RU2532445C1 - Multistage carrier rocket configuration - Google Patents
Multistage carrier rocket configuration Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532445C1 RU2532445C1 RU2013110851/11A RU2013110851A RU2532445C1 RU 2532445 C1 RU2532445 C1 RU 2532445C1 RU 2013110851/11 A RU2013110851/11 A RU 2013110851/11A RU 2013110851 A RU2013110851 A RU 2013110851A RU 2532445 C1 RU2532445 C1 RU 2532445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- launch vehicle
- rocket
- central body
- blocks
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для использования в конструкциях многоступенчатых ракет-носителей (РН), обеспечивающих выведение полезных грузов на околоземную орбиту. Более конкретно изобретение относится к компоновкам многоступенчатых РН, содержащим соединенные по параллельной схеме ракетные блоки первой и второй ступеней РН, оснащенные многокамерными жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) с авторегулируемыми соплами внешнего и внутреннего расширения. Изобретение может быть использовано при создании или модернизации многоступенчатых РН с маршевыми многокамерными двигательными установками (ДУ) с центральным телом (ЦТ) для уменьшения донного сопротивления на атмосферном участке полета РН и улучшения высотных характеристик ДУ РН (повышения среднего по траектории удельного импульса) на этапе полета первой и второй ступеней.The invention relates to rocket and space technology and is intended for use in the construction of multi-stage launch vehicles (LV), providing the launch of payloads into low Earth orbit. More specifically, the invention relates to multi-stage launch vehicles comprising parallel-mounted rocket units of the first and second stages of the launch vehicle, equipped with multi-chamber liquid-propellant rocket engines (LRE) with self-regulating nozzles of external and internal expansion. The invention can be used in the creation or modernization of multi-stage launch vehicles with marching multi-chamber propulsion systems (DU) with a central body (CT) to reduce bottom resistance in the atmospheric portion of the launch vehicle and improve the altitude characteristics of the launch vehicle (increase in average path impulse along the trajectory) at the flight stage first and second steps.
Известна многоступенчатая РН (см. патент RU №2116941), содержащая соединенные по параллельной схеме ракетные блоки первой и второй ступеней РН, причем соосно блоку первой ступени размещен соединенный с его межблочным переходным отсеком дополнительный топливный бак, подключенный к топливному отсеку ракетного блока второй ступени РН через расстыковываемую в полете магистраль с отсечным клапаном. Ракетные блоки первой и второй ступеней соединены узлами силовой связи, расположенными на их боковых поверхностях. Изобретение позволяет увеличить относительную массу полезного груза и улучшить эксплуатационные показатели многоступенчатой РН [1].A multi-stage launch vehicle is known (see patent RU No. 2116941) comprising parallel-mounted rocket blocks of the first and second stages of the launch vehicle, wherein an additional fuel tank connected to its inter-block transition compartment is connected coaxially to the first-stage transition compartment and connected to the fuel compartment of the second-stage launch vehicle rocket through a trunk with a shut-off valve undocked in flight. The rocket blocks of the first and second stages are connected by power communication nodes located on their lateral surfaces. The invention allows to increase the relative mass of the payload and improve the operational performance of a multi-stage launch vehicle [1].
Известна многоступенчатая РН (см. патент RU №2306242), содержащая пакет из двух ступеней в виде центрального блока второй ступени и четырех боковых блоков первой ступени, установленных в плоскостях стабилизации РН под углом к оси блока второй ступени, а также последовательно расположенные третью ступень и полезный груз, при этом блоки включают в себя баки компонентов топлива, маршевые и рулевые ЖРД, установленные на каждом блоке, силовые узлы с шаровыми опорами в верхней части блоков первой ступени, верхний силовой пояс на блоке второй ступени и силовые связи хвостовой части пакета, причем блок второй ступени в зоне расположения бака окислителя выполнен цилиндрическим, а в зоне расположения бака горючего имеет форму усеченного конуса, переходящего в цилиндр [2].Known multi-stage pH (see patent RU No. 2306242), containing a package of two stages in the form of a Central block of the second stage and four side blocks of the first stage, installed in the planes of stabilization of the PH at an angle to the axis of the block of the second stage, as well as sequentially located the third stage and payload, while the blocks include fuel component tanks, mid-flight and steering rocket engines installed on each block, power units with ball bearings in the upper part of the first stage blocks, the upper power belt on the second stage block and power connections of the tail of the package, and the second-stage block in the zone of the oxidizer tank is cylindrical, and in the zone of the fuel tank has the shape of a truncated cone passing into the cylinder [2].
