Расчет заправки бака топливом и выбор объема газовой подушки бака

По циклограмме работы ДУ

1. Двигатель выводится на предварительную ступень тяги, которая меньше стартовой массы РН.

2. Переход на основной режим.

3. Работа ДУ на основном режиме.

4. Команда на останов ДУ.

5. Импульс после действия тяги

6. Тормозной импульс.

Следовательно существуют 2 режима расхода топлива: на маршевом режиме (тяга 90-97 % от номинала); на переходных режимах.(набор тяги и спад тяги до разделения ступеней).

Топливо, которое используется на этих 2 режим дает рабочий запас топлива - G_{раб .} Гарантийный запас топлива – G_г.з. (2-3% от G_раб) – дополнительное топливо для компенсации возможного увеличения расхода топлива на маршевом режиме полета в связи с отклонением основных параметров ракеты (массы, тяги ДУ, соотношения КТ).

Неиспользуемое топливо состоит из:

1. Топливо для набора тяги (до контакта подъема) – G_д (для 1 ступени).

2. Топливо в двигателе после отсечки – G_{зал. дв.}

3. Остатки незабора в баках – G_о.н.б.

4. Остатки в магистралях питания – G_{о.н.маг.}

5. Остатки одного из компонентов топлива в баке (при отсутствии системы СОБ) – G_о.н.К.

6. Топливо идущее на наддув баков - G_надд.

7. Топливо необходимое для захолаживания двигателя и магистралей (для криогенных топлив) – G_выкип.

В итоге в бак нужно заправить

G_запр. = G_раб.+ G_г.з. + G_д+ G_{зал. дв}+ G_о.н.б.+ G_{о.н.маг.}+ G_о.н.К. +G_надд. + G_выкип., (3.1)

Объем топлива для заправки в бак

V_запр= (3.2)

где DV_{погр.запр.} – погрешность заправки.

Погрешность заправки включает:

- погрешность изготовления ТБ (погрешность диаметра, длины, точность профилирования днищ). Тарировка баков по объему.

- погрешность измерения плотности и температуры КТ при заправке

- погрешность заправочного оборудования

- Погрешность вертикальной установки РН при заправке

- Погрешность в определении поправок на изменение объема бака из-за гидростатического давления.

Полный объем топливного бака V_пол определяется максимальным объемом заправленного топлива V_запр.^max и минимальным объемом газовой подушки V_под.^min

V_пол. = V_запр.^max + V_под.^min. (3.3)

В эксплуатационных условиях бак изменяет номинальный объем из-за температуры - DV_т, из-за растяжения от внутреннего давления - DV_деф.. Поэтому

V_полн.^Т = V_ном.+DV_т+DV_деф. (3.4)