 |
Введение. 1. Выбор схемы и топлива РДТТ. 1.1. Качественный анализ задачи, решаемой с помощью рассчитываемого РДТТ. 1.2. Обзор существующих образцов РДТТ, применяемых для решения поставленной задачи
|
|
|
|
Введение
Курсовая работа выполняется в плане решения проблемных вопросов, связанных с разработкой конструкции двигателей летательных аппаратов (ДЛА) и выбор оптимальных материалов корпуса и соплового блока ДЛА. За исходный аналог-прототип рассчитываемого двигателя ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) применяется тормозной РДТТ трехблочной системы посадки космического летательного аппарата (КЛА) «Восход» на Землю.
Расчет РДТТ КЛА ведется по соотношениям, известным из курсов теории и конструкции ДЛА. Выбор материалов корпуса и сопла двигателя строится на сравнительной оценке современных перспективных материалов по критерию «минимума массы конструкции РДТТ».
Разработка конструкции РДТТ завершается выполнением чертежа общего вида двигателя с детальной проработкой одного из узлов стыковки его агрегатов (днища и обечайки).
«Восход» — советская программа серии многоместных космических кораблей для полётов на околоземной орбите.
По программе «Восход» решались задачи отработки взаимодействия членов экипажа во время полёта, изучалась возможность работы человека в открытом космосе, проводились научные и медико-биологические исследования, технические эксперименты. Основные достижения полученные по программе «Восход» — первый в мире многоместный экипаж (полёт 3-х космонавтов на борту), первый в мире полёт космонавтов без использования скафандров, первый в мире выход в открытый космос.
Корабль фактически повторял корабли серии «Восток» (изначальный технический код разработки был «Восток-3КВ», затем 11а57) и состоял из сферического спускаемого аппарата диаметром 2, 3 метра, в котором размещались космонавты, и конического приборного отсека (массой 2, 27 т., длиной 2, 25 м и шириной 2, 43 м. ) в котором находились топливные баки и двигательная установка.
|
|
|
1. Выбор схемы и топлива РДТТ
1. 1. Качественный анализ задачи, решаемой с помощью рассчитываемого РДТТ
В данном курсовом проекте будем рассматривать тормозной РДТТ трехблочной системы посадки КЛА «Восход» на Землю.
Резервный твердотопливный тормозной двигатель для схода с орбиты установлен в верхней части спускаемого аппарата. Корабли «Восток» имели только один жидкостный тормозной двигатель, однако запасов кислорода хватало для десятидневного полёта, что позволило бы кораблю сойти с орбиты и приземлиться, тормозя трением об атмосферу.
Твердотопливная тормозная установка включала в себя пакет из трех РДТТ, которая крепятся к основанию корабля. РДТТ обеспечивает первоначальное торможение КЛА для схода его с орбиты на Землю. После срабатывания РДТТ отбрасывается с КЛА, дальнейшее торможение осуществляется силами сопротивления атмосферы Земли и парашютной системой.
Система посадки включала следующие операции: на высоте около 5 км отстреливалась крышка парашютного контейнера и вводилась в действие парашютная система. Когда скорость снижения спускаемого аппарата уже уменьшилась за счет торможения в атмосфере до 220 м/с. Примерно через 6 мин корабль достигал поверхности Земли, и перед касанием с грунтом включалась тормозная двигательная установка с РДТТ непосредственной посадки, которая снижала скорость приземления практически до нуля
1. 2. Обзор существующих образцов РДТТ, применяемых для решения поставленной задачи
В 1961-1962 гг. тормозной РДТТ тягой около 23 кН и массой 95 кг (с пластиковым корпусом) устанавливался в КА " Рейнджер" с тем, чтобы погасить скорость падения приборного контейнера на поверхность Луны (рисунок 1). Двигатель должен был включаться на высоте 16 км и работать в течение 10 с до высоты 330 м. Далее сферический контейнер " Рейнджера" должен был совершать свободное падение, ударяясь о лунный грунт со скоростью 33 м/с, обеспечивающей сохранность научных приборов. По различным техническим причинам запуски всех КА " Рейнджер" указанного типа завершились неудачей. Зато успешным были полеты в 1966 - 1968 гг. нескольких КА " Сервейер", при посадке которых на лунную поверхность использовался бортовой РДТТ. Он обеспечивал снижение скорости КА до 120 м/с (далее включались ЖРД мягкой посадки). По своим параметрам этот твердотопливный двигатель близок к его модификации, использованной впоследствии в составе РН " Дельта".
|
|
|
Рисунок 1. «РДТТ космического аппарата " Рейнджер-3":
1 - сопло раскрутки; 2 - корпус РДТТ раскрутки; 3- тормозной РДТТ»
При посадке космических кораблей " Меркурий" (1962-1963 гг. ) и " Джемини" (1965-1966 гг. ) твердотопливные двигатели обеспечивали их сход с околоземной орбиты на траекторию спуска.
Тормозная двигательная установка корабля " Меркурий" содержала три РДТТ (рисунок 2) с диаметром корпуса 300 мм, тягой каждого 4, 45 кН и временем работы 10 с. Включение этих двигателей осуществлял сам космонавт при помощи ручной системы управления.
Рисунок 2. «Тормозной РДТТ космического корабля " Меркурий" »
Тормозная, установка " Джемини" состояла из четырех РДТТ со сферическими корпусами (из титанового сплава) диаметром --320 мм, с начальной массой по 3. 1, кг. РДТТ снаряжались смесевым топливом, содержащим перхлорат аммония, полисульфидное горючее-связку и алюминий. При сгорании этого топлива развивалась тяга около 11 кН. В отличие от " Меркурия" на " Джемини" тормозные РДТТ включались не одновременно, а. последовательно - один за другим.
В 70-х годах тормозные РДТТ применялись в КА для. исследования Марса и Венеры. В декабре 1978 г., бортовой РДТТ тягой 18 кН обеспечил перевод американского КА " Пионер-Венера-1" (начальной массой 550 кг) с пролетной траектории на орбиту Венеры, изменив при этом скорость КА; на 1060 м/с. В сферическом корпусе двигателя диаметром 622 мм содержалось около 200 кг твердого топлива, которое было израсходовано примерно за 30 с. Этот же РДТТ использовался ранее в качестве апогейного бортового двигателя геостационарных ИСЗ " Скайнет".
|
|
|
