3. Расчет запасов топлива

Суммарный запас топлива ДУ для последовательного отхода от РН и начальной корректировки.

Принимая Н, м/с, с, получим:

.

Суммарный запас топлива для последовательного отделения от одного ББ, принимая Н, м/с, с, получим:

Для определения запасов топлива на распределение , необходимо выяснить логику разведения ББ. По данным расчетов для поражения каждой цели требуется по одному ББ (рисунок 6). Учитывая оптимальный порядок обхода целей, условно представим следующую схему разведения.

На схеме обозначили: – отделение одного ББ от РГЧ; i – (i+1) – перенацеливание от i к (i+1) цели

Кроме того, процесс разведения ББ сопровождается разворотом РГЧ из разгонного направления ( ) в нейтральное ( ) и обратно, так как ББ отделяются от РГЧ только после ориентации их продольной оси по нейтральному направлению. Сюда же следует отнести операции по успокоению колебаний РГЧ после разворотов в режиме малой тяги ДУ. Согласно принятой схеме разведения, ДУ должна выполнить 15 разворотов РГЧ, 15 успокоений колебаний и 7 перенацеливаний, что следует из таблицы 4.

Затраты топлива на один разворот:

Примем, что развороты происходят при работе ДУ на малом режиме ( ). Угловое ускорение РГЧ из статистики около , а угол одного разворота, как правило, (разгонное и нейтральное направление взаимно перпендикулярны), поэтому найдем время одного разворота из зависимости:

тогда

Рисунок 6 – Схема последовательного разведения ББ

Определим затраты топлива на одно успокоение колебаний РГЧ после разворота:

Принимая , получим:

=0,33 кг.

Таблица 4 – Расчет маневров РГЧ

	Момент функционирования РГЧ	Число БЭ отделившихся к данному моменту	Число маневров к данному моменту
		ББ	разворот	Успокоение колебаний
1	Отделение I ББ	1	1	1
5	Перенацеливание 1-2 Отделение II ББ	1 2	2 3	2 3
3	Перенацеливание 2-3 Отделение III ББ	2 3	4 5	4 5
6	Перенацеливание 3-4 Отделение IV ББ	3 4	6 7	6 7
7	Перенацеливание 4-5 Отделение V ББ	4 5	8 9	8 9
4	Перенацеливание 5-6 Отделение VI ББ	5 6	10 11	10 11
8	Перенацеливание 6-7 Отделение VII ББ	6 7	12 13	12 13
2	Перенацеливание 7-8 Отделение VIII ББ	7 8	14 15	14 15

Так как в формулы для определения входит масса РГЧ с учетом размещенного на ней на данный момент времени топлива и боевых элементов, приходится вести расчеты в несколько приближений. Предположим, что масса топлива (на борту) равна m_Т = 300 кг, тогда

Расчеты запасов топлива будем вести в соответствии с порядком функционирования РГЧ: запас топлива на перенацеливание при переходе от первой ко второй цели:

.

В формуле m_iРГЧ, I_i – масса ступени (кг) и удельный импульс (м/с) ДУ на участке перенацеливания от i к (i+1); , – координаты (i+1) цели по дальности и боку по отношению к i цели; и – производные дальности и бокового отношения по скорости, которые примем в соответствии с таблицей 5:

[1]

Таблица 5 – Производные дальности и боковых отклонений по скорости.

L, км	1000	2500	3500	4500	6000	8000	10000	12000
	0,67	1,24	1,66	2,1	2,81	4	5,48	7,53
	0,44	0,69	0,8	0,88	0,97	1,0	1,0	0,92

Полученные значения расходов топлива на перенацеливание по всему участку разведения сведем в таблицу 6.

Таблица 6 – Расход топлива на перенацеливание

Перенацеливание	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8
mТ, кг	117,34	13,66	20,76	31,73	18,17	29,57	22,87	254,09

Расходы топлива, связанные с особенностями конкретной схемы РГЧ , зависят от суммарного числа разворотов и стабилизаций РГЧ и равны:

В целом затраты топлива на распределение целей:

Гарантийные запасы топлива:

Полный запас топлива:

Второе приближение. Примем массу топлива m_Т = 325 кг, тогда

Повторно произведем все расчеты:

В целом затраты топлива на распределение целей:

Гарантийные запасы топлива:

Полный запас топлива:

Разница между принятым во втором приближении запаса топлива (325 кг) и полученным расчетом (328,2 кг) составляет 0,98%. Расчет можно закончить.

Компоновочная схема РГЧ представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 − Разделяющаяся головная часть

1 – обтекатель 2 – боевой блок 3 – РДТТ увода обтекателя 4 – маршевый двигатель 5 – торовые полубаки Г и О 6 – двигатели «малой» тяги

7 – рулевой двигатель коррекции 8 – платформа 9 – приборный отсек 10 – цанговый замок 11 – шар баллон 12 – ТНА

Вывод

В данной работе необходимо было произвести расчёт запасов топлива и сформировать компоновку РГЧ.

Компоновка была выполнена по последовательно-параллельной схеме с центральным расположением ББ (ППЦ2 [3]). РГЧ выполнена по толкающей схеме, управляется с помощью маршевого ЖРД и 8 рулевых ЖРД, с стандартными характеристиками для данного типа задач. Обтекатель уводится твердотопливным двигателем, закреплённым в его головной части.

Исходя из заданных условий – 8 ББ на 8 целей и на дальности 8500 км, предложена схема последовательного разведения. Описан один из способов расчета запаса топлива для РГЧ. При этом было принято, что запас топлива будет минимальным в случае минимума . Просчитаны затраты топлива на развороты и успокоение колебаний. Расчет запасов топлива на перенацеливание боевых порядков проведен в несколько приближений. Определено общее количество топлива на борту равное 328,9 кг.