4. Определение осевой силы

Значение осевой силы в произвольном сечении «ξ» можно представить в виде суммы:

где - осевая сила в сечении «ξ»;

- вклад в осевую силу массы конструкции;

- продольная аэродинамическая сила;

- влияние давления наддува баков;

- вклад тяги двигателя;

- влияние массы топлива.

1. Определение продольной аэродинамической силы

Продольная аэродинамическая сила отсеченной части конструкции может быть определена по формуле:

где - координата, отчитывающаяся от носка ракеты;

- полная погонная аэродинамическая нагрузка на корпус ЛА.

Полная погонная аэродинамическая нагрузка определяется по формуле:

,

где - продольная погонная нагрузка, вызванная силами давления на боковую поверхность ЛА;

- продольная погонная нагрузка от сил трения.

Нагрузка в случае конического тела определяется по формуле:

Коэффициент определяется по формуле:

где и - радиусы оснований конического участка, а - текущий радиус.

В точке 0 продольная погонная нагрузка, вызванная силами трения на боковую поверхность .

В сечении шпангоута № 1, изображенного на рисунке 5, погонная нагрузка, вызванная силами трения на боковую поверхность будет равна:

Рисунок 6 – Участок 0-1

В сечениях шпангоутов № 4 и №7, изображенных на рисунке 6, погонная нагрузка, вызванная силами трения на боковую поверхность будет равна:

Рисунок 7 – Участок 4-7

В сечениях шпангоутов № 9 и №10, изображенных на рисунке 7, погонная нагрузка, вызванная силами трения на боковую поверхность будет равна:

Рисунок 8 – Участок 9-10

Погонная нагрузка , вызванная поверхностным трением, определяется по формуле:

где F – половина площади продольного сечения летательного аппарата;

- текущий радиус .

где – длина участка 1-4,

– длина участка 1-4,

– длина участка 4-7,

– длина участка 7-9,

– длина участка 9-10,

– радиус основания конуса,

– радиус основания конуса,

– радиус основания конуса.

Тогда на участке 1-4 будет равна

На участке 7-9:

В сечении 10:

Складывая значения и , получим полную погонную аэродинамическую нагрузку на корпус летательного аппарата.

Эпюры погонных нагрузок , , а также результат их суммирования представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Эпюры погонных нагрузок

Продольная аэродинамическая сила представлена на рисунке 10.

2. Определение силы, обусловленной массой конструкции

Величина силы, обусловленной массой конструкции отсеченной части, определяется по формуле :

где - масса i-го сосредоточенного груза;

- погонная масса конструкции,

м/с² – ускорение свободного падения.

Эпюра представлена на рисунке 10.

3. Определение силы, обусловленной давлением наддува

Величина силы, обусловленной давлением наддува в баках, определяется по формуле:

,

где - дополнительная осевая сила от давления наддува. Для цилиндрических баков ;

- усилия, передаваемые на корпус от днищ баков и обусловленные действием давления наддува.

Для передних днищ эти силы определяются по формуле:

,

а для задних – по формуле:

,

где и - радиусы оснований баков.

- давление наддува в баке.

Так как все баки имеют цилиндрическую форму, усилия на переднем и заднем шпангоутах будут одинаковыми, отличаясь лишь знаком.

В баках II ступени давление наддува:

Горючего: Па,

Окислителя: Па,

.

Тогда получаем:

кН;

кН.

В баках I ступени давление наддува:

Горючего: Па,

Окислителя: Па.

Для бака окислителя

где h = 9,9 м – длина конической части бака,

– радиус основания бака.

Тогда величина силы, обусловленной наддувом в баке будет равна:

кН;

кН.

Радиус бака окислителя будет равен:

.

Тогда получим:

кН.

Эпюра представлена на рисунке 10.