1.9 Геометрические характеристики ракеты

Основные геометрические параметры, которые формируют облик разгонного блока жидкостной ракеты, представлены на рисунке 1.

Определяем их численные значения.

1. Калибр ракеты = 2 м.

2. Диаметр критического сечения сопла камеры сгорания определяется формулой

,

где – массовый секундный расход топлива, приходящийся на одну камеру сгорания, кг/с;

;

кг/с; кг/с.

Рисунок 1 – Разгонный блок ракеты с ЖРД

Тогда

0,078 м,

0,067 м.

3. Диаметр выходного сечения сопла камер сгорания

,

где

.

Их численные значения:

,

,

м, м.

4. Диаметр камеры сгорания .

Тогда м, м.

5. Длина камеры сгорания

,

где – приведенная длинна камеры сгорания.

Так как для ЖРД с дожиганием принимаем = 1 м, то м, м.

6. Длина сопла двигателя

,

Поэтому м, м.

7. Длина двигателя ракеты

.

Тогда м, м.

8. Длина бака горючего

или

4,07 м,

1,44 м.

9. Длина бака окислителя

или

= 5,82 м,

= 1,86 м.

10. Длина топливного отсека

.

Следовательно,

м;

м.

11. Длина отсека с полезной нагрузкой

,

где – длина боевого блока, м (для ракет данного класса м).

Так что, м.

12. Полная длина ракеты

=

м.

Полученные геометрические характеристики проектируемой ракеты позволяют создать ее конструктивно-компоновочную схему (рисунок 2).

Рисунок 2 – Конструктивно-компоновочная схема

двухступенчатой ракеты с ЖРД

1.10 Тяговые характеристики ракеты

Тяга двигателя:

– первой ступени (на Земле) кН;

– второй ступени (в пустоте) 137,43 кН.

Секундный массовый расход топлива:

– двигателями первой ступени 270,1 кг/с;

– двигателем второй ступени 40,4 кг/с.

Время работы двигателя .

Для первой ступени с,

для второй ступени с.

1.11 Исследование влияния давления в камере сгорания

первой ступени на максимальную дальность

Исследование проводится путем последовательного получения решения обратной задачи для ряда значений давления в камере сгорания первой ступени, близких к рекомендуемым p_к1 = 17–25 МПа.

При помощи программного комплекса «PROBA» рассчитываем максимальную дальность полета двухступенчатой баллистической ракеты с ЖРД. Полученные результаты приведены в таблице 2 и на графике (рисунок 3).Результаты расчета показывают, что оптимальным давлением в камере сгорания первой ступени для данной ракеты является p_к1 = 20 МПа. В этом случае прибавка к дальности полета могла бы составить около ста километров.

Таблица 2 – Зависимость

Продолжение таблицы 2

Рисунок 3 – График зависимости максимальной дальности

полета ракеты от давления в камере сгорания первой ступени