- •Основы проектирования ракет-носителей.
- •Оглавление
- •Список сокращений
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Общие вопросы проектирования
- •1.1. История создания баллистических ракет и ракет-носителей
- •1.1.1. История создания первых ракет на жидких компонентах топлива
- •1.1.2. Становление ракетной промышленности ссср
- •1.1.3. Первые космические полёты
- •1.4. Классификация ракет-носителей
- •1.5. Проектирование и стадии разработки ракет-носителей
- •I стадия разработки
- •II стадия разработки
- •III стадия разработки
- •2. Основные положения теории ракетного движения
- •2.1. Структура многоступенчатой ракеты
- •2.2. Относительные характеристики масс составных частей ракеты
- •2.3. Функциональная связь между относительными характеристиками масс составных частей ракеты
- •2.4. Характеристические скорости ракеты
- •2.5. Удельный импульс
- •2.6. Влияние атмосферного давления на тягу ракетного двигателя
- •2.7. Скорость ракеты с учетом реальных условий полета
- •2.8. Типовая приближенно-оптимальная программа изменения угла наклона траектории ракеты
- •2.9. Уравнения движения рн для поверочных расчётов
- •3. Характеристики и основные проектные параметры ракет-носителей
- •3.1. Характеристики ракет-носителей
- •3.2. Основные проектные параметры ракеты
- •3.3. Выбор основных проектных параметров ракеты
- •3.3.1. Основные проектные параметры, полученные из анализа идеальной скорости ракеты
- •3.3.2. Основные проектные параметры, полученные из анализа потери скорости ракеты от действия гравитационных сил
- •3.3.3. Основные проектные параметры, полученные из анализа потери скорости ракеты от действия аэродинамических сил
- •3.3.4. Основные проектные параметры, полученные из анализа потери скорости ракеты от действия сил, возникающих при изменении давления воздуха на срезе сопла ракетного двигателя
- •3.3.5. Основные проектные параметры многоступенчатых ракет-носителей
- •3.4. Сопоставление значений потерь скорости ракеты
- •4. Сбор и обработка статистических данных по ракетам-носителям
- •5.2.1. Требования по назначению
- •5.2.2. Требования к надежности
- •5.2.3. Требования к эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонту и хранению
- •5.2.4. Требования к транспортабельности
- •5.2.5. Требования к безопасности
- •5.2.6. Конструктивные требования
- •5.2.7. Технико-экономические требования
- •5.2.8. Другие требования
- •8. Оптимальное распределение массы ракеты-носителя по ступеням и расчет стартовой массы ракеты
- •8.2.1. Постановка задачи
- •8.2.2. Решение задачи
- •8.4. Выбор количества ступеней ракеты-носителя
- •8.4.1. Выбор количества ступеней ракеты по критерию минимума стартовой массы
- •8.4.2 Выбор количества ступеней ракеты-носителя из условия функционального назначения ракетных блоков
- •9. Определение предварительных объемно-габаритных характеристик ракет-носителей
- •10. Разработка предварительной компоновочной схемы ракеты-носителя
- •10.1. Методические вопросы разработки предварительной компоновочной схемы ракеты-носителя
- •10.2. Компоновка хвостовых отсеков
- •10.2.3. Компоновочные и силовые схемы хвостовых отсеков
- •10.3. Компоновка топливных отсеков
- •10.3.1. Компоновочные схемы топливных отсеков нижних ступеней рн
- •10.3.2. Компоновочные схемы топливных отсеков верхних ступеней
- •10.3.3. Определение масс и объемов окислителя и горючего
- •10.3.4. Определение геометрических размеров баков
- •10.3.5. Особенности компоновки твердотопливных отсеков
- •10.4. Компоновка переходных отсеков
- •10.4.1. Схема с холодным разделением
- •10.4.2. Схема с горячим разделением
- •10.4.3. Схема с теплым разделением
- •10.5. Компоновка приборных отсеков
- •10.6. Компоновка космических головных частей
- •11. Уточнение компоновочной схемы ракеты-носителя
- •11.1. Уточнение компоновочной схемы ракеты-носителя с последовательным соединением ракетных блоков
- •11.2. Уточнение компоновочной схемы ракеты-носителя с параллельным соединением ракетных блоков
- •11.2.1. Уточнение габаритов и мест сопряжения ракетных блоков
- •11.2.2. Схемы с унифицированными ракетными блоками
- •11.2.3. Схема с неразъемными соединениями ракетных блоков
- •11.2.4. Схема с отдельными блоками горючего и окислителя
- •11.3. Уточнение сбрасываемых элементов ракеты-носителя
- •11.4. Схемы с переливом топлива
- •12 Расчёт масс основных элементов конструкций ракеты-носителя
- •12.1. Предварительный расчет масс основных элементов конструкции ракеты-носителя
- •12.2 Предварительная массовая сводка
- •12.3. Проверка значений конструктивных характеристик ракетных блоков
- •12.4. Проектировочный расчет масс составных частей ракеты-носителя
- •12.4.1. Выбор расчетных случаев
