Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Феодосьев В.И. Введение в ракетную технику Учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
171
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
47.41 Mб
Скачать

3. Испытание ракетных двигателей и ракет

499

предполагаемые, имеется возможность облегчить конструкцию. Если в процессе летных испытаний обнаружились неучтенные особенно­ сти, отрицательно сказывающиеся на работе конструкции, необхо­ димо соответствующие узлы ракеты усилить.

У ракет, предназначенных для первых экспериментальных пус­ ков, полезный груз заменяется обычно дополнительным комплектом измерительной и передающей аппаратуры телеметрического контро­ ля и балластными грузами. В корпусе ракеты устанавливается спе­ циальные передающие антенны.

На борту экспериментальной ракеты устанавливается большое количество датчиков для проведения всего комплекса измерений по

программе испытаний. В связи с этим

экспериментальная ракета

по сравнению с ракетой

окончательно

отработанной

конструкции

имеет измененную прокладку кабельных сетей.

 

Телеметрический контроль и кинотеодолитная съемка

Основным средством

измерения

контролируемых

параметров

в полете является так называемая

система телеметрического кон­

троля (СТК). Эта система предположительно состоит из бортового комплекса оборудования, включающего в себя систему датчиков и радиопередающее устройство, и наземного приемно-регистрирую- щего комплекса.

На борту ракеты при экспериментальных пусках устанав­ ливаются различные датчики. Механические датчики связаны с потенциометрическими устройствами, выдающими соответ­ ствующие напряжения в зависимости от величины контролиру­ емого-параметра. Кроме того, на борту ракеты имеются и элек­ трические датчики. Таковы, например, датчики температуры, дей­ ствие которых основано на изменении омического сопротивления с изменением температуры, датчики деформаций (напряжений), ра­ ботающие по тому же принципу, и пр.

Электрические сигналы, поступающие от датчиков, через радио­ канал передаются на землю.

Поскольку число измеряемых на борту параметров значительно превышает число радиоканалов передающего устройства, в системе телеконтроля может быть предусмотрено временное разделение сигналов. На борту ракеты в этом случае устанавливается про­ граммное устройство, подключающее различные датчики по опре­ деленной программе на короткий промежуток времени. На назем­ ной станции зависимость изменения параметра во времени запи­ сывается на пленку уже не в виде непрерывной кривой, а в виде кривой, отмеченной точками. При временном разделении емкость телесистемы, т. е. способность ее передать большое количество информации при ограниченном числе радиоканалов, резко воз­ растает.

32'

ЛИТЕРАТУРА

1.

А б р а м о в и ч

Г.

Н., Прикладная

газовая

динамика, Гостехиздат, 1953.

2.

А л е к с а н д р о в

С. Г., Ф е д о р о в Р. Е.,

Советские спутники

и косми­

ческая ракета, изд. АН СССР, 1959.

В. К-,

Рабочие процессы в жидкостно-

3. Б о л г а р с к и й

А. В. и Щу к и н

реактивных двигателях, Оборонгиз, 1953.

 

С. С., Приборы на

самолете,.

4.

Б р а с л а в с к и й

Д. А. и Л о г у н о в

Оборонгиз, 1947.

 

 

 

 

 

 

5.Вопросы горения, Сборник статей № 2, ИЛ, 1953.

6.Г е л ь м г о л ь ц Р., Пуск снарядов, ИЛ, 1959.

7. Г и л ь з и н К. А., Ракетные двигатели,

Оборонгиз,

1950.

8. 3 е н г е р

Е., Техника ракетного полета,

Оборонгиз,

1947.

9. З е н г е р

Е. и Б р е д т И., Дальний бомбардировщик с ракетным двига­

телем, Воениздат, 1946.

В. С., Авиационные газотурбинные двига­

10. И н о з е м ц е в

Н. В. и З у е в

тели, Оборонгиз, 1949.

 

 

 

11. К о н д р а т ю к

Ю. В., Завоевание межпланетных пространств, Оборонгиз,

1947.

и Ю т е н б о г а р д

И., Динамика ракет, Оборонгиз, 1950.

12. К о о й И.

13. Л е в и н с о н

Я. И., Аэродинамика больших скоростей, Оборонгиз, 1950.

14.Л о к к А. С., Управление снарядами, Гостехиздат, 1957.

15.Моторные топлива, масла и жидкости, т. I, Гостоптехиздат, 1953.

16.

