Курсовая работа: Проектирование двухступенчатой ракеты с жидкостным ракетным двигателем

В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована двухступенчатая баллистическая ракета, обладающая заданными характеристиками. Были определены её проектные параметры, габариты и конструкция. Данная БР, заправляемая азотнокислым тетраоксидом и несимметричным диметилгидразилом в каждой из 2-х ступеней, со стартовой массой 90 тонн обеспечивает доставку полезного груза массой 2,66 тонны на дальность 11008 км.

Задание_____Разработать двухступенчатую жидкостную баллистическую ракету со

следующими характеристиками: I_п1=3070 м/с, μ_к1=0,26, ν₀=0,42, К_р=1,12, Р_м=1,1*10⁴

Кг/м², I_п2=3195 м/с, μ_к2=0,25 ν_п=0,74 _______________________________________________

Оформление курсового проекта:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. 5

1. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ. 6

1.1. Баллистический анализ. 6

1.2. Массовый анализ. 18

1.3. Расчёт объёмов и геометрических характеристик ракеты.. 21

2. Конструкторская часть. 35

2.1. Головная часть и приборный отсек. 36

2.2. Топливный отсек 2-й ступени. 38

2.3. Хвостовой отсек 2-й ступени и переходный отсек. 40

2.4. Топливный отсек первой ступени. 41

2.5. Хвостовой отсек первой ступени. 41

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 43

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 44

ВВЕДЕНИЕ

Цель проекта: определение конструктивных и проектных параметров межконтинентальной баллистической ракеты с ЖРД согласно условию, оформление конструктивно-компоновочной схемы.

Задачи проекта:

• овладение навыками определения проектно-конструктивных параметров ракеты;
• изучение конструктивно-компоновочной схемы, а также конструкции основных узлов и агрегатов УБР.

Работа разделена на расчётную и проектную части. В расчётной части производились вычисления конструктивных и проектных параметров БР. Проектная часть заключалась в проектировании конструктивно-компоновочной схемы БР, согласно условию и данным, полученным в расчётной части курсового проекта.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Первая ступень:

• Топливо – АТ + НДМГ;
• I_п1 = 3070 м/с;
• µ_к1 = 0,26;
• k_p =1,12;
• ν₀ = 0,42;
• ν_п1 =ν₀ / k_p = 0,375;
• p_м= 1,1·10⁴ кг/м²;
• c_{x max} = 0,558;
• g_ср1 = 9,77 м/с²;
• g₀ = 9,81 м/c²;
• .
• = 0,003.

Вторая ступень:

• Топливо – АТ + НДМГ;
• I_п2 = 3195 м/с;
• µ_к2 = 0,25;
• ν_п2 = 0,74;
• g_ср2 = 9,1 м/с²;
• = ;
• = 0,0015.

Характеристики топлива:

• = 786 кг/м³
• = 1443 кг/м³
• = 2,6
• =1690 м/с
• =1,17

1. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
   1. Баллистический анализ

Необходимо определить максимальную дальность полёта ракеты. В качестве исходных данных задано топливо и проектно-баллистические параметры двухступенчатой ракеты. Кроме этого, задаётся максимальное значение аэродинамического коэффициента силы лобового сопротивления c_xmax, а также значения осреднённые значения ускорения свободного падения по ступеням БР.

_{ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ}

Основные допущения, используемые при решении баллистической задачи: Земля – сферическая, поле её тяготения – центральное; полёт ракеты рассматривается, как движение материальной точки; суточное движение Земли отсутствует; плоскость движения ракеты совпадает с плоскостью стрельбы.

Несколько упростим схему движения управляемого полёта баллистической ракеты. Будем считать, что в конце активного участка траектории первой ступени угол наклона траектории к местному горизонту θ_к1 = 39°.

Мы не можем сразу определить оптимальное значение угла наклона вектора скорости к местному горизонту θ_{к опт}, так как оно зависит от скорости в конце АУТ, а она нам неизвестна. Поэтому θ_{к опт} определяем методом последовательных приближений.

1. Разбиение характеристической скорости по ступеням УБР:

Δ _хар1 = – lnµ_к1 = 4136 м/c;