Проектирование твердотопливной баллистической ракеты

Балтийский государственный технический университет

«Военмех» им. Д.Ф.Устинова

Факультет авиа- и ракетостроения

 

Кафедра А1

Теория проектирования

Курсовой проект

«Твердотопливная баллистическая ракета»

выполнил:          Елсаков М.А.       гр. А161

  проверил:     Шкварцов В.В.

Санкт-Петербург

2009

Содержание

1.   Формулировка целей и задач проведения работы                                                                                                                                                      2

2.   Исходные данные                                                                                                                                                     2

3.   Постановка задачи проектирования ракеты                                                                                                                                                     2

4.   Конструктивно-компоновочная схема ракеты                                                                                                                                                     2

5.   Принимаемые допущения                                                                                                                                                     3

6.         Математическая модель      3

7.         Постановка задачи оптимального проектирования      4

8.   Выводы по проделанной работе      5

8.   Список используемой литературы      5

Приложение 1

Принятые обозначения

БР – баллистическая ракета

БРТТ – баллистическая ракета твердотопливная

ГЧ – головная часть

ЛА – летательный аппарат

КС – камера сгорания

ПН – полезная нагрузка

РДТТ – ракетный двигатель твердотопливный

РС – ракетные системы

ТТ – твёрдое топливо

1.   Формулировка целей и задач проведения работы

1.         Постановка задачи проектирования ракеты.

2.         Обоснование и выбор конструктивно-компоновочной схемы ракеты.

3.         Обоснование, выбор и построение модели массы ракеты.

4.         Обоснование, выбор и построение модели траектории полёта ракеты.

5.         Расчёт массогабаритных и траекторных характеристик ракеты.

2.  Исходные данные

Масса ПН, кг:                                                           500

Максимальная дальность полёта, км:                   250

3.  Постановка задачи проектирования ракеты

Задавшись некоторыми допущениями и выбрав, исходя из них, математическую модель траектории и конструктивно-компоновочную схему БРТТ, рассчитать массогабаритные и траекторные характеристики БР, выполняющей своё назначение доставки ПН массой 500кг на максимальную дальность в 250км.

4.  Конструктивно-компоновочная схема

Ракета одноступенчатая, карандашной формы, топливо баллиститное твёрдое. Шашка торцевого горения, дабы обеспечить максимальное заполнение корпуса двигателя топливом и сохранить одну и ту же площадь горения заряда и соответственно р_к и Р на протяжении всего активного участка. Отсечка тяги и отвод ступени от головной части производится за счёт включения в работу двух противосопел. Ферменные связи между ГЧ и разгонной ступенью рвутся под воздействием УКЗ. Управление на активном участке осуществляется газодинамическими рулями, расположенными в сопле. На пассивном участке траектории ГЧ неуправляема.

5.   Принимаемые допущения

– движение ракеты рассматривается как плоское в вертикальной плоскости, действие боковых сил и угловые перемещения не принимаются к рассмотрению;

– сама ракета принимается за материальную точку переменной массы;

– траектория делится на активный и пассивный участки;

– движение на траектории является невозмущённым;

– система управления полётом считается идеальной;

– угол атаки на всём пути равен нулю;

– выведение на заданный угол бросания производится по известной программе;

– Земля плоская и недвижимая;

6.   Математическая модель БР

Модель массы принята самая простая: стартовая масса и масса ПН связаны коэффициентом весовой отдачи:

Модель траектории взята исходя из принятых допущений для каждого участка своя. На активном участке представляет собой систему уравнений:

На пассивном участке:

Данные системы рассчитываются численно по методу Эйлера.

7.   Постановка задачи оптимального проектирования

Имея исходные данные и математическую модель БР, выделив параметры, задавшись их ограничениями, определим целевую функцию, минимум которой необходимо получить с заданной точностью. Задача: найти значения относительного запаса топлива, относительной тяговооруженности, при которых БР обеспечила бы доставку заданной ПН на заданную максимальную дальность. Имеем две целевые функции: полная масса БР и максимальная дальность полёта. Имеем 2 параметра: относительный запас топлива и относительную тяговооруженность на земле. Ограничения на значения параметров [0,3..0,8] и [1..4] соответственно.

Оптимизация проводится по методу случайного сканирования.

Коэффициенты, отвечающие за точность поиска оптимума:

n – количество циклов

8.   Выводы по проделанной работе

В ходе проведения работы были найдены оптимальные значения mu и Ptv ракеты, описанной заданной математической моделью, при которых целевая функция массы на данном отрезке значений параметров принимает своё минимальное значение и при этом максимальная дальность, на которую доставляется ПН, не превышает заданной.