02-12-2014_07-07-59 / Механика полета

Основные типы органов управления баллистических ракет

Основные типы органов управления баллистических ракет приведены на следующих рисунках.

1.	Рис.17	Воздушные рули – рули высоты и направления. Просты по устройству, но работают только при атмосферном полете; Управляющая сила на руле зависит от высоты полета (плотности воздуха) и угла отклонения руля. Чтобы получить требуемую управляющую силу на большой высоте необходимо осуществить поворот рулей на большой угол
2.	Рис.18	Газовые рули – выполненные из жаропрочного материала профилированные пластины, установленные попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на срезе сопла ракетного двигателя в потоке истекающих из сопла газов. Сила на руле не зависит от высоты полета, но он находится в среде горячих газов
3.	Рис.19	Поворотные камеры сгорания (КС) основных двигателей (одна или несколько). КС находятся в карданном подвесе
4.	Рис.20	Поворотные сопла основных двигателей (только для РДТТ).
5.	Рис.21	Специальные насадки на срезе сопла: сферические, цилиндрические, с косым срезом и т.д.
6.	Рис.22	Разрезные сопла (только для РДТТ).
7.	Рис.23	Выдвижные щитки, работающие в газовом потоке двигателя перпендикулярно потоку (только для РДТТ)
8.	Рис.24	Вдув генераторного газа или впрыск жидкости в сверхзвуковую часть сопла основного двигателя
9.	Рис.25	Четырехкамерная двигательная установка является типичной для первых ступеней баллистических ракет с ЖРД. Двигательная установка представляет собой либо связку из 4-х автономных двигателей, либо двигатель с четырьмя камерами сгорания. При этом каждый автономный двигатель (либо каждая КС) могут поворачиваться, чем достигается отклонение вектора тяги двигателя (КС) от параллели к продольной оси ракеты. Возможен вариант, когда многокамерный двигатель работает в режиме форсирования - дросселирования тяги каждого двигателя (КС).
10.	Рис.26	Комбинированная ДУ состоит из основного двигателя большой тяги, установленного на ракете неподвижно, и дополнительного двигателя меньшей тяги с отклоняемыми камерами сгорания. Подобные схемы применяют на вторых ступенях ракет с ЖРД. Управляющие моменты могут создавать поворотные или неподвижные управляющие сопла, в которые поступает газ из газогенератора
11.	Другие комбинированные органы управления:	– Воздушные и газовые рули. – Воздушные рули в паре с основными двигателями, работающими в режиме форсирования – дросселирования

Примечание: Все перечисленные органы управления могут создавать управляющие моменты рысканья и тангажа, однако не все из них пригодны для создания момента крена. Если на ракете имеется один поворотный двигатель или если силы создающие момент рысканья и тангажа направлены вдоль продольной оси ракеты, то в этом случае для создания момента крена необходимо применять специальные управляющие двигатели, тяга которых действует в поперечной плоскости ракеты. Величина сил, создаваемых органами управления, зависит от перемещений этих органов (чаще всего угловых) или от секундного расхода топлива, если для создания управляющей силы используется рассогласование тяг основных двигателей.

Рассмотрим определение сил и управляющих моментов, создаваемыми органами управления на примере ракеты с четырьмя управляющими двигателями.

Положительным отклонения управляющего двигателя будем считать его поворот против часовой стрелки, если смотреть со стороны соответствующей оси. Т.е. на рис.27 положительным отклонением двигателей 2 и 4 будет отклонение вниз, а для двигателей 1 и 3 – отклонение вправо. Будем считать, что тяги всех четырех управляющих двигателей равны по величине.

Рис.27

Запишем проекции тяги Р управляющих двигателей на оси OX₁Y₁Z_1:

где – соответственно углы отклонения управляющих двигателей 1, 2, 3, 4.

Проекции моментов относительно тех же осей координат будут равны (рис. 28):

Рис.28

где – расстояние от носка ракеты до оси вращения управляющего двигателя,– расстояние от носка ракеты до центра тяжести ракеты.

Содержание