Классификация ракет-носителей по массе выводимого полезного груза и применяемому способу старта. Сравнение характеристик и примеры действующих РН

Скачать

Ракетоносители сверхлегкого, легкого и среднего класса. Возможные варианты компоновки ракетоносителя "Энергия". Общий вид кислородно-водородного разгонного блока. Главные особенности материкового (наземного), морского и воздушного способа старта.

Размер: 28,4 M
Тип: курсовая работа
Категория: Астрономия
Скачать

Другие файлы:

Технология производства космических ракет
В учебнике для студентов, специализирующихся по конструированию и производству носителей космических объектов, рассмотрены основные технологические пр...

Гидродинамика баллистических ракет подводных лодок
Монография содержит общую постановку задачи гидродинамики морских баллистических ракет, вывод системы дифференциальных уравнений и кинематические соот...

Проектирование и испытание баллистических ракет
В книге рассматриваются методы приближенного проектирования баллистических ракет, используемые при разработке тактико-технических требований к ракетам...

Теоретические основы проектирования ствольных управляемых ракет
В монографии изложены основы теории проектирования ствольных управляемых ракет, в том числе методы определения аэродинамических характеристик и внешни...

Размещение и крепление груза с плоской опорой
Определение смещения центра тяжести груза относительно продольной и поперечной осей платформы. Расчет поперечной устойчивости вагона с грузом и степен...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

[Введите текст]

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Национальный аэрокосмический университет имени Н.Е. Жуковского «ХАИ»

Курсовая работа

по курсу: «Космонавтика»

на тему: «Классификация ракет-носителей по массе выводимого полезного груза и применяемому способу старта. Сравнение характеристик и примеры действующих РН»

Харьков 2013

Введение

Первым детально проработанным теоретическим проектом ракеты-носителя был «Lunar Rocket», спроектированный Британским межпланетным обществом в 1939 году.

Проект представлял собой попытку разработки ракеты-носителя, способной доставить полезный груз на Луну, основанную исключительно на существующих в 1930-х технологиях, то есть был первым проектом космической ракеты, не имевшим фантастических допущений. Ввиду начала Второй мировой войны работы по проекту были прерваны, и существенного влияния на историю космонавтики он не оказал[1].

Первой в мире настоящей ракетой-носителем, доставившей в 1957 году груз на орбиту, была советская Р-7 («Спутник»).

Далее США и ещё несколько стран стали т. н.космическими державами, начав использовать собственные ракеты-носители, а три страны (позже также и Китай) создали РН для пилотируемых полётов.

Самые мощные используемые на данный момент ракеты-носители - это российская РН «Протон-М», американская РН Дельта IV heavy и европейская РН Ариан V тяжёлого класса, позволяющие выводить на низкую околоземную орбиту (200 км) 21-25 тонн полезного груза, на ГПО - 6-10 тонн и на ГСО - до 3-6 тонн.

В прошлом были созданы (в рамках проектов высадки человека на Луну) и более мощные ракеты-носители сверхтяжёлого класса, такие, как американская РН «Сатурн V» и советская РН «Н-1», а также позднее, советская «Энергия», которые в настоящее время не используются.

Соизмеримой мощной ракетной системой была американская МТКС «Спейс Шаттл», которую можно было рассматривать как РН сверхтяжёлого класса для вывода пилотируемого корабля 100-тонной массы, или как РН всего лишь тяжёлого класса, для вывода на НОО прочей полезной нагрузки (до 20-30 тонн, в зависимости от орбиты).

При этом космический корабль-челнок являлся частью (2-ой ступенью) многоразовой космической системы, которая могла использоваться только при его наличии - в отличие, например, от советского аналога МТКС «Энергия»-«Буран».

1. Классификация ракет-носителей по массе выводимого полезного груза

В зависимости от массы полезного груза ракеты-носители делятся на следующие классы:

ракеты сверхтяжёлого класса (больше 50 тонн);

ракеты тяжелого класса (до 30 тонн);

ракеты среднего класса (до 15 тонн);

ракеты лёгкого класса (до 2-4 тонн);

ракеты сверхлёгкого класса (до 300-400 кг).

Рис. 1.1- Классификация ракет-носителей по массе выводимого полезного груза

1.1 Ракетоносители сверхлегкого класса

Ракета носитель «Штиль-1»

«Штиль-1» - представляет собой серийную ракету Р-29РМ (РСМ-54) с дополнительно установленной телеметрической аппаратурой. Полезная нагрузка объемом до 0.183 мі размещается в штатном отсеке ракеты. Пуск проводится из шахты подводной лодки из подводного положения. «Штиль-1» позволяет вывести на круговую орбиту высотой 400 км и наклонением 79° полезный груз массой 70 кг. Первый в мире запуск спутника с борта подводной лодки состоялся 7 июля 1998. Ракета «Штиль-1», запущенная с АПЛ К-407 «Новомосковск», вывела на околоземную орбиту два немецких спутника - Tubsat-N и Tubsat-N1.

