Расчет нагрузок, действующих на ракету в полете

Чтобы рассчитать отдельные элементы конструкции РН на прочность, необходимо определить их нагружения.

Нагрузки, действующие на ракету, можно разделить на две категории: нагрузки, действующие в полете; и действующие при наземной эксплуатации. Расчетными для корпуса РН являются полетные нагрузки.

Расчет на прочность при наземной эксплуатации, как правило, является проверочным для исключения чрезмерных нагрузок на элементы конструкции РН при наземной эксплуатации посредством специальных мероприятий, предусматриваемых в агрегатах наземного оборудования.

На активном участке траектории на РН действуют: тяга ДУ, управляющие силы, сила тяжести, аэродинамическое сопротивление и подъемная сила.

Управляющие силы создаются органами управления, в качестве которых могут использоваться газоструйные и воздушные рули, поворотные камеры, рулевые двигатели.

Сила тяжести направлена по вектору ускорения свободного падения и приложена в центре масс РН. Величины рассмотренных сил определяются условиями окружающей среды, характеристиками РН и параметры его движения.

Сила тяжести РН в процессе полета определяется по формуле где — стартовая масса РН; - массовый расход топлива.

Тяговые характеристики могут быть посчитаны следующим образом:

Тяга двигателя первой ступени на Земле Начальная тяговооруженность первой ступени в пустоте:

.

Тяга двигателей первой и второй ступени в пустоте:

Аэродинамические силы определяются в основном формой РН и условиями ее полета: плотностью атмосферы, скоростью движения и углом атаки. При исследовании динамики полета обычно рассматриваются составляющие аэродина…

Считаем, что .

Определяем расчетное давление.

Для верхнего днища Для нижнего днища.