскажите о схеме с неразъемными соединениями ракетных блоков.

7. Расскажите о схеме РН с отдельными блоками горючего и окислителя.

8. Преимущества и недостатки схемы с переливом топлива.