Отличительной особенностью этого комплекса является использование существующей инфраструктуры полигона "Ненокса", в том числе наземных стартовых сооружений, а также серийных баллистических ракет Р-29РМ, снимаемых с боевого дежурства. Минимальные доработки по ракете обеспечат высокую надежность и точность выведения полезной нагрузки на орбиту при низкой стоимости пуска (4..5 млн. долл. США).

Рис. 1.2 - Ракета-носитель «Штиль-1»

Работы по созданию комплекса проводятся поэтапно. На первом этапе разработки полезная нагрузка размещается в штатном отсеке. Ракета-носитель в этом варианте имеет индекс "Штиль-1". Пуски проводятся из шахты подводной лодки.

БРПЛ Р-29РМ - трехступенчатая жидкостная баллистическая ракета. Ее внешний вид представлен на рис. 3, а основные характеристики - в табл. 1.

Ракета спроектирована по трехступенчатой схеме с маршевыми двигателями, утопленными в топливных баках ракеты. Двигательные установки третьей ступени и головной части объединены в единую сборку с общей баковой системой. Это означает, что третья ступень одновременно выполняет функцию маршевой ступени и ступени разведения боевых блоков по индивидуальным точкам прицеливания. По сравнению с предшественницей Р-29Р диаметр ракеты был увеличен (с 1.8 до 1.9 м), а диаметр шахты подводной лодки оставлен без изменения.

Поскольку длина БРЛП также увеличилась, то, соответственно, была увеличена высота ракетного отсека ПЛ. Компоненты топлива высококипящие. Инерциальная система управления с астрокоррекцией обеспечивает точность стрельбы около 0.5 км. На ракете нет системы стабилизации движения центра масс, первая и вторая ступени работают до полного окончания одного из компонентов топлива. Это является причиной большого разброса параметров движения на участке работы этих ступеней. С помощью третьей ступени осуществляется коррекция ошибок путем выбора соответствующих программ тангажа и рыскания.

Рис. 1.3 - Схема РН «Штиль-1»

ДУ третьей ступени выключается по команде системы управления при достижении требуемых параметров движения.

Таблица 1.1 - Характеристики БРПЛ Р-29РМ

Масса боевой части, кг

2800

Максимальная дальность стрельбы, км

8300

Количество боевых блоков

4

Число развернутых ракет

112 (7 ПЛх16)

Число ступеней

3

Длина собранной ракеты (без ГЧ), м

14.8

Полная длина, м

15.3

Стартовая масса, т

40.3

Длина I ступени, м

7.3

Диаметр I и II ступеней, м

1.9

Масса полностью снаряженной I ступени, т

22.3

Диаметр III ступени, м

1.85

При доработке штатной БРПЛ Р-29РМ для запуска КА были проведены некоторые изменения. Добавлена специальная рама для установки запускаемого КА и изменена полетная программа. На третьей ступени был установлен специальный телеметрический контейнер со служебной аппаратурой для контроля выведения наземными службами. Конструкторам также пришлось решать проблему, связанную с нагревом головного обтекателя во время старта ракеты и ее выхода из-под воды, что могло привести к повреждению КА.

РН "Штиль-1" позволяет вывести на круговую орбиту высотой 400 км и наклонением 79 градусов полезный груз массой 70 кг.

Ракетоноситель «Штиль-2»

«Штиль-2» - второй этап модернизации ракеты. Для размещения полезной нагрузки спроектирован специальный отсек объемом 1,87 мі, закрытый аэродинамическим обтекателем. Запуск ракеты производится с наземного стартового комплекса или из шахты подводной лодки в надводном положении. Стоимость пуска - $4..5 млн.

В 2009 году по итогам всероссийского конкурса «100 лучших товаров России» ракета-носитель «Штиль» удостоена почетного статуса «Гордость Отечества».

Рис. 1.4 - Схема РН «Штиль-2»

РН "Штиль-2" разрабатывается в результате второго этапа модернизации баллистической ракеты Р-29РМ. На этом этапе для размещения полезной нагрузки создается отсек полезной нагрузки, который состоит из аэродинамического обтекателя, сбрасываемого в полете, и переходника, на котором размещается полезная нагрузка. Переходник обеспечивает стыковку отсека полезной нагрузки с ракетой (рис. 7). Объем отсека для размещения полезной нагрузки составляет 1.87 м3.

А...