Ракета на твердом топливе

Особенности в эпюре осевых внутренних усилий в корпусе ракеты на твердом топливе по сравнению с ракетой на жидком топливе возникают по двум причинам: 1) корпус РДТТ одновременно является и корпусом самой ракеты; 2) заряд твердого топлива может быть вложен в камеру сгорания или скреплен с ней.

Проанализируем сначала случай вложенного заряда, который может рассматриваться как сосредоточенный груз. Реакция груза на корпус передается в месте крепления заряда к корпусу и равна: R_m = ~m_mgn_x], где т," — масса топлива в расчетном случае. Уравнение равновесия на участке двигателя между днищами имеет такой же вид, как и в случае наддутого отсека, а осевое усилие (рис. 63).

Рис. 63.

Рис. 64.

где р₀ — давление в камере сгорания двигателя. Для сечения II—II, расположенного на стабилизирующей юбке, уравнение равновесия имеет вид (рис. 64).

где N_m- сила, действующая на переднее днище двигателя; Лисила, действующая на заднее днище двигателя; т_с- масса соплового блока. Тогда N (x₂) = T — N_a (х₂) — N_m (х₂) — >n_cgn_x], причем при расчете массовой силы N_m (х₂) масса соплового блока не учитывается, так как он выступает в роли сосредоточенного груза.

К особенностям эпюры осевых внутренних усилий, возникающих в корпусе в этом случае (рис. 65), следует отнести скачки внешних сил в сечении, где крепится снаряд твердого топлива, на величину /?"" а также за задним днищем в сечении, относящемся к стабилизирующей юбке. Здесь скачок определяется суммой силы, действующей на заднее днище, и реакции соплового блока на корпус.

Рис. 65.

Построение эпюры осевых внутренних усилий, когда заряд скреплен со стенками камеры сгорания, мало чем отличается от только что рассмотренного случая, хотя казалось бы, что из-за заряда, закрывающего стенку двигателя, необходимо внести изменения в расчет сил, действующих на днища. В действительности жесткость твердого топлива настолько мала по сравнению с жесткостью конструкционной стенки камеры, что при построении эпюры можно считать, что давление полностью воспринимается стенкой. Изменения коснутся лишь способа учета массовой силы от топливного заряда. Теперь его необходимо рассматривать как распределенную массу, которая составляет единое целое со стенкой камеры сгорания. На рис. 65 построена вторая эпюра осевых внутренних усилий, относящаяся к этому случаю, на которой исчез скачок сил из-за заряда твердого топлива.

Анализируя построенные на рис. 65 эпюры, можно сделать следующие выводы.

• 1. Корпус ракеты, от носка и до работающего РДТТ, всегда сжат в осевом направлении.
• 2. Корпус работающего двигателя всегда растянут в осевом направлении значительной силой, действующей на переднее днище.
• 3. Стабилизирующая юбка, закрывающая сопловой блок РДТТ, растянута, если в донной области образуется разрежение, что является типичным для малых высот полета.
• 4. Стабилизирующая юбка частично сжата на средних и больших высотах, когда давление в донной области больше, чем в атмосфере на данной высоте.

При определении расчетного случая для конкретного сечения представляет интерес не вся эпюра осевых внутренних усилий, а лишь только одно значение осевой силы в зависимости от времени полета ракеты.