Исследование влияния пауз при разделении ступеней двухступенчатой баллистической ракеты (Лабораторная работа № 2)

1.Лабораторная работа N-2

Исследование влияния пауз при разделении ступеней двухступенчатой       баллистической ракеты

1.1 Цель и содержание работы

Исследование влияния на летные характеристики ракеты баллистических пауз, возникающих при разделении ступеней ракеты.

Пауза – это часть активного участка траектории, где двигатель предыдущей ступени выключен, а следующей ступени еще не включен. В этот период времени ракета движется по инерции и характер ее движения  определяется  только гравитационными и аэродина- мическими силами.

Существует два типа пауз. Тип паузы определяется  тем, когда она имеет место – до начала работы двигателя данной ступени или после. Если пауза происходит до включения двигателя, то она будет первого типа. Когда пауза реализуется после выключения  двигателя ступени, то это будет второй тип паузы.

При холодном разделении ступеней,  которое происходит после выключения двига-теля первой ступени, сначала происходит отстыковка отделяемого от второй ступени, а затем необходимо некоторое  время для разведения блоков ракеты на безопасное расстояние. В этот период  времени двигатель второй ступени не работает, т.е. имеет место пауза первого типа. Пауза заканчивается при включении двигателя второй ступени.

Возможен такой случай, когда двигатель первой ступени заканчивает работу  на малых высотах, где плотность атмосферы и скорость полета  достаточно велики. Скоростной напор, достигающий больших значений, не позволяет осуществить безопасное разделение ступеней на этой высоте. Поэтому  некоторое время ракета летит по инерции, набирая высоту. Скоростной напор во  время такой паузы уменьшается. Это пауза второго типа.

Когда скоростной напор снизится до приемлемого  уровня, пауза заканчивается, включается двигатель второй ступени и происходит  горячее разделение ступеней.

В лабораторной работе следует  провести исследование влияния параметров обоих пауз на дальность полета двухступенчатой ракеты.

В первой задаче (при холодном разделении ступеней) рассматривается пауза первого типа. Она происходит на второй ступени, когда двигатель этой ступени еще не включен. Необходимо получить зависимость дальности полета ракеты от времени паузы.

Во второй задаче рассматривается пауза второго типа, используемая при горячем разделении ступеней. Здесь изменяемым параметром является величина скоростного напора.

Необходимо провести исследование влияния пауз обоих видов на дальность полета ракеты заданной массы.

1.2 Порядок выполнения работы

Получить от руководителя индивидуальное задание. Задание должно определять ком-поновочную  схему ракеты, конструкционные материалы. Необходимо также задать начальную массу ракеты и массу полезной нагрузки.

При помощи программы BGTU_RB.EXE подготовить исходные данные  и выполнить необходимые расчеты.

Расчеты выполняются в следующем порядке.

1) Первоначально определяется облик опорного варианта ракеты в пауза отсутствует. Это нужно для определения высоты траектории и скоростного напора в момент разделения ступеней. Подготовка данных проводится с помощью программы BGTU_RB.EXE, этом в меню выбирается режим расчета облика ракеты без пауз. Расчет  делается с помощью программы RB32.EXE.

2) Вариант расчета с паузой первого вида проводится таким же образом, как и в предыдущем случае. Для этого на   второй ступени нужно задавать паузу с ограничением по времени. Для получения требуемой зави-симости  следует рассчитать 5 – 6 точек с различным временем паузы в интервале 0 - 20 секунд.

3) Вариант расчета со второй паузой выполняется также. Пауза задается на первой ступени ракеты и указывается величина скоростного напора в конце паузы, отвечающая моменту разделения ступеней. Эту величину скоростного напора можно получить из распечатки файла REZ.dat.

В задаче необходимо получить 5-6 расчетных  точек при разных скоростных напорах, начиная от его значения в конце активного участка первой ступени  до величины  100-200 н/м2.

При выполнении работы полезно использовать программу расчета траектории ракеты TRACTORY.EXE, которая результаты расчета помещает в файл TRACT.dat. Анализ этих результатов позволяет более полно рассмотреть зависимость характеристик траектории от ограничений на величину паузы.

                                 1.3 Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен на листах формата А4 и содержать следующую информацию:

-постановку задачи исследования;

-информацию о компоновке и конструкционных материалах рассматриваемой     ракеты.

- тексты файлов Kod_zd.dat и SSS.dat; распечатки файлов REZ.dat и TRACT.dat;

- анализ результатов и мотивированные объяснения  полученным       зависимостям;

- общие выводы по работе.

1.4 Вопросы к защите работы

1. Почему дальность полета ракеты уменьшается при увеличении длительности  паузы.

2. Как при этом изменяются составляющие суммарных потерь скорости.

3. Как зависят потери скорости от высоты конца активного участка траектории.

4. Как повлияет на дальность полета величина тяговооруженности предыдущей ступени при одинаковом времени паузы.

5. Почему дальность полета падает при уменьшении величины скоростного напора, ограничивающего длительность паузы.

6. Как повлияет на дальность полета величина тяговооруженности первой ступени при одинаковой величине ограничения по скоростному напору.

7. За счет каких составляющих потерь скорости будет изменяться дальность полета при изменении ограничения по скоростному напору.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л.Н. Бызов, М.Н. Охочинский. Пакет прикладных программ “САПР ракетных транспортных систем”, БГТУ, 2005.

2.Справочные данные в файлах:

spravka.txt - данные материалов  и  топлив;

diarnos.txt - перечень диагностических  сообщений;

tablicy.txt -  списки  входных  и выходных переменных по структурным элементам БР.