ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общий анализ расчетных режимов полета и параметров из "Космическая техника " Для того чтобы попытаться учесть и рассмотреть сложные взаимодействия между существенными параметрами системы снаряда, можно предложить две формы анализа, которые и будут рассматриваться. Первой из этих форм является общий анализ расчетных режимов полета и параметров снаряда, при котором снаряд рассматривается как твердое тело и который связан с исследованием формы, прочностных характеристик, веса, дальности полета и других общих характеристик снаряда. Вторая форма — общий динамический анализ — касается динамических реакций, вибраций, устойчивости снаряда и тому подобных факторов. Следует подчеркнуть, что обе эти формы по сущ,еству не заменяют изобретательность и умение правильно разобраться в деле хорошим инженерным расчетом. Однако можно полагать, что аналитическое рассмотрение имеет большое значение для конструктора, разрабатывающего системы с многочисленными видами взаимодействия, так что только интуиция и жизненный опыт оказываются недостаточными. [c.584] Общий анализ расчетных режимов полета и параметров летательного аппарата включает в себя объединенное исследование согласующихся между собой условий, при которых все составные части летательного аппарата взаимодействуют друг с другом надлежащим образом. В этот анализ входит определение характерных признаков всей системы, например распределение полного веса между конструкцией снаряда, гидравлической системой, двигателем, системой нагнетания исследование влияния на снаряд атмосферных условий изучение геометрических аспектов, размеров, формы, числа ступеней и взаимного расположения составных частей снаряда учет физических свойств значений плотностей, допустимых напряжений материалов конструкции, величин удельных теплоемкостей и давления паров жидкостей. Проектирование и исполнение снаряда как единого целого определяется взаимодействием между этими факторами, а также физическими законами, определяющими траектории полета, законами аэродинамики, термодинамики, характеристиками разрушения материалов, уровнем радиации и т. д. и подчиняется ограничивающим условиям максимального давления насосной установки, минимальной толщины стенок конструкции, определенного коэффициента топливного состава и т. д. [c.584] При общем анализе вследствие его сложности требуется применение цифровых вычислительных машин. Таким образом, вычислительное устройство становится основным орудием исследования и получения информации о полной системе без проведения индивидуального, повторяющегося в деталях анализа компонент системы. [c.585] Анализ полной системы проводится таким образом, что позволяет ввести в качестве входов системы такие параметры, как допустимые напряжения, удлинение снаряда, критерий минимальности и т. д. При работе вычислительного устройства некоторые переменные, изменяющиеся при движении снаряда, такие, как изгибающие моменты, величины давления и т. д., вычисляются для каждого момента полета, так что летательный аппарат как бы сам рассчитывает последовательно свое движение в соответствии с условиями и ограничениями проводимого анализа. [c.585] При таком анализе одним из выходных параметров является полный вес снаряда. Полный вес равен сумме весов компонент, которые иногда могут быть выбраны произвольно например, для летательного аппарата с жидкостным ракетным двигателем это относится к полезной нагрузке, оборудованию для управления, двигателям, топливу, топливной системе (трубопроводы и т. д.), гидравлическим системам, топливным бакам, бакам высокого давления и газу, находящемуся в них, переходным конструкциям, силовой установке и обтекателям. Вес каждой из этих составных частей, за исключением веса полезной нагрузки, выражается как функция основных переменных. В некоторых случаях эти соотношения могут быть достаточно сложны в других случаях могут быть использованы простые линейные зависимости, например предположение, что вес конструкции силовой установки пропорционален величине тяги. Уточнение таких соотношений является задачей и результатом отдельного подробного анализа. [c.585] Полный вес равен сумме весов компонент. [c.586] Вес бака слагается из веса его цилиндрической части веса концевых крышек и веса фитинговой арматуры Wf. [c.586] Вес цилиндрической оболочки пропорционален ее радиусу Л, толщине т и плотности материала Толщина стенок бака в любом случае зависит от нагрузки и допустимых напряжений в материале бака. [c.586] Схематический разрез топливного бака. [c.586] Следовательно, если в каждый момент полета известны величины давления, температуры и ускорения, то может быть определена необходимая толщина каждой секции бака. Однако каждый из перечисленных факторов зависит от большого числа взаимодействующих эффектов. Рассмотрим, например, как определяются допустимые напряжения, давление в баке и температура его поверхности. [c.587] Следует обратить внимание на то, что температура стенки бака есть, функция толщины этой стенки, а также скорости летательного аппарата и плотности материала. [c.588] Эти уравнения приведены только для того, чтобы показать один из типов взаимодействий. Из рассмотрения этих уравнений видно, что вес топливного бака зависит от толщины стенок бака, которая есть функция давления газа в баке и допустимых напряжений материала стенок бака. Давление в баке является функцией температуры бака, ускорения снаряда, изгибающих моментов, высоты полета и аэродинамического сопротивления в свою очередь эти параметры зависят от толщины стенок бака, плотности материала, веса летательного аппарата и т. д. [c.588] Весьма полное описание задачи может включать в себя свыше 70 уравнений И 100 переменных и параметров для каждой ступени. Взаимосвязи могут быть выражены в виде блок-диаграммы, показывающей поток информации от одной части анализа расчетных режимов полета и параметров летательного аппарата к другой. Две такие блок-диаграммы, показывающие расчет топливного бака и анализ программы давления, приведены в табл. 18.1 и 18.2, а полная диаграмма анализа всего снаряда приведена на рис. 18.5. [c.589] Давление в баках. На рис. 18.6 показаны требуемые временные зависимости внутреннего давления в баке с жидким кислородом первой ступени двухступенчатого снаряда различные кривые соответствуют различным условиям, рассмотренным выше. Увеличение давления около средней части полета, необходимое с точки зрения устойчивости конструкции, обусловлено увеличением изгибающих моментов, связанных с большим динамическим давлением на снаряд. Резкое падение давления, необходимого для предотвращения кавитации, вблизи момента окончания работы ступени обусловлено уменьшением давления в напорной трубе насоса уменьшение располагаемого напора происходит в течение короткого времени, сравнимого с временем, необходимым для изменения напора на выходе из бака. [c.590] Температура стенок бака. На рис. 18.7 показано изменение температуры стенок вблизи верхнего торца бака с жидким кислородом первой ступени снаряда. Приведенные кривые соответствуют различным материалам бака нержавеющая сталь или алюминий. Нужно заметить, что толщина стенок бака из стали меньше, чем из алюминия. Максимальное значение температуры для обоих материалов наблюдается вблизи момента окончания работы ступени затем температура начинает уменьшаться, так как в силу низкой плотности воздуха уменьшается динамическое давление и аэродинамический нагрев. Предполагалось, что для стали коэффициент излучения равен 0,9, а для алюминия равен 0,2. Окраска алюминия несколько уменьшает максимальную температуру стенки. [c.590] Толщина стенок бака. [c.590] Вернуться к основной статье