Системы управления ракетами-носителями.
Система управления ракеты-носителя - совокупность бортовых и наземных приборов и устройств ракеты-носителя [космического аппарата, космической платформы, межорбитального буксира, разгонного блока] с программным обеспечением, предназначенных для управления движением объекта управления и функционированием бортового оборудования.
Примечание - Система управления космического аппарата является составной частью бортового комплекса управления.
В процессе полета ракеты Система управления решает три основных задачи: наведение на цель (навигация); стабилизация полета; управление расходом топлива.
Система управления ракеты обычно состоит из:
- бортовой аппаратуры системы управления — обеспечение проверок ракеты на всех стадиях (завод изготовитель, монтажно-испытательный комплекс и стартовый комплекс), пуска и полета ракеты;
- наземной аппаратуры системы управления — обеспечение проверок ракеты на стартовом комплексе и пуска;
- контрольно испытательной аппаратуры системы управления — обеспечение проверок ракеты на заводе изготовителе и в монтажно-испитательном (техническом) комплексе;
Различают три типа систем управления ракетой: система самонаведения; система телеуправления; автономная система управления.
Нагрузки, действующие на ракету-носитель. Особенности нагружения на АУТ (см. вопрос №4). Нагрузки, действующие на ракету во время наземной эксплуатации (ничего толкового по этой части вопроса найти не удалось).
Нагрузки, действующие на ракету во время наземной эксплуатации: суммарные стационарные нагрузки, динамические нагрузки - связанные с транспортировкой ракеты и установкой в стартовое положение, ветровые нагрузки вблизи земли.
Системы разделения ступеней ракет, схема “горячего” разделения (см. Вопрос №6).
Компоновочные схемы ракет-носителей. Устройство одноступенчатой БР с ЖРД.
Компоновкой ракеты называется взаимное расположение частей и отсеков ракеты, а также размещение в ракете полезного груза, оборудования и приборов. Различают аэродинамическую и конструктивную компоновки. Под аэродинамической компоновкой понимают выбор внешних форм и взаимного расположения головной части, топливного и хвостового отсека и оперения ракет. Аэродинамическая компоновка определяет аэродинамические характеристики ракеты и положение центра давления.
Взаимное расположение грузов, оборудования, приборов СУ, двигательной установки и т. д. внутри отсеков ракеты, а также взаимное расположение отсеков определяет конструктивную компоновку.
Компоновочные схемы ракет-носителей
В составе РН можно условно выделить головную часть (головной обтекатель и полезный груз в виде искусственного спутника Земли, автоматической межпланетной станции, космического корабля) и ракетную часть, состоящую из разгонных блоков (РБ). Разгонный блок представляет собой автономную часть ракеты, включающую в себя топливный отсек с топливом, двигательную установку, органы управления и ряд других вспомогательных систем бортового комплекса, обеспечивающих движение на определенном участке траектории выведения. Соединяя различным образом РБ между собой, можно получить хорошо известные компоновочные схемы ракеты-носителя: "пакет", "тандем" и комбинацию этих схем (рис. 1.8, а).
В схеме "тандем" разгонные блоки
последовательно соединяются друг с
другом посредством поперечных плоских
фланцевых стыков
.
При этом корпус РБ нагружается как
внешним давлением среды, так и инерционными
нагрузками со стороны вышерасположенных
отсеков (масс). Отделение отработавшего
РБ осуществляется путем его продольного
перемещения по схеме "холодного"
или "горячего" разделения, что
также оказывает определенное силовое
и тепловое воздействие на конструкцию
блока.
Схема "пакет" характеризуется параллельным расположением РБ и их продольным делением после полной выработки топлива. Соединение РБ между собой осуществляется, как правило, в двух силовых поясах : верхнем и нижнем. В зависимости от особенностей конструктивного исполнения силовых поясов они могут воспринимать и передавать поперечные и (или) продольные усилия. При организации силовых связей РБ необходимо обеспечить свободу деформации корпуса РБ и возможность сборки ракеты-носителя в целом.
Компоновочная схема ракеты-носителя характеризуется еще силовым взаимоотношением корпусов разгонных блоков и топливных баков.
Возможны две схемы (рис. 1.9):
1. Несущий топливный бак, когда корпус бака одновременно является корпусом РБ и воспринимает как давление наддува и инерционную нагрузку со стороны топлива, так и аэродинамические cилы и внешние инерционные нагрузки;
2. Подвесной топливный бак, характеризуемый разделением функций бака и корпуса РБ по восприятию ими внешних и внутренних нагрузок.
Чаще применяются несущие баки, т. к. при этом уменьшается масса ракеты. Ненесущие (подвесные) баки имеют преимущества при сборке ракеты, к тому же их удобно теплоизолировать, поэтому они нашли широкое применение в верхних ступенях мощных ракет носителей.
Разгонные блоки для удовлетворения эксплуатационных требований при их транспортировке железнодорожным, автомобильным, воздушным и водным транспортом не должны превышать определенных предельных габаритных размеров. В связи с этим, если относительно малогабаритные топливные отсеки выполняются в виде одного отсека, то крупногабаритные топливные отсеки выполняются по многоблочной схеме, т.е. в виде пакета топливных отсеков, топливных баков ( см. рис. 1.8, б) или транспортабельных элементов РБ. В первом случае пакет состоит из однотипных малогабаритных топливных отсеков, каждый из которых содержит бак окислителя и бак горючего, во втором случае пакет состоит из нескольких параллельно расположенных топливных баков окислителя и горючего, а в третьем случае РБ собирается из транспортабельных элементов на сборочном заводе вблизи стартовой позиции.
Устройство одноступенчатой БР с ЖРД
1- полезный груз; 2 - бак окислителя; 3 – бак горючего; 4 – турбонасосный агрегат двигателя; 5 – камера сгорания двигателя; 6 - стабилизаторы; 7 – управляющие двигатели; 8 – сопло двигателя; I – головная часть; II – приборный отсек; III – топливный отсек; IV – хвостовой отсек