Проектирование двухступенчатой баллистической ракеты с ЖРД (стр. 6 из 7)

.

Полная высота бака горючего:

.

Объём заправляемого горючего:

.

Объём воздушной подушки:

.

Высоту воздушной подушки от зеркала жидкости до полюса верхнего днища бака найдём из выражения:

.

Получаем

.

Высота уровня жидкости в баке:

.

Размеры бака окислителя первой ступени

По аналогии с расчётом размеров бака горючего рассчитываем размеры бака окислителя.

Высота цилиндрической части бака окислителя:

.

Полная высота бака окислителя:

.

Объём заправляемого окислителя:

.

Объём воздушной подушки:

.

Высоту воздушной подушки от зеркала жидкости до полюса верхнего днища бака найдём из выражения:

.

Получаем

.

Высота уровня жидкости в баке:

.

3.3 Прикидочный расчёт габаритных размеров ДУ

ДУ первой ступени

ДУ первой ступени имеет четыре двигателя:

.

Определим диаметр критического сечения сопла:

,

где

Определим диаметр на срезе сопла:

,

где

Определим диаметр КС:

.

Длина цилиндрической части КС:

.

Высота форсуночной головки:

.

Радиус кривизны контура сопла:

,

,

где

- угол на срезе сопла. Примем .

- угол раскрытия сопла. Примем .

- линейные участки контура сопла. Примем .

Длина сверхзвуковой части сопла:

;

.

Длина входа в сопло:

.

Длина двигателя:

.

Длина двигательной установки от среза сопла до узла крепления.

.

ДУ второй ступени

ДУ второй ступени имеет два двигателя:

.

Определим диаметр критического сечения сопла:

,

где

Определим диаметр на срезе сопла:

,

где

.

Определим диаметр КС:

.

Длина цилиндрической части КС:

.

Высота форсуночной головки:

.

Радиус кривизны контура сопла:

,

,

где

- угол на срезе сопла. Примем .

- угол раскрытия сопла. Примем .

- линейные участки контура сопла. Примем .

Длина сверхзвуковой части сопла:

;

.

Длина входа в сопло:

.

Длина двигателя:

.

Длина двигательной установки от среза сопла до узла крепления.

.

3.4 Объёмный расчёт приборного, переходного и хвостового отсеков

Размер приборного отсека первой ступени выбираем равным Lпо =0,268 м. Приборный отсек второй ступени отсутствует.

Размеры хвостовых отсеков первой и второй ступеней зависят от габаритов ДУ, размещаемых в этих отсеках. После прорисовки эскиза ракеты примем длину хвостового отсека первой ступени равной 1,782 м, длину хвостового отсека второй ступени – 1,6 м. Длина переходного отсека равна - 0,2 м.

3.5 Эскизный чертёж проектируемой ракеты

После проведения объёмных расчётов составляем эскизный чертёж ракеты, а также эскизы двигателей ДУ первой и второй ступеней.

3.6 Центровочный расчёт ракеты

Для определения центра тяжести ракеты первоначально определяем центры масс отдельных отсеков ракеты. Отсчёт размеров производим от носка ракеты.

Рис.10. Расчётная схема для определения центра масс ракеты

Центр тяжести ракеты определяем по формуле:

,

где

- масса отдельных агрегатов и отсеков ракеты в данный момент времени;

- центр тяжести агрегата или отсека в данный момент времени;

- масса ракеты в данный момент времени.

В это уравнение входят как постоянные составляющие, так и переменные. Переменными составляющими будут положения центров масс топлива в баках.

Координата центра тяжести ракеты:

После определения центра тяжести ракеты, определяем коэффициент её центра масс:

.

Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2

Первая субракета
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105	12.582 12.553 12.517 12.471 12.416 12.35 12.272 12.18 12.074 11.95 11.807 11.643 11.453 11.235 10.984 10.695 10.36 9.971 9.517 8.986 8.358 7.607	0.608 0.607 0.605 0.603 0.6 0.597 0.593 0.589 0.584 0.578 0.571 0.563 0.554 0.543 0.531 0.517 0.501 0.482 0.46 0.435 0.404 0.368
Вторая субракета
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130	5.504 5.511 5.518 5.525 5.531 5.536 5.541 5.545 5.548 5.551 5.553 5.555 5.555 5.555 5.554 5.551 5.548 5.543 5.537 5.529 5.52 5.509 5.497 5.482 5.465 5.445 5.422	0.509 0.51 0.51 0.511 0.512 0.512 0.512 0.513 0.513 0.513 0.514 0.514 0.514 0.514 0.514 0.513 0.513 0.513 0.512 0.511 0.51 0.509 0.508 0.507 0.505 0.504 0.501
135	5.396	0.499
140	5.367	0.496
145	5.333	0.493
150	5.295	0.49
155	5.284	0.489
160	5.224	0.483
165	5.16	0.477
170	5.089	0.471
175	5.009	0.463
180	4.919	0.455
185	4.817	0.445
190	4.699	0.435
195	4.561	0.422
200	4.397	0.407