Н е с м е я н о в А. Н., Доклад на общем

собрании АН

СССР в

марте

1959, «Известия», 15 июля 1959.

космических полетов, Оборонгиз, 1948.

17.

О б е р т

Г.,

Пути осуществления

18.

П р и м е н к о

А. Е., Реактивные

двигатели, их развитие

и применение,

Оборонгиз, 1947.

Д.,

Н ь ю т о н Р., Г р о с с Г.,

Математическая

теория

полета

19.

Р о с с е р

неуправляемых ракет, ИЛ, 1950.

 

 

 

 

20.

С а т т о н

Д.,

Ракетные двигатели, ИЛ, 1952.

 

 

21.

С и н я рев

Г. Б. и Д о б р о в о л ь с к и й

М. В., Жидкостные ракетные

двигатели, Оборонгиз, 1955.

 

 

 

 

22.

Терминология ЖРД, Изд. АН СССР, 1953.

 

1952.

23. У и м п р е с с

 

Р. Н., Внутренняя баллистика пороховых ракет, ИЛ,

24.Физика и химия реактивного движения, Сборник № 2, ИЛ, 1948.

25.Ц а н д е р Ф. А., Проблема полета при помощи ракетных аппаратов,. Оборонгиз, 1947.

26. Ц и о л к о в с к и й К. Э., Труды по ракетной технике, Оборонгиз, 1947.

27.

Ч е р н ы ш е в Н. Г., Роль русской научно-технической мысли в разработке

основ

реактивного летания, Изд. МВТУ им. Баумана, 1949.

28.

Ш т е р н ф е л ь д

А. А., Полет в мировое пространство, Гостехиздат, 1949..

29.

Эн о - Пе л ь т р и

Р., Космические полеты, Оборонгиз, 1950

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

Предисловие ...................................................................................................

 

 

 

3

Введение.................................................................................................................

 

 

 

 

5

 

 

 

Глава I

 

 

 

 

Основные соотношения теории реактивного движения

 

1.

Тяга ракетного

двигателя............................................................................

 

 

19

 

Уравнение Мещерского.................................................................................

 

 

19

 

Сила тя ги ................................

иудельный расходтоплива

21

 

Удельная тяга

25

■2. Формула

Циолковского для идеальной

скорости ракеты .......................

26

 

Идеальная скорость одноступенчатой

ракеты .........................................

26

 

Идеальнаяскорость составной ракеты .

31

 

Влияние силы земного тяготения................................................................

 

3.

Внешний коэффициент полезного действия ракетного двигателя . . . .

32

 

 

 

Глава

II

 

 

 

Типы ракетных летательных аппаратов и основы их устройства

 

1.

Беспилотные ракетные летательные аппараты и ихназначение . . . .

35

2.

Снаряды наземной ракетной артиллерии ближнегодействия . . . .

37

3.

Ракеты дальнего действия................................................................................

 

 

44

 

Способы увеличения дальности пороховых ракет ............................

44

 

Баллистические

ракеты дальнего действия................................................

48

4.

Зенитные ракеты.....................................

 

 

58

5.

Прочие типы ракетных летательных аппаратов.........................................

70

 

Авиационные ракеты ..................................................................................

 

 

70

 

Морские ракеты...............................................................................................

 

 

73

 

Метеорологические и геофизические ракеты...........................................

75

6.

Искусственные спутники Земли и освоение межпланетных пространств

84

 

Общее состояние вопроса.............................................................................

 

 

84

 

Орбита

искусственного спутника .................................................................

 

 

86

 

Выведение спутника на орбиту.................................................................

 

91

 

Конструктивные особенности спутников....................................................

95

 

Основные направления развития

космических полетов .........................

98

 

 

 

Глава

III

 

 

 

Ракетные двигатели, их устройство и особенности работы

 

1.

Преобразование

энергии............................................................................

 

 

108

 

Схема

преобразования энергии .................................................................

 

 

108

 

Основные группы реактивных двигателей................................................

111

 

 

 

Оглавление

503

2.

 

Жидкостные ракетные двигатели ( Ж Р Д )

Стр,

 

112

 

 

Типы существующих жидкостных ракетных двигателей.......................

112

 

 

Устройство жидкостного ракетного двигателя ракеты дальнего дей­

121

 

 

ствия .......................................

 

 

 

 

Жидкостный ракетный двигатель с вытеснительной системой подачи

125

 

 

Самолетный жидкостный ракетный двигатель ..............................................

