Проектирование двухступенчатой баллистической ракеты с ЖРД (стр. 4 из 7)

Начальная поперечная нагрузка на мидель ракеты

.

2. Весовой расчёт ракеты при выбранных оптимальных проектных параметрах

2.1 Определение основных весовых характеристик ракеты

Стартовая масса ракеты:

.

Масса первой ступени:

.

Масса второй ступени:

.

Заправка топливом первой ступени:

.

Заправка окислителем первой ступени:

.

Заправка горючим первой ступени:

.

Заправка топливом второй ступени:

.

Заправка окислителем второй ступени:

.

Заправка горючим второй ступени:

.

Суммарная заправка ракеты горючим:

.

Суммарная заправка ракеты окислителем:

.

Сухой вес ракеты (без полезной нагрузки):

.

2.2 Определение основных геометрических характеристик ракеты

Считаем, что проектируемая ракета имеет одинаковые диаметры ступеней.

Определяем диаметр ракеты:

где:

- относительная длина ракеты;

- средняя (приведённая) плотность заправленной ракеты, вычисленная в предположении, что ракета представляет собой цилиндр длиной и диаметром .

Для ракет с кислородным топливом при

средняя плотность . Принимаем: ; .

Принимаем:

.

Вычислим длину ракеты:

.

Уточняем величину начальной поперечной нагрузки на мидель ракеты:

.

Так как уточнённая величина начальной поперечной нагрузки на мидель ракеты

отличается от величины

,

выбранной в качестве проектного параметра, то необходимо вычислить величину поправки к скорости ракеты в конце АУТ, вызванную погрешностью выбора параметра

:

.

Учитывая то, что скорость в конце АУТ второй ступени возросла на

, необходимо уточнить полную дальность полёта.

По формулам для эллиптической теории вычисляем полную (уточнённую) дальность полёта:

.

;

;

;

;

;

.

Определим величину относительного отклонения расчётной дальности полёта

от заданной :

.

.

2.3 Определение основных тяговых характеристик ракеты

Тяга двигателя первой ступени на Земле:

.

Тяга двигателя первой ступени в пустоте:

;

.

Тяга двигателя второй ступени в пустоте:

Массовый секундный расход топлива двигателя первой ступени:

.

Массовый секундный расход топлива двигателя второй ступени:

.

Время работы двигателя первой ступени:

.

Время работы двигателя второй ступени:

.

3. Объёмный расчёт ракеты

3.1 Объёмный расчёт головной части

Проведём расчёт головной части (ГЧ), заполненной взрывчатым веществом (рис.8).

Головная часть должна быть спроектирована так, чтобы при полёте на нисходящем участке траектории она была статически устойчива.

Рис.8. Расчётная схема ГЧ

Угол конусности ГЧ выбираем из диапазона

.

Принимаем

.

Длина ГЧ:

.

Объём ГЧ:

.

Координата центра тяжести конуса ГЧ относительно его вершины:

.

В качестве взрывчатого вещества (ВВ) выбираем гексоген. Он относится к классу бризантных ВВ, возбуждение детонации которого производится взрывом капсюля-детонатора или заряда другого бризантного ВВ.

Гексоген (циклотриметилентринитрамин) - мелкокристаллическое вещество белого цвета, негигроскопичное, не растворимое в воде. Гексоген химически стоек, с металлами не взаимодействует. Чувствительность гексогена к механическим воздействиям несколько ниже, чем ТЭНа. При простреле пулей гексоген может взрываться. Гексоген энергично горит белым пламенем, горение может перейти в детонацию. В чистом виде гексоген применяется для снаряжения капсюлей-детонаторов. Для снаряжения инженерных боеприпасов применяется флегматизированный гексоген или его сплавы с тротилом (сплавы ГГ). Флегматизаторы служат для уменьшения чувствительности ВВ к внешним воздействиям, что повышает безопасность их применения. В качестве флегматизаторов применяются парафин, стеарин, вазелин и другие вещества. Для повышения энергии взрывчатого превращения в некоторые сплавы гексогена с тротилом добавляется порошок алюминия (морская смесь МС и сплав ТГА). Гексоген применяется также для изготовления пластичных ВВ. В состав пластичных ВВ входят гексоген и пластифицирующие добавки (пластификаторы).

Энергия взрыва, кДж/моль5440

Скорость детонации, м/с8360

Объём продуктов взрыва, л/кг908

Плотность

Считаем, что масса ВВ составляет 85% от массы полезной нагрузки:

.

Объём ВВ:

.

Объём, занимаемый зарядом, является усечённым конусом с параметрами:

- длина взрывателя.

- радиус меньшего основания усечённого конуса ВВ.

- объём, отводящийся под взрыватель.

- объём, отводящийся под взрыватель и ВВ.