- •Классификация ракет
- •Основные задачи, решаемые для баллистической ракеты
- •Движение, форма и гравитационное поле Земли Движение Земли
- •Форма Земли
- •Гравитационное поле Земли
- •Атмосфера
- •Системы координат Определение положения точки на земной поверхности
- •Уравнение движения точки переменной массы
- •Теорема об изменении количества движения системы материальных точек
- •Формула Циолковского
- •Системы координат
- •Силы и моменты, действующие на ракету в полете. Аэродинамические силы
- •Отличие реальной скорости ракеты от характеристической
- •Потери скорости
- •Особенности аэродинамических характеристик
- •Аэродинамические моменты
- •Коэффициент центра давления длинных тел
- •Демпфирующий момент
- •Управляющие силы и моменты
- •Органы управления Управляющие моменты
- •Основные типы органов управления баллистических ракет
- •Сила тяги реактивного (ракетного) двигателя
- •Реактивный момент
- •Аэродинамические схемы ла
- •Основные достоинства и недостатки аэродинамических схем
- •Типовые формы корпусов
- •Конструктивно-компоновочная схема ракеты
- •Компоновочные схемы ракет-носнтелей
- •Двигательные установки и системы управления
- •Возмущающие силы и моменты
- •Атмосферные возмущения
- •Расчет траектории управляемых баллистических ракет (убр) Общий вид траектории убр и параметры активного участка
- •Требования к траектории
- •Использование формулы Циолковского при проектировании ракет
- •Пример расчёта массы ракеты
- •Приращение скорости ракеты
- •Соотношение масс ступеней ракеты
- •Элементы небесной механики
- •Законы Кеплера
- •Орбитальные скорости планет солнечной системы
- •Орбиты космических аппаратов вокруг Земли
- •Вычисление параметров геостационарной орбиты Радиус орбиты и высота орбиты
- •Орбитальная скорость
- •Длина орбиты
- •Недостатки геостационарной орбиты
- •Скорости движения космических аппаратов на орбитах разного типа
- •Космическая скорость
- •Первая (круговая) и вторая космическая скорость (скорость освобождения) на поверхности некоторых небесных тел
- •Схемы выведения космических аппаратов
- •Активное маневрирование на космических орбитах
- •Библиографический список
Сила тяги реактивного (ракетного) двигателя
Тяга – равнодействующая всех реактивных сил, создаваемых агрегатами двигателя, определяется по формуле:
где – массовый секундный расход топлива реактивного двигателя;Wa – скорость газовой струи на срезе сопла; Fa – площадь среза сопла; ра – давление на срезе сопла; рh – давление окружающей среды.
Первый член данного уравнения характеризует тягу, создаваемую за счет отбрасывания от сопла газов и эта часть – реактивная сила (статическая составляющая).
Второй член характеризует тягу, которая определяется разностью давлений на срезе сопла и давления окружающей среды и эта часть – переменная составляющая реактивной тяги (зависит от высоты полета).
Реактивный момент
Пусть есть ракета с однокамерной двигательной установкой (ДУ) рис.29:
а) Если вектор тяги двигателя Р направлена вдоль оси, то реактивный момент отсутствует (рис. 29,а).
б) Если вектор тяги (и результирующий вектор тяги для многокамерной ДУ) действует с некоторым эксцентриситетом относительно центра тяжести (рис. 29,б), то в этом случае действует реактивный момент .
Рис.29
Аэродинамические схемы ла
Планером называется конструкция, объединяющая корпус, крылья, органы управления и стабилизации в единую аэродинамическую схему. Он предназначен для создания управляющих сил и размещения всей аппаратуры ракеты. Корпус планера обычно цилиндрической формы, за исключением ракеты типа «несущий конус», с конической (сферической) головной частью. Форма корпуса и головной части выбирается в целях получения наименьшей силы лобового сопротивления ракеты при полете. Материалом для корпуса служат легкие прочные металлы и сплавы
Аэродинамические поверхности планера служат для создания подъемной и управляющих сил. Подъемная сила, которая возникает при взаимодействии ракеты с воздухом во время ее полета, обеспечивает удержание ЛА в воздухе. Управляющие силы необходимы для изменения направления полета ракеты.
Различают подвижные и неподвижные аэродинамические поверхности (АП). Подвижные АП, предназначенные для управления полетом и стабилизацией ЛА, называются рулями, поворотными крыльями. Свои функции они выполняют путем поворота вокруг осей, перпендикулярных продольной оси корпуса ракеты, либо при выдвижении из корпуса на определенное время и в определенной последовательности.
Неподвижные АП служат для стабилизации полета ЛА (стабилизаторы) и для создания подъемной силы (несущие крылья, поверхности). По взаимному расположению рулей и неподвижных аэродинамических поверхностей можно выделить следующие аэродинамические схемы ракет (рис.30):
- нормальная или обычная;
- «утка»;
- «бесхвостка»;
- «поворотное крыло»;
В нормальной схеме рули и стабилизатор располагаются позади крыльев в хвостовой части ракеты.
Схема «бесхвостка». Данная схема является разновидностью нормальной схемы. Здесь крылья выполняют одновременно функции крыльев и стабилизаторов и отличаются большей стреловидностью и малым размахом. С целью увеличения подъемной силы в этой схеме увеличена площадь крыльев. При этом рули оказываются расположенными непосредственно за крыльями и связываются с ними конструктивно.
В аэродинамической схеме «утка» рули находятся в головной части ракеты (впереди центра масс), а крылья, выполняющие и функцию стабилизатора, расположены в хвостовой части корпуса ракеты. Эта схема удобна с точки зрения компоновки ракеты, так как рулевые машинки могут быть расположены близко к рулям. При такой компоновке ракеты подъемная сила рулей совпадает по направлению с подъемной силой крыльев и корпуса. Однако расположение рулей в носовой части ракеты и возникновение скоса воздушного потока при отклонении рулей приводит к потере подъемной силы на крыльях и возникновению значительных моментов крена. Чтобы избежать «момента косой обдувки» крыльевой блок делается вращающимся вокруг оси ракеты, что позволяет избежать воздействия скоса воздушного потока на них.
В схеме «поворотное крыло» подвижные поверхности (поворотные крылья) располагаются в районе центра тяжести и наряду с функцией крыла выполняют функцию рулей, а неподвижные стабилизаторы расположены в хвостовой части корпуса.
Рис. 30 Аэродинамические схемы: а)Нормальная; б)"Бесхвостка"; в)"Утка"; г)"Поворотное крыло".
Принципиально не существует наилучшей аэродинамической схемы. Выбор схемы аэродинамической компоновки определяется требуемыми высотами и дальностями полета ракеты, маневренностью и составом бортовой аппаратуры.
Таблица