126

 

 

Элементы арматуры Ж Р Д

...............................................................................

 

130

 

 

 

Глава IV

 

 

 

 

Топлива

ракетных

двигателей

 

1.

Химическая энергия топлив

ракетных

двигателей.....................................

135

 

 

Источники энергии для ракетных двигателей...........................................

135

 

 

Процесс горения и химическая эн ерги я....................................................

136

 

 

Химическая энергия и теплота образования...........................................

138

 

 

Теплотворность топлива ..................................................................................

 

 

140

 

 

Основные требования к ракетным топливам.........................................

142

 

 

Анализ горючих и окислительных элементов как компонентов ракет­

148

 

 

ных топлив..................................................................................................

 

 

2.

Современные жидкие и твердые топлива для ракетных двигателей

152

 

 

Требования, предъявляемые к жидким топливам...................................

152

 

 

Классификация жидких ракетных топлив.................................................

154

 

 

Азотная кислота и окислы азота. Тетранитрометан ................................

156

<

Горючие, применяемые в топливах на основе азотной кислоты и окис-

162

лов азота ......................................................................................................

 

 

|

 

Жидкий кислород ...........................................................................................

 

 

163

 

Горючие топлив на основе жидкого кислорода....................................

164

 

 

Перекись водорода.........................................................................................

 

 

165

 

 

Топлива на основе перекиси водорода ...................................................

166

 

 

Твердые ракетные топлива...........................................................................

 

167

 

 

Пути разработки новых топлив повышенной эффективности . . . .

171

3.

Энергия ядерных реакций и ее использование в ракетных двигателях .

176

 

 

Ядро атома и дефект массы.......................................................................

 

176

 

 

Ядерные реакции............................................................................................

 

 

177

 

 

Ядерные ракетные двигатели . ....................................................................

180

 

 

Ионный и фотонный ракетные двигатели . ...............................................

185

 

 

 

Глава V

 

 

 

 

Процессы

в камере сгорания ракетного

двигателя

1.

Горение в Ж Р Д ............................................................................................

 

 

 

 

 

 

Подготовительные

процессы

и горение

топлива

в

камере Ж РД •

 

Время пребывания топлива в камере сгорания

.................................

 

 

Конструкция камер сгорания

и головок

кам ер .................................

 

 

 

Воспламенение топлива в Ж Р Д ............................................................

...................................

 

Вибрационное горение ..................................

 

2.

Горение ракетных п о р о х о в .........................................................................

 

 

 

 

 

Скорость горения

пороха .....................................................................

зар яд о в

 

 

 

Форма

ракетных

пороховых

порохового

двигателя . .

 

Горение

порохового заряда

в камере

Воспламенение ракетного порохового заряда ...................................

194

194

201

202

208

209

211

211

214

217

218

504

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

3. Продукты сгорания топлив ракетных двигателей иих

свойства .

. .

219

 

Параметры состояния газовой с м е с и ...........................................................

 

 

 

 

 

219

 

Внутренняя энергия и теплоемкость га за ......................................................

 

 

 

 

 

221

 

Теплосодержание газа. Показатель адиабаты..............................................

 

 

 

 

222

 

Химическая энергия и полное теплосодержание. Основное уравнение

 

 

сгорания

.................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Термическая

диссоциация

и состав

продуктов

сгорания

...............................

 

 

226

 

'Термическая диссоциация и константы равновесия....................................

 

 

 

226

 

Влияние температуры и давления на состав

продуктов сгорания . .

228

 

Состав и температура продуктов сгорания в ракетных двигателях. Пол­

229

 

нота выделения химической энергию ............................................................

смесей

при

высоких

 

Особые термодинамические

свойства газовых

 

 

температурах .....................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава

VI

 

 

 

 

 

 

 

Течение продуктов сгорания по соплу ракетного двигателя

 

 

1. Основные законы движения газового потока.....................................................

 

 

 

 

 

237

 

Параметры

газового потока...............................................................................

 

 

 

 

 

 

237

 

Установившееся и неустановившееся течения га за ........................................

 

 

 

 

239

 

Распределение скоростей по поперечному сечению потока. Одномер­

 

 

ное течение ........................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение расхода ..............................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение энергии .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Течение газа по соплу ..........................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

245

 

Скорость звука в газах .................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

245

 

Максимальная скорость истечения.................................................................

 

потока . . . .

