Разработка технического облика двигательной установки межорбитального транспортного аппарата многократного использования

• Автор: Боровик, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание

Основные условные обозначения

Символы

Принятые сокращения

Введение

1. Анализ литературных источников по теме исследования

1.1. Первые проекты межорбитальных транспортных аппаратов с ЖРДУ многократного использования

1.2 Применение МТА для решения современных проблем освоения космоса

1.3 Выбор критериев оптимизации

2 Объект исследования

2.1 Состав систем и агрегатов межорбитального транспортного аппарата

2.2 Основные технические требования к ЖРДУ МТА
2.3 Выбор топлива для ЖРДУ МТА
2.4 Особенности безгенераторной схемы ЖРД
3 Математическая модель поиска оптимальных параметров ЖРДУ
МТА МИ по критериям минимальной удельной стоимости и максимальной
массы полезного груза, выводимого на целевую орбиту
3.1 Концепция математической модели
3.2 Структура математической модели
3.3 Допущения, принятые в модели
3.4 Программные модули, используемые в математической модели
3.4.1 Модуль расчета массы ЖРД
3.4.2 Модуль расчета массы конструкции МТА
3.4.3 Модуль расчета массы полезного груза, выводимого МТА на целевую орбиту
3.4.4 Модуль расчета оценки стоимости разработки ЖРД
3.4.5 Модуль расчета оценки стоимости разработки МТА
3.4.6 Модуль расчета оценки стоимости производства ЖРДУ и МТА
3.4.7 Модуль расчета оценки удельной стоимости выведения полезного груза на целевую орбиту
3.4.8 Модуль поиска оптимальных проектных параметров ЖРДУ по различным критериям
3.4.9 Модуль формирования технического облика и расчета проектных параметров агрегатов питания ЖРДУ по найденным оптимальным проектным параметрам
4. Анализ применения математической модели для формирования
технического облика ЖРДУ МТА одноразового использования
4.1 Верификация разработанной модели путем разработки технического облика по ОПП реальной безгенераторной кислородноводородной ЖРДУ МТА однократного использования

4.2 Разработка технического облика и определение оптимальных 01111 безгенераторной кислородно-водородной ЖРДУ МТА однократного использования, выводящего полезный груз на различные целевые орбиты..
4.3 Анализ возможности модернизации маршевого ЖРД РБ КВТК РД-

5. Анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ
5.1 Анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ начальной массой 16500 кг, выводящего полезный груз на окололунную орбиту
5.2 Анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ начальной массой 20750 кг, выводящего полезный груз на окололунную орбиту
5.3 Анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ начальной массой 31000 кг,
выводящего полезный груз массой 7800 кг на траекторию перелета к Луне.
5.4 Анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ начальной массой 48000 кг, выводящего полезный груз массой 13000 кг на траекторию перелета к Луне.
5.5 Анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ начальной массой 25000 кг, выводящего полезный груз массой 7800 кг на ГПО
5.6 Обобщенный анализ применения математической модели для формирования технического облика ЖРДУ МТА МИ различного назначения
5.5 Рекомендации по проектированию ЖРДУ многоразового МТА.
Заключение
Список использованных источников

Основные условные обозначения р — давление;
Р — тяга;
— массовый расход;
Кт — массовое соотношение компонентов топлива; р — плотность;
Р —1'еометрическая степень расширения;
тжрд - масса двигателя;
- коэффициент, учитывающий количество составных частей и ступеней ЛА;
^ - коэффициент, учитывающий новизну разрабатываемого ЛА;
1'з - коэффициент, учитывающий опытность конструкторского бюро; f6 - коэффициент, учитывающий регулярность финансирования разработки;
Ъ - коэффициент, учитывающий количество конструкторских бюро, участвующих в разработке;
^ - коэффициент, учитывающий производительность труда в среднем по отрасли в стране, где производится разработка;
Счел^год - стоимость одного человека года в среднем по отрасли в стране, где ведется разработка;
$2 - коэффициент учета технического совершенства вновь
разрабатываемого ЖРД;
Рвбр - вероятность безотказной работы;

- минимальный и стабильный импульсы последействия;
- линейная, связь импульса тяги и длительности команды на включение двигателя с минимальным разбросом;
- реализация длительных включений (несколько минут) в режимах ориентации осейМТА. [1, 19)
Двигатели малой тяги РСУ питаются от ПГС основной ЖРДУ в таких РБ как, ESC-A с ЖРДУ НМ7В, ESC-B с ЖРДУ Vinci (газообразный водород, отобранный из тракта охлаждения камеры), L9 с ЖРДУ Aestus и Versatile Upper stage с ЖРДУ RS-72 (унитарное топливо для РСУ и маршевого ЖРД). Полноценными объединенными двигательными установками можно назвать лишь ОДУ КК «Буран» и ОДУ Space Shuttle Orbiter. . [10, 21, 27, 39, 48, 55, 57, 66, 73, 74, 76]
6. С целью обеспечения оптимальной начальной тяговооруженности, для совершения* широкого спектра орбитальных маневров, и повышения, точности выведения различных по массе КА, ЖРДУ МТА должна обеспечивать возможность глубокого дросселирования тяги. Для любого МТА, совершающего межорбитальный переход, существует оптимальное значение начальной тяговооруженности. Это обусловлено влиянием ряда противоречивых факторов. Действительно, при возрастании тяговооруженности МТА гравитационные- потери падают, что улучшает массовую отдачу. С другой стороны, увеличение значения начальной тяговооруженности приводит к ухудшению массовой отдачи МТА. Это обуславливается увеличением массы ЖРДУ и увеличением веса конструкции РБ, вытекающим из необходимости обеспечения работоспособности конструкции в более тяжелых условиях нагружения. Всё вышеперечисленное указывает на то, что ЖРДУ должна обеспечивать оптимальную тягу для выведения максимально возможной массы полезного груза. Для этого необходимо чтобы ЖРДУ имела возможность дросселирования, тяги в широких пределах. На современных ЖРДУ МТА дросселирование тяги! возможно лишь в ограниченных пределах. Это связано