- •12.4.2. Расчет нагрузок, действующих на рн
- •12.4.3. Выбор расчетных сечений ракеты-носителя
- •12.4.4. Расчет осевых сил в сечениях
- •12.4.5. Расчет изгибающих моментов
- •12.4.6. Расчет приведенной сжимающей силы
- •12.4.7. Расчет давления наддува баков
- •12.4.8. Расчет массы баков
- •12.4.9. Уточненные расчеты массы бака
- •12.4.10. Расчет массы сухих отсеков
- •12.4.11. Расчет прочих масс ракеты-носителя
- •12.5. Детальный расчет
- •13. Расчет координат центра масс и моментов инерции ракеты-носителя
- •13.1. Расчет координат центра масс ракеты
- •13.2. Расчет моментов инерции ракеты
- •13.3. Расчетные таблицы
- •13.4. Расчет положения координат центра масс ракеты-носителя по времени полета
- •14. Автоматизация выбора основных характеристик ракет-носителей
- •14.2. Программа для расчета масс составных частей ракеты-носителя и предварительной массовой сводки
- •14.3. Программа для расчета положения координат центра масс и моментов инерции рн
- •14.4. Программа для поверочных расчетов характеристик движения ракет-носителей
- •14.5. Разработка циклограммы запуска ракеты
- •15. Методика разработки твердотельных моделей ракет-носителей
- •15.1. Информационная поддержка жизненного цикла изделий
- •15.2. Особенности разработки твердотельных моделей ракеты
- •15.3. Разработка моделей отсеков ракетных блоков
- •15.3.1. Разработка моделей топливных баков
- •15.3.2. Разработка моделей сухих подкрепленных отсеков
- •15.3.3. Разработка моделей ферменных конструкций
- •15.3.4. Разработка моделей элементов крепления двигателей
- •15.4. Разработка моделей космических головных частей
- •15.5. Разработка модели ракеты космического назначения
- •15.5.1. Сборка ракетных блоков
- •15.5.2. Сборка ракеты и создание анимационной картины разделения составных частей рн в полёте
- •15.6. Определение геометрических и массоинерционных характеристик конструкции ракеты-носителя в системе твердотельного моделирования
- •16. Космические разгонные и апогейные ракетные блоки
- •16.1. Космические разгонные блоки
- •16.2. Апогейные блоки
- •16.3 Методика выбора характеристик разгонного блока при модернизации ракеты-носителя
- •17. Совершенствование средств выведения полезных нагрузок в космос
- •17.1. Создание серии рн различной грузоподъемности на основе унификации ракетных блоков
- •17.2. Модернизация ракет-носителей на базе рн «Союз»
- •17.3. Методика приближенной оценки грузоподъемности рн, составленных из существующих ракетных блоков
- •17.4. Методика оптимизации массы модернизируемых ракетных блоков в составе существующих рн3
- •17.5. Использование возвращаемых ракетных блоков
- •18. Согласование характеристик ракет-носителей, космодрома и стартового комплекса
- •18.3. Согласование характеристик рн с элементами технических и наземных стартовых комплексов
- •18.3.1. Требования к ракетно-космическому комплексу
- •18.3.2. Требования к стартовому комплексу
- •18.3.3. Подготовка ракеты космического назначения на техническом и стартовом комплексах
- •18.4. Согласование схем крепления рн с опорными элементами стартовых сооружений
- •18.5. Согласование характеристик рн с расположением космодрома и азимутами пуска
- •18.6.Морской старт
- •18.7. Воздушные старты
- •18.8. Оценка весовой эффективности воздушных стартов
- •18.8.1. Постановка задачи
- •18.8.2. Определение потребной характеристической скорости для рн при воздушном старте
- •18.8.3. Результаты расчётов и их анализ
- •18.9. Полностью многоразовые многоцелевые авиационно-космические системы
- •18.10. Запуск малогабаритных космических аппаратов
- •Заключение
- •Приложение а рекомендации по выполнению курсовых и дипломных проектов а1. Основные этапы курсового проектирования рн
- •А2. Типовые вопросы, рассматриваемые в дипломных проектах
- •Приложение б пример выполнения курсового проекта и оформления пояснительной записки4
- •Выбор основных характеристик и проектного облика ракеты-носителя
- •Реферат
- •Содержание
- •Введение б
- •Б1 сбор и обработка статистических данных по ракетам-носителям заданного класса
- •Б3 определение потребной характеристической скорости
- •Б4 выбор топлива
- •Б5 определение массы ракетных блоков и стартовой массы ракеты-носителя
- •Б6 предварительная компоновка б6.1 Определение предварительных габаритов ракеты
- •Б8 расчет масс элементов ракеты-носителя
- •Протокол расчета масс элементов конструкций ракеты-носителя
- •Б9 расчет центровочных характеристик и моментов инерции
- •Б10 обоснование и выбор бортовых систем
- •Б10.2 Системы крепления и разделения составных частей ракеты-носителя
- •Б11 конструкция и функционирование ракеты б11.1 Конструкция ракеты-носителя
- •Заключение б
- •443086 Самара, Московское шоссе, 34.