249

 

Зависимость

параметров

газа от

местной скорости

250

 

Зависимость местной скорости звука от скорости потока. Критиче­

251

 

ская

скорость..........................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

-

 

Форма

сверхзвукового сопла.........................................................................

 

 

 

 

 

 

253

3. Работа сопла ракетного двигателя.................................................................

 

 

 

 

 

256

 

Площадь критического сечения сопла...........................................................

 

 

 

 

 

256

 

Площадь выходного сечения сопла..............................................................

 

 

 

 

 

259

 

Уширение сопла. Термический к.

п. д. ракетного двигателя . . . .

262

 

Влияние рекомбинации газов и догорания топлива

я а

течение

газа

264

 

по соплу

ракетного двигателя......................................................................

 

 

 

 

 

 

 

Формы сопел ракетных двигателей...............................................................

 

 

 

 

 

267

4.

Особенности сверхзвукового

сопла.

Характеристики

ракетных

двига­

269

 

телей

.................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенности сверхзвукового сопла и режимы его работы..........................

 

 

269

 

Характеристики ракетных двигателей...............................................................

 

 

 

 

 

271

5. Охлаждение жидкостных ракетных двигателей...............................................

 

 

 

 

274

 

Теплообмен

в ракетных

двигателях................................................................

 

 

 

 

 

274

 

Организация

охлаждения

двигателя...............................................................

 

 

 

 

 

277

 

 

 

 

 

Глава

VII

 

 

 

 

 

 

 

Силы и моменты, действующие на ракету в полете

 

 

 

1.

Система

сил, действующих

на ракету в полете, и

дифференциальные

282

 

уравнения движения......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Координаты,

определяющие положение ракеты в пространстве . .

282

 

Силы, действующие на ракету......................................................................

 

 

 

 

 

 

284

 

Дифференциальные уравнения движения .......................................................

 

 

 

 

 

287

 

Оглавление

505

 

 

Стр.

2.

Земная атмосфера и ее свойства...................................................................

290

3.

Аэродинамические силы .........................................................................................

300

 

Коэффициент аэродинамических с и л .........................

300

Составные части аэродинамических сил и дозвуковое обтекание . . 304

 

Особенности

 

сверхзвукового обтекания .............................................

 

 

 

308

 

Волновой кризис .............................................................................................

 

 

 

характеристик

 

 

 

316

 

Определение

 

аэродинамических

силы . . .

318

 

Влияние

струи ракетного

двигателя

на аэродинамические

323

 

Нагревание корпуса ракеты при большихскоростях полета.....................

 

 

 

324

4. Статический и демпфирующий моменты...........................................................

 

 

 

327

 

Статический

аэродинамический момент..........................................................

 

 

 

327

 

Демпфирующий момент................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

330

5.

Управляющие усилия.........................

 

 

 

 

 

 

 

 

334

6. Изменение

силы Trim и

веса ракеты

натраектории......................................

 

 

 

337

 

 

 

 

 

 

Глава

VIII

 

 

 

 

 

 

Траектория

полета

баллистических ракет

 

 

 

 

1.

Участки траектории...................................

 

 

 

 

 

 

 

 

341

2.

Активный

участок.............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

344

3. Полет за пределами атмосферы в поле земного тяготения.............................

 

 

 

351

 

Уравнения движения......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

351

 

Траектория

полета .......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

354

 

Дальность полета...........................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

360

4.

Нагрузки,

действующие

на

 

основные

элементы конструкции

ракеты

364

 

в полете........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осевые нагрузки на активном участке.......................................................

 

 

 

364

 

Поперечные нагрузки на активном участке..............................................

 

 

 

370

 

Поперечные нагрузки на атмосферном участке свободного полета . .

373

 

Краткие замечания по расчету на прочность основных несущих эле­

376

 

ментов

баллистических

ракет

дальнегодействия ...............................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава

IX

 

 

 

 

 

 

Основные

принципы стабилизации, управления и наведения

ракет

 

1. Способы стабилизации и управления ракетой.........................................

 

 

 

380

 

Устойчивость

и стабилизация ..................................................................

 

 

неуправляе­

380

 

Особенности

 

возмущенного

движения и стабилизация

382

 

мых ракет

.....................................................................................................при помощи

автомата

 

 

 

 

Стабилизация

 

 

 

385

2. Гироскоп и его применение..............................................................................

 

 

 

 

 

 

 

389

 

Свойства

гироскопа ........................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

389

 

Применение

гироскопа...................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

393

3.

