6 Предварительная компоновка

6.1 Определение предварительных габаритов ракеты

При разработке предварительной компоновки ракеты-носителя принято брать запас по полезной нагрузке:

,

где - коэффициент запаса по полезной нагрузке.

Тогда расчетное значение полезной нагрузки составит

т = 33000 кг.

Форма будущей ракеты в первом приближении выбирается в виде удлиненного цилиндра.

Объем РН рассчитывается как сумма объемов составных частей ракеты с полезной нагрузкой.

Расчет объема головного обтекателя

Рассчитываем объем полезной нагрузки:

,

где - средняя плотность полезной нагрузки.

В первом приближении средняя плотность полезной нагрузки принята по статистике для пилотируемых космических аппаратов, функционирующих на орбитах Земли, и равная 300 кг/м3.

Рассчитываем объем головного обтекателя:

,

где = 1,5 - коэффициент, учитывающий неполноту заполнения головного обтекателя полезной нагрузкой.

Расчет объема приборных отсеков

Объем приборных отсеков следует рассчитывать только для последней ступени ракет-носителей среднего класса. Объем, занимаемый приборами на ракетных блоках первой ступени ракеты-носителя, можно не учитывать, так как для установки этих приборов достаточно места в межбаковых отсеках этих блоков.

Рассчитаем массу приборного отсека:

,

где = 0,0008- относительная масса приборного отсека по статистике;

- стартовая масса ракеты-носителя.

Рассчитаем объем приборного отсека:

,

где - - средняя плотность компоновки приборного отсека, которая для приборов системы управления верхних ступеней ракет-носителей составляет по статистике 150 кг/м³.

Расчет массы и объема топливных отсеков

Рассчитываем средние значения плотностей топлива по формуле

,

где и- плотность окислителя и горючего соответственно;

- коэффициент отношения массы окислителя к массе горючего.

По статистике = 2,7 для компонентов топлива «жидкий кислород-керосин» и= 4,5 для компонентов топлива «жидкий кислород - жидкий водород».

Объем топлива i-й ступени рассчитываем по зависимости:

,

где - масса топливаi-й ступени.

Объем топливных отсеков каждого ракетного блока рассчитываем по зависимости:

,

где - объем топливаi-й ступени;

=1,3 - коэффициент, учитывающий превышение объема топливного отсека над объемом топлива.

Результаты расчетов представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Объемы топливных отсеков

РБ	ρср , кг/м3	mтi , кг	Wтi , м3	Wтоi , м3
1	1023	439844	429,95	558,94
2	305	383678	1257,96	1635,35
3	305	133076	436,31	567,20
4	305	43122	141,38	183,79

Расчет объема второй ступени ракеты-носителя и суммарного объема хвостовых и переходных отсеков

Сначала рассчитаем объем ракеты-носителя:

,

где= 0,15 - статистический коэффициент, показывающий, какую долю объема занимают хвостовые и переходные отсеки от объема ракеты-носителя.

Тогда суммарный объем хвостовых и переходных отсеков составит

.

Определение предварительных габаритов ракеты-носителя

По статистике относительное удлинение ракет-носителей с последовательным соединением ступеней примем равным.

Находим предварительный диаметр ракеты:

Расчетная длина ракеты находится по следующей зависимости:

Принимаем диаметр равным D = 6,5 м и рассчитываем длину ракеты с другим диаметром:

Определение предварительных габаритов ракетных блоков первой ступени РН