А2. Типовые вопросы, рассматриваемые в дипломных проектах
Ниже приведены типовые вопросы, которые рекомендуется отразить при выполнении дипломного проекта по теме «Проектирование ракеты-носителя».
1. Выбор схемы полета и баллистический расчет (расчет потребной характеристической скорости с учётом космодрома).
2. Аэродинамический расчет.
3. Чертеж общего вида (1 лист формата А1).
4. Выбор расчетных случаев.
5. Расчет нагрузок на аппарат (эпюры N, Q, M).
6. Подбор сечений силовых элементов конструкции.
7. Разработка конструктивно-компоновочной схемы РН (3-4 листа формата А1).
8. Разработка чертежа отсека ракетного блока (бака, хвостового отсека, приборного отсека или переходного отсека - 2-3 листа формата А1).
9. Разработка конструкции отсека проектируемой ракеты в системе твердотельного моделирования (1-2 листа формата А1). По согласованию с преподавателем может быть проведен расчет на прочность одного из отсеков проектируемой ракеты с помощью системы конечно-элементного моделирования NASTRAN.
10. Перечень наземных и лётных испытаний для подтверждения работоспособности и надежности изделия.
11. Монтажные работы с изделием (схема монтажных работ).
12. Особенности функционирования изделия при эксплуатации.
13. Описание изделия (конструкция, бортовые системы, список готовых изделий, список элементов конструкции, изготавливаемых смежными организациями, перечень конструкционных и других материалов).
14. Вопросы технологии изготовления РН (перечень технологических процессов, используемых при эксплуатации изделия, чертеж приспособления для сборки, клепки, сварки, испытаний и т.п. - 1-2 листа формата А1).
15. Оценка эффективности изделия (экономический расчет - 1 лист формата А1).
16. Вопросы безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды.
Приведенные вопросы изучались студентами по дисциплинам специальности по различным кафедрам:
- летательных аппаратов;
- динамики полета и систем управления;
- гидроаэродинамики;
- прочности летательных аппаратов;
- производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении;
- безопасности жизнедеятельности;
- организации производства.
В дипломном проекте по результатам поверочного расчёта рекомендуется представить циклограмму запуска ракеты-носителя.
Приложение б пример выполнения курсового проекта и оформления пояснительной записки4
по дисциплине
«Автоматизация проектирования и конструирования летательных аппаратов»
Учебная специальность 160801 «Ракетостроение»
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика С. П. Королева (национальный исследовательский университет)»
Кафедра летательных аппаратов
Выбор основных характеристик и проектного облика ракеты-носителя
Курсовой проект по дисциплине
«Автоматизация проектирования и конструирования
летательных аппаратов»
Вариант 22
Выполнил: студент гр. 1508 Шумков А.П. ____________
(роспись, дата)
Руководитель проекта:
профессор Куренков В.И. ____________
(роспись, дата)
Оценка ______________
2011
Кафедра летательных аппаратовЗАДАНИЕ на курсовое проектирование по дисциплине "Автоматизация проектирования и конструирования ЛА"
Студент Шумков А.П. Группа 1508 Вариант 22
Спроектировать РН, выводящую КА или КК массой mка = 7 т на орбиту
ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ 1. Провести сбор и обработку статистических данных по РН. 2. Разработать тактико-технические требования проектируемой РН. 3. Рассчитать потребную характеристическую скорость. 4. Осуществить выбор топлива по критерию минимума относительной массы полезной нагрузки и по комплексному критерию. 5. Определить стартовую массу ракеты, количество ступеней и оптимальное распределение масс по ракетным блокам. 6. Вычислить предварительные объемно-габаритные характеристики РН и разработать компоновочную схему РН. 7. Разработать твердотельную модель РН в системе Solidworks. 8. Рассчитать массы основных элементов конструкции РН по статистическим зависимостям и составить предварительную массовую сводку. 9. Рассчитать координаты центра масс и моментов инерции РН с учетом расхода топлива первой ступени (центровочная ведомость). 10. Обосновать и выбрать состав бортовых систем РН. Разработать предложения по пневмогидравлической системе и системе разделения. 11. Провести описание конструкции и функционирования РН в полёте, системы разделения и бортовых систем РН. 12. Оформить пояснительную записку в соответствии с СТП СГАУ.
Сроки разработки и трудоемкость выполнения отдельных этапов
Преподаватель ______________ В.И.Куренков
Дата выдачи задания 14.02.11
