Опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя

Изобретение относится к многоразовым транспортным космическим системам нового поколения (типа «КОРОНА»). Предлагаемые стойки входят в состав взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой ракеты-носителя. Данные стойки подвергаются многоразовому газодинамическому и тепловому воздействию со стороны двигателей ракеты-носителя в процессе ее эксплуатации. С учетом этого стойки выполнены из теплостойкого материала телескопическими, убирающимися в корпус и выдвигаемыми из корпуса ракеты-носителя в процессе ее старта и посадки. Число стоек в составе взлетно-посадочных амортизаторов ракеты-носителя не менее трех. Каждая из стоек в отдельности выдерживает нагрузку не менее стартового веса ракеты-носителя. Технический результат изобретения состоит в обеспечении работоспособности опорных стоек взлетно-посадочных амортизаторов при заданном ресурсе использования ракеты-носителя (до 100 полетов при запасе по ресурсу 25%). 1 ил.

 

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к многоразовым транспортным космическим системам (МТКС) нового поколения типа «Космическая орбитальная ракета-одноступенчатый носитель аппаратов» («КОРОНА») при пятидесяти-стократном ее использовании без капитального ремонта, которая является возможной альтернативой крылатым многоразовым системам типа «Спейс ШАТТЛ» и «БУРАН».

Система «КОРОНА» предназначена для выведения полезной нагрузки (космических аппаратов (КА) и КА с разгонными блоками (РБ)) на низкие околоземные орбиты в диапазоне высот от 200 до 500 км с наклонением, равным рабочему наклонению орбиты выводимого КА или близким к нему.

Одним из принципиальных вопросов для данной ракеты-носителя является создание взлетно-посадочных амортизаторов.

При проведении проектной проработки было установлено, что наибольшее нагружение на опоры взлетно-посадочных амортизаторов происходит при посадке ракеты-носителя. Нагрузка на взлетно-посадочные амортизаторы при стоянке полностью заправленной ракеты равномерно распределяется на все опоры амортизатора, в то время как при посадке, с большой долей вероятности, из-за допускаемого отклонения от вертикального положения корпуса ракеты, возможна реализация случая, когда нагрузка приходится на одну опору.

С учетом наличия вертикальной скорости эта нагрузка является сопоставимой или даже превышающей нагрузку на стоянке на все опоры.

Известно, что при старте ракета расположена на пусковом столе в виде рамы (или кольца), смонтированной на нескольких опорах (от 30 до 12), между которыми располагается газоотражатель струи двигателя при пуске ракеты (см., например, И.Н.Пенцак. Теория полета и конструкция баллистических ракет, М., «Машиностроение», 1974, стр. 323÷324).

Близким аналогом предлагаемого изобретения являются опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя «КОРОНА» вертикального взлета и посадки, расположенные по периметру днища ракеты (см. А.В.Вавилин, Ю.Ю.Усолкин «О возможных путях развития многоразовых транспортных космических систем (МТКС)», РК техника научно-технический сборник, серия XIV, выпуск 1(48) часть II, расчет, экспериментальные исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стартом, г.Миасс, 2002 г., стр.121 рис.1, стр.129 рис.2).

Недостатком известного аналога является то, что опорные стойки взлетно-посадочного амортизатора расположены в зоне газодинамического теплового воздействия пламени, выходящего из центрального сопла маршевой двигательной установки при многократном старте и посадке ракеты в процессе ее эксплуатации, что негативно сказывается на общем ресурсе полетов ракеты.

Кроме того, не оптимизирована лимитная масса взлетно-посадочных амортизаторов при заданной стартовой массе ракеты-носителя с общим ресурсом 100 полетов при 25% запасе по ресурсу.

Задача, решаемая предлагаемыми опорными стойками взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя, состоит в обеспечении работоспособности амортизаторов при заданном ресурсе полетов ракеты-носителя.

Сущность предлагаемого решения состоит в том, что опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя, подвергаемые многоразовому газодинамическому и тепловому воздействию на них двигателей ракеты-носителя в процессе ее эксплуатации, выполнены из теплостойкого материала телескопическими, убирающимися в корпусе и выдвигаемыми из корпуса ракеты-носителя в процессе ее старта и посадки, при этом взлетно-посадочные амортизаторы ракеты-носителя содержат не менее трех опорных стоек, каждая из которых в отдельности выдерживает нагрузку не менее стартового веса ракеты-носителя.

По сравнению с ближайшим аналогом предлагаемые опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя обладают лучшими функционально-эксплуатационными возможностями для обеспечения заданного ресурса полетов ракеты-носителя (до ста полетов при 25% запасе по ресурсу) путем выполнения опорных стоек из теплостойкого материала телескопическими, убирающимися в корпусе и выдвигаемыми из корпуса ракеты-носителя в процессе ее старта и посадки, при этом количество опорных стоек не менее трех и каждая из них рассчитана на стартовый вес ракеты на грунте при посадке на одну опору.

Техническая сущность предлагаемых опорных стоек взлетно-посадочных амортизаторов поясняется чертежом, где показана схема расположения стоек 1 на ракете-носителе 2 с центральным соплом 3 маршевой двигательной установки.

В процессе эксплуатации ракеты-носителя опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов обеспечивают решение следующих технических задач:

- выдерживать газодинамические и тепловые нагрузки при старте и посадке ракеты в течение 10-15 с, при общем ресурсе сто полетов при 25% запасе по ресурсу;

- обеспечить стоянку пустой незакрепленной ракеты при скорости ветра до 20 м/с;

- обеспечить стоянку полностью заправленной ракеты без вспомогательных устройств и ее старт при скорости ветра до 20 м/с;

- обеспечить посадку ракеты с вертикальной скоростью до 6 м/с и боковой скоростью до 2 м/с;

- выдерживать одной опорой стартовый вес ракеты на грунте;

- количество опорных стоек должно быть не менее трех;

- конструкция стоек должна быть телескопического типа и выполнена из теплостойкого материала.

Таким образом, предлагаемые опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов одноступенчатой ракеты-носителя обладают более широким функционально-эксплуатационными возможностями по сравнению с ближайшим аналогом по обеспечению необходимой надежности взлетно-посадочного амортизатора (не ниже 0,9994) в процессе эксплуатации многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя.

Опорные стойки взлетно-посадочных амортизаторов многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя, подвергаемых многоразовому газодинамическому и тепловому воздействию на них двигателей ракеты-носителя в процессе ее эксплуатации, выполненные из теплостойкого материала телескопическими, убирающимися в корпус и выдвигаемыми из корпуса ракеты-носителя в процессе ее старта и посадки, при этом каждая из стоек, число которых в составе взлетно-посадочных амортизаторов ракеты-носителя не менее трех, в отдельности выдерживает нагрузку не менее стартового веса ракеты-носителя.