![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Техническая эффективность ракетно-космической системы характеризуется относительной массой полезного груза mк, которая определяется как отношение массы полезного груза m пг к стартовой массе m ст
mк = mпг/mст.
Одним из способов повышения технической эффективности ракетно-космической системы связан с использованием материалов с высокой удельной прочностью (sв/g), удельной жесткостью (Е/g) и малыми запасами прочности при рабочих нагрузках и температурах, где sв, Е, g -временное сопротивление, модуль упругости и плотность материала. Другой способ повышения технической эффективности заключается в снижении стартовой массы за счет отделения пассивных масс отработавших частей ракеты. При блочной структуре ракетно-космической системы обеспечивается удобство отделения пассивных масс. При дискретном отбросе пассивных масс оставшаяся масса ракетно-космической системы является условной массой полезного груза.
Техническая эффективность mк современных ракетно-космической системы изменяется в пределах от 0,0072 до 0,0465 и возрастает с увеличением стартовой массы.
Конструктивное совершенство ракетного блока характеризуется коэффициентом к, представляющим отношение пассивной массы ракетно-космической системы m п к ее активной массе (массе топлива) m т:
к = m п/ m т.
В активную массу включают массу рабочего запаса топлива, а в пассивную помимо массы конструкции – массу остатков не использованного топлива и газов наддува.
Масса (вес) элементов конструкции зависит от следующих факторов:
– формы и размеров элементов конструкции.
– нагрузок, действующих на элементы конструкции;
– плотности и прочности материалов, из которых они изготовлены,
Конструктивное совершенство достигается оптимальным разбиением ракетно-космической системы на ракетные блоки, совмещением функций элементов конструкции, проектированием элементов конструкции с минимальными запасами прочности.
Эффективность функционирования ракетно-космической системы определяется вероятностью выполнения поставленных перед системой задач. Эффективность зависит от надежности работы составных частей конструкции, точности их параметров, живучести и безопасности.
Точность параметров движения ракетно-космической системы на всех участках траектории характеризуется:
– точностью величин активной, пассивной масс и массы полезного груза;
– точностью объемов топливных емкостей;
– точностью инерционно-массовых характеристик (масса, положение центра масс, величина и компоненты тензора инерции блоков и т.п.);
– точностью геометрических параметров аэродинамических поверхностей;
– точностью формирования управляющих команд и работы исполнительных механизмов системы управления;
– точностью измерений параметров движения ракетно-космической системы по траектории.
Точность геометрических параметров элементов конструкции ракетно-космической системы достигается применением в их производстве специальных методов обеспечения взаимозаменяемости.
Надежность ракетно-космической системы обеспечивает сохранение способности к выполнению поставленных задач при заданных условиях эксплуатации, охватывающих этапы хранения, регламентных проверок, подготовки и проведения пусков, функционирования в полете и т.п.Надежность создается резервированием элементов ракетной техники и технологическими методами.
Живучесть ракетно-космической системы обеспечивается своевременным прерыванием работы ее отдельных элементов при возникновении аварийных ситуаций как в процессе подготовки к пуску, так и в полете. После устранения причин система допускает повторное включение элементов в работу.
Безопасность обеспечивается недопущением тяжелых экономических и экологических последствий в результате аварий, сопровождающихся взрывами огромной мощности. При подготовке к старту и в процессе эксплуатации безопасность ракетно-космической системы обеспечивается автоматизацией процессов подготовки к пуску, а в полете - элементами конструкции, обеспечивающими спасение экипажа и полезного груза на всех участках траектории. Безопасность во многом зависит от надежности ракетно-космической системы.
Энергетическое совершенство двигательных установок ракетно-космической системы характеризуется удельным импульсом РУД, представляющим отношение развиваемой тяги на единицу массы топлива, расходуемого в единицу времени.
Энергетическое совершенство зависит от теплотворной способности топлива, полноты сгорания, давления и температуры в камере сгоранияи степени расширения продуктов сгорания топлив в соплах ракетных двигателей.
Экономическая эффективность ракетно-космической системы характеризуется стоимостью доставки 1 кг массы полезного груза на околоземную орбиту. В настоящее время эта стоимость, в самом лучшем случае, не меньше 1500 долларов США за 1 кг массы полезного груза, доставляемого на низкую опорную орбиту высотой 170…200 км над поверхностью Земли. Все ракетно-космические системыпо грузоподъемности (по массе полезного груза, выводимого на такую орбиту) делятся на 4 класса: легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые
Таблица 1 Классификация ракетно-космических систем по грузоподъемности.
Класс грузоподъемности ракетно-космической системы, | Грузоподъемность ракетно-космической системы, т | Стартовая масса, т |
Легкие | до 10 | до 300 |
Средние | 11-50 | 370…1200 |
Тяжелые | 51-150 | 1200…3300 |
Сверхтяжелые | Свыше 150 | Свыше 3300 |
Ракетно-космические системы и их подсистемы разделяют на одноразовые и многоразовые. Ресурс одноразовых ракетно-космических систем исчисляется сотнями секунд. Ресурс космических станций исчисляется годами непрерывной работы.
На рис.8 представлены типовые компоновки современных ракетно-космических систем, а также перспективные отечественные ракетно-космические системы, производство которых будет развиваться в обозримое время.
а б в г
Рис. 2.8. Современные типы ракетно-космических систем:
а– Ямал-Аврора; б–Протон-М; в– Зенит-SL; г– Титан IIIЕ
Легендарная «семерка», открывшая дорогу в космос, стала основой для более совершенной и безопасной ракетно-космической системы «Ямал-Аврора», работающей на топливных компонентах керосине и жидком кислороде. Оригинальная компоновка этой ракеты не была повторена ни в одной из последующих отечественных или зарубежных ракетно-космических систем.
Ракетно-космическая система «Протон–М» представляет собой модернизацию самой грузоподъемной отечественной ракетно-космической системы «Протон». В ней на всех четырех ступенях используют одни и те же компоненты топлива с большим удельным весом, что позволяет существенно уменьшить габариты ракетно-космической системы при той же полезной нагрузке. Эта ракетно-космическая система, как и «Ямал-Аврора», имеет оригинальную компоновку.
Экологически безопасная ракетно-космическая система «Зенит-SL» (разработка украинских ученых) на компонентах топлива керосине и жидком кислороде, решена в классической, последовательной компоновке элементов и предназначенная для старта с морской платформы, расположенной у экватора, что дает преимущества в массе выводимого полезного груза на высокие геостационарные орбиты.
Компоновка ракетно-космической системы «Титан-IIIЕ» (США) с твердотопливными ускорителями неоднократно повторялась во многих последующих зарубежных ракетно-космических системах.
Дата публикования: 2014-11-26; Прочитано: 320 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!