Гироприборы

и исполнительные органы автомата стабилизации

раке­

397

 

ты дальнего действия

.................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

Расположение и назначение рулей ракетыдальнего действия

.

. .

397

 

Гирбгоризонт....................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

399

 

Гировертикант .................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

401

 

Рулевые машины............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

403

4.

Промежуточные устройства

 

автомата

стабилизации ракеты

дальне­

405

 

го действия...................................................................................

 

 

 

 

 

 

: . . .

 

Общая схема промежуточных устройств...................................................

 

 

*

405

 

Дифференцирующий контур.........................................................................

 

 

 

 

 

408

506

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

 

Преобразователь сигнала (модулятор)..........................................................

 

 

410

 

Усилитель

и демодулятор............................................................................

 

 

 

 

412

5.

Некоторые

вопросы обеспечения

устойчивости полета ракеты . . . .

413

 

Анализ

устойчивости

движения

в

простейшем в и д е ....................................

 

413

 

Принципы

моделирования работы

автомата стабилизации . . . .

420

6.

Управление

дальностью баллистических р ак ет...............................................

 

 

426

 

Способы управления дальностью...................

.....

..................................

426

 

Устройство и работа гироскопического интегратора осевых перегру­

428

 

зок ..................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

осевых пере­

 

Устройство и работа электролитического интегратора

432

 

грузок .........................................

 

 

 

...............................................................

7.

Электропневмооборудованне и работа автоматики баллистической ра­

 

кеты

при запуске

и в полете................................................................

 

 

 

436

 

Бортовые источники электропитания и кабельная сеть ......................

436

 

Пневмогидросистема в период предстартовой подготовки.........................

437

 

Пневмогидросистема

при

запуске...............................................................

 

 

440

 

Автоматика ракеты

в полете.....................................................................

 

 

 

 

441

8.

Способы наведения на цель управляемых р а к е т

.......................................

 

443

 

Наведение при помощи команд...................................................................

........................................................

443

 

Наведение по л учу ....................

 

 

 

447

 

Полуактивное самонаведение........................................................................

 

 

 

 

449

 

Активное

самонаведение

...............................................................................

 

 

 

 

450

 

Пассивное самонаведение.............................................................................

 

 

 

 

451

9.

Рассеивание при стрельбе ракетами..................................................................

 

 

452

 

Мера рассеивания...........................................................................................

 

 

 

 

 

 

452

 

Рассеивание неуправляемых ракет...................................................................

 

 

455

 

Рассеивание управляемых баллистических ракет.................................

 

458

 

 

 

 

 

Глава X

 

 

 

 

Наземное оборудование, испытание ракет и ракетных двигателей

'

1.

Пусковые систем ы ...........................................................................................

 

 

 

 

 

 

460

2.

Наземное оборудование....................

 

 

 

 

 

470

 

Наземное

оборудование

баллистическихракет дальнего

действия .

470

 

Наземное

оборудование

зенитных

управляемых

рак ет...............................

478

3.

Испытание

ракетных

двигателей

и

рак ет...................................................

 

 

486

 

Испытание двигателей....................................................................................

 

 

 

 

 

486

 

Стендовые испытания ракет .........................

 

 

 

 

495

 

Летные испытания ракет..............................................................................

 

 

с ъ е м к а

498

 

Телеметрический контроль и кинотеодолитная

499

Литература..............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

501

 

 

 

З а м е ч е н н ы е о п е ч а т к и

 

 

Стр.

Строка

Напечатано

Должно быть

192

8

снизу

/ = / = /0

 

/ - / о

289

11

сверху

M v b +

-

M v b +

407

4

сверху

И =5: С0 Д?

С] Д^> -}“ ^2 Д? •

и = С0Д

С\ Ду -)- СоДу.

Заказ 519/1647

Всеволод Иванович Феодосьев и Геннадий Борисович Синярев

ВВЕДЕНИЕ В РАКЕТНУЮ ТЕХНИКУ

Издательский редактор Н. А. Горцуева

 

Техн. редактор В. П. Рожин

Г-62299.

Подписано в печать 26/IV I960 г.

Учетно-изд. л. 30,61

Формат бумаги 60х921/и =

16,13 бум. л.—32,25

печ. л., в т. ч. 2 вкл.

Цена 12 р. 20 к.

Тираж 25

000 экз.

Заказ 519/1647

 

 

Типография

Оборонгиэа

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