Robert L. Sackheim, TRW, Inc.
Robert S. Wolf, United States Air Force Academy
Sidney Zafran, TRW, Inc.
Перевод: Кайдаш С.В. (311 отд.)
17.1 Выбор двигательной системы и определение размеров.
17.2 Основы ракетного двигателя.
17.3. Типы ракетных двигателей:
Жидкостные ракетные двигатели, твердотопливные ракетные двигатели, гибридные ракетные двигатели, электрические ракетные двигатели.
17.4 Выбор компонентов и определение размеров.
17.5 Разбиение на ступени.
Космические двигательные системы выполняют три функции: поднимают ракету-носитель и ее полезную нагрузку со стартовой площадки на околоземную орбиту; переводят полезную нагрузку с низкой околоземной орбиты на более высокие орбиты или на траектории пересечения с орбитами планет; обеспечивают тягу для управления ориентацией и коррекции орбиты. Таблица 17.1 показывает перечень характерных функций этих систем, совершаемых во время различных фаз полета, и некоторых типичных технических требований.
Технические требования для двигательных систем включают тягу, суммарный импульс и описания рабочего цикла, выведенные из потребностей задачи. Отдельные проекты должны соответствовать другим техническим требованиям, таким как рабочее давление, внутренние и внешние утечки. Другие технические требования содержат физические характеристики, горючее, давление и массовые характеристики. Структура требований включает внешние размеры, местоположение двигателей и ориентацию. Также часто ведущим фактором для полезной нагрузки, чувствительной к загрязнению, является газовая струя факела.
После того как полезная нагрузка выведена на низкую околоземную орбиту ракетой-носителем, верхняя ступень часто используется для перевода полезной нагрузки на ее рабочую орбиту. Проектирование верхней ступени, особенно веса и размера, крайне зависит от рабочих характеристик и весовой эффективности ее основной двигательной системы. Ключевые параметры - удельный импульс, плотность топлива и полная масса частей основной двигательной системы. Таблица 18-5 в разделе 18.1 суммирует ключевые особенности и технические характеристики существующих и планируемых (в ближайшее время) верхних ступеней для использования с различными ракетоносителями.
Таблица 17.1.
Типичные функции и требования для космических двигателей Изменение в скорости, требуемое для орбитальных маневров, называется DV. См. таблицу 7.4 в разделе 7.3. с характерными требованиями DV.
|
Двигательные функции |
Типичные требования |
|
Перевод орбиты в геостационарную (выведение на орбиту) |
|
|
- Импульс тяги для перигея |
2400 м/с |
|
- Импульс тяги для апогея |
от 1500 (низкое наклонение) до 1800 м/с (высокое наклонение) |
|
Начальная закрутка |
от 1 до 60 оборотов в минуту |
|
Перевод с низкой околоземной орбиты на более высокую, DV |
60-1500 м/с |
|
- Компенсация торможения атмосферой, DV |
60-500 м/с |
|
- Управляемый спуск в атмосфере, DV |
120-150 м/с |
|
Тяга для ухода с низкой околоземной орбиты стояния |
3600-4000 м/с на планетарную траекторию |
|
Работа на орбите (поддержание орбиты) |
|
|
- Стабилизация |
от 60 до 0 оборотов в минуту |
|
- Контроль вращения |
от ± 1 до ± 5 оборотов в минуту |
|
- Коррекция орбиты, DV |
15 - 75 м/с в год |
|
- Удержание восток-запад, DV |
3 – 6 м/с в год |
|
- Удержание север-юг, DV |
45 – 55 м/с в год |
|
- Живучесть или маневры уклонения (значительно отличаются), DV |
150 – 4600 м/с |
|
Управление ориентацией |
3 – 10 % общей массы топлива |
|
- Захват Солнца, Земли, звезды |
Низкий суммарный импульс, обычно <5000 Н-с, от 1000 до 10000 импульсов, длительность импульса от 0.01 до 5.0 с |
|
- Орбитальное управление штатным режимом с 3-хосной стабилизацией, предельный цикл |
100000 – 200000 импульсов, минимальная часть импульса 0.01 Н-с, длительность импульса от 0.01 до 0.25 с |
|
- Управление прецессией (только для аппаратов, стабилизирующихся вращением) |
Низкий суммарный импульс, обычно <7000 Н-с, от 1000 до 10000 импульсов, длительность импульса от 0.02 до 0.20 с |
|
- Управление моментом (разгрузка маховика) |
5 – 10 импульсов подряд каждые несколько дней, длительность импульса от 0.02 до 0.10 с |
|
- 3-хосное управление во время DV |
вкл/выкл пульсацию, 10000 - 100000 импульсов, длительность импульса от 0.05 до 0.20 с |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.