6.2 Компоновка отсеков ракеты-носителя

Расчет габаритных характеристик хвостовых отсеков и выбор ракетных двигателей

Длину двигателя рассчитывают по эмпирическим зависимостям, полученным из статистики:

где - тяга двигателя, Н.

Тяга двигателей определяется как произведение начальной перегрузки ступени на начальный вес ступени:

,

где - начальная массаi-й ступени.

Длина двигателя с рамой крепления рассчитывается по следующей зависимости:

,

где - коэффициент, учитывающий превышение длины двигательной установки над длиной двигателя ().

Длина хвостового отсека ракетного блока первой ступени меньше или равна длине двигателя с рамой , то есть. На основании статистических данных будем уменьшать длину хвостового отсека первой и второй ступени на 10-15 процентов.

Длины хвостовых отсеков третьей и четвертой ступеней ракеты-носителя зависят от принятой схемы разделения.

Принимаем решение: на проектируемой РН используем уже существующие двигатели от НПО «Энергомаш» РД-170 на первой ступени и РД-0120 на верхних ступенях.

Таблица 6.2 - Характеристики двигателей и хвостовых отсеков

РБ	Аналог ДУ	Lдв, м	Dдв, м	R, кН	M0i
1-й	РД-171	4	3,6	7400	4,44
2-й	РД-0120	4,6	2,4	1448	2,4
3-й	РД-0120	4,6	2,4	1448	2,4
4-й	РД-0120	4,6	2,4	1448	2,4

Расчет габаритных характеристик топливных отсеков

Прежде всего выбираем форму топливных отсеков и баков ракеты. Форму топливных отсеков первой и второй ступеней принимаем цилиндрической с несовмещенными днищами баков, выполненными в форме частей сфер, радиус днищ равен диаметру баков.

Масса топлива считается известной из распределения масс по блокам ракеты-носителя. Определим массы и объемы окислителя и горючего.

Для нахождения массы окислителя и горючего воспользуемся следующими зависимостями:

Объемы окислителя и горючего можно вычислить следующим образом:

где и- плотности окислителя и горючего соответственно.

Результаты расчетов представлены в таблице 6.3.

Определение геометрических размеров баков

Расчет проводился по методике, изложенной в учебном пособии [1]. Расчетная схема представлена на рисунке 6.1. Результаты расчета представлены в таблице 6.4. Обозначения в таблице соответствуют обозначениям.

Таблица 6.3 - Массы и объемы топлива

РБ	Горючее	Окислитель	ρг, кг/м3	ρок, кг/м3	mГ, т	ток, т	WГ, м3	Wок, м3
1	Керосин РГ-1	Жидкий кислород	830	1140	67,276	152,716	81,055	133,96
2	Жидкий водород		71		69,759	313,918	982,521	275,367
3					24,196	108,880	340,789	95,509
4					7,840	35,282	110,423	30,949

Рисунок 6.1 - Расчетная схема бака

Таблица 6.4 - Расчетные характеристики баков

РБ	R, м	h, м	Wсф, м3	Wцб Г, м3	Wцб ОК, м3	Lцб Г, м	Lцб ОК, м	Lб Г, м	Lб ОК, м
1 ст.	3,8	0,51	2,965	78,49	130,995	6,924	11,556	7,062	11,787
2 ст.	6,5	0,87	14,671	967,85	260,696	29,182	7,860	50,777	13,676
3 ст.				326,118	80,838	9,833	2,437	17,109	4,240
4 ст.				95,752	16,278	2,887	0,491	5,023	0,854

Расчет габаритных характеристик переходных отсеков

Длина переходного отсека зависит от высоты днища верхнего бака третьей ступени и от высоты выступающей (вниз) за плоскость стыка полезной нагрузки с головным обтекателем.

Примем, что нижняя граница зоны полезной нагрузки лежит выше плоскости стыка переходного отсека с полезной нагрузкой и головным обтекателем. Тогда высота переходного отсека будет примерно равна высоте днища верхнего бака четвёртой ступени ракеты-носителя (с небольшим запасом). Принимаем высоту переходного отсека 0,8 м.

Компоновочная схема и геометрические характеристики приборных отсеков

Форму приборного отсека третьей ступени выбираем также цилиндрической и рассчитаем длину приборного отсека:

.

Приборы первого второго и третьего блоков располагаются в межбаковых отсеках.