CC BY
144Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательныхаппаратов
УДК 629.7
СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕКТОРОМ ТЯГИ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Н. И. Асеинов, И. В. Буртыль
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: info@sibsau.ru, asenaeel@mail.ru
Рассматривается способы управления вектором тяги ракетных двигателей первых и последующих ступеней ракет-носителей и баллистических ракет.
Ключевые слова: способы управления, вектор тяги, ракетные двигатели.
METHODS FOR SFRE THRUST VECTOR CONTROL
N. I. Aseinov, I. V. Burtyl
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: asenaeel@mail.ru
The ways of thrust vector control of rocket engines, the first and subsequent rocket stages for the withdrawal of the payload into SC orbit or to the purpose of the warheads of missiles are considered.
Keywords: how to control the thrust vector, rocket engines solid fuel rocket engine (SFRE).
Ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ) благодаря своему быстродействию, простоте устройства и надежности широко используются в космических ракетах-носителях и баллистических ракетах различного направления.
Управление вектором тяги РДТТ осуществляется с помощью специальных органов управления, построенных с использованием аэродинамических сил или энергии истекающей струи двигателя. Выбор способов и методов управления вектором тяги РДТТ является сложной технической задачей, которая решается на этапе проектирования двигателя. Конструктивно-технологический анализ показывает, что одним из наиболее простых органов управления вектором тяги является поворотное сопло, соединяющееся с корпусом двигателя через жидкий шарнир, представляющий собой опору и фланец, между которыми располагается полость, заполненная маслом. Полость состоит из корпуса, изготовленного из титанового сплава и оболочки, которая изготовлена из эластомера, заполненного жидкостью. Применение такого шарнира позволяет отклонять сопло в двух плоскостях (по тангажу и рысканию) на угол ± 4°.
На современных баллистических ракетах с твердым топливом часто используется отработанная схема управления вектором тяги, которую составляют аэродинамические и газодинамические рули на первой ступени, и «вдув» газа в закритическую часть сопла двигательной установки - на верхних ступенях.
Величина и закон распределения аэродинамических сил задаются нормами прочности или определяются газодинамическими испытаниями. Массовыми инерционными силами рулей ввиду их малости обычно пренебрегают. Рассматривая работу элементов рулей при восприятии внешних нагрузок, следует различать общую силовую работу агрегатов оперения как балок, в сечениях которых действуют перерезывающие силы,
изгибающие и крутящие моменты, и местные усилия от воздушной нагрузки, приходящейся на каждый участок обшивки с подкрепляющими ее элементами.
Газодинамические рули маршевых РДТТ могут проектироваться с учетом необходимого изменения направления вектора тяги для управления полетом ракеты. Указанная цель достигается установкой газовых рулей (не относящихся к конструкции РДТТ) на выходе из сопла, несимметричным вводом соответствующих газа или жидкости в сопло (что приводит к повороту реактивной струи), отклонением (качанием) сопла в осевой плоскости (при помощи соответствующих приводов) и другими способами. На второй ступени «вдув» обеспечивается обычно специальным газогенератором, расположенным снаружи соплового блока.
Перечисленные устройства должны обеспечивать управление ракетой в трех плоскостях. Однако не все из них позволяют это сделать при односопловой схеме двигателя. Например, газовые рули дают возможность управлять по курсу, тангажу и крену при одном сопле, а такие устройства, как дефлекторы, разрезные сопла, создают управляющие моменты обычно только в двух плоскостях. Для управления этими устройствами в трех плоскостях необходимо иметь многосопловой блок.
Одним из основных недостатков рассмотренных способов управления вектором тяги РДТТ является их ограниченная возможность управления во времени: управление ракетой может осуществляться только при работающем двигателе. Большое разнообразие исполнительных органов управления обусловлено особенностями выполнения поставленных задач. При проектировании выбираются те органы управления, которые наиболее полно отвечают требованиям технического задания.
© Асеинов Н. И., Буртыль И. В., 2013