Известна компоновка многоступенчатой РН (см. патент RU №2406660), которая содержит пакет разделяемых ракетных блоков в виде центрального блока первой и второй ступеней, четырех боковых блоков первой ступени, блок третьей ступени. В верхних частях баков горючего и баков окислителя боковых блоков первой ступени в плоскостях стабилизации ракеты носителя, на поверхностях, обращенных к центральному блоку первой и второй ступеней, установлены реактивные сопла. Каждое реактивное сопло бака горючего снабжено дренажным клапаном. В хвостовом отсеке блока третьей ступени на раме маршевого двигателя блока третьей ступени неподвижно закреплены опоры, шарнирно взаимодействующие с камерами сгорания, каждая из которых подвижна в одной плоскости, параллельной плоскости стабилизации РН, с возможностью вращения в тангенциальном направлении вокруг оси неподвижной опоры [3].A known layout of a multi-stage launch vehicle (see RU patent No. 2406660), which contains a package of shared rocket blocks in the form of a central block of the first and second stages, four side blocks of the first stage, a block of the third stage. In the upper parts of the fuel tanks and oxidizer tanks of the side blocks of the first stage in the planes of stabilization of the launch vehicle, on the surfaces facing the central block of the first and second stages, jet nozzles are installed. Each jet nozzle of the fuel tank is equipped with a drain valve. In the tail compartment of the third-stage block, on the frame of the mid-flight engine of the third-stage block, fixed supports are pivotally interacting with the combustion chambers, each of which is movable in one plane parallel to the LV stabilization plane, with the possibility of rotation in the tangential direction around the axis of the fixed support [3].
Известны проекты компоновок многоступенчатых перспективных РН тяжелого и сверхтяжелого класса типа РН для обеспечения межпланетных полетов [4], использующих компоновку РН по схеме пакет с параллельным расположением нескольких боковых блоков первой и центрального блока второй ступеней отечественных РН: «Вулкан» [5], «Енисей» и «Ангара-А7» [6], «Русь-МТ» [7], «Виктория-К» [8], а также РН США «Атлас-5» [9].There are well-known design projects for multi-stage advanced LVs of a heavy and superheavy class of LV type for interplanetary flights [4], using the LV layout according to the package scheme with the parallel arrangement of several side blocks of the first and central block of the second stage of domestic LV: “Volcano” [5], “Yenisei ”And“ Angara-A7 ”[6],“ Rus-MT ”[7],“ Victoria-K ”[8], as well as the US launch vehicle“ Atlas-5 ”[9].
Известны проекты компоновок многоступенчатых РН, оснащенных маршевыми многокамерными ДУ с авторегулируемыми соплами внешнего и внутреннего расширения: например в маршевыми ДУ с ЦТ первых ступеней в серии проектов РН США типа «Нова» [10], а также в маршевом ДУ с ЦТ J-2T-250k, США (проект Rocketdyne) второй ступени РН «Сатурн-5» [11].There are well-known designs of multi-stage launch vehicle configurations equipped with marching multi-chamber remote controls with auto-adjustable nozzles of external and internal expansion: for example, in marching remote control systems with first-stage central heating systems in the US Nova-type LV project series [10], as well as in marching remote control systems with central heating systems J-2T- 250k, USA (Rocketdyne project) of the second stage of the Saturn-5 launch vehicle [11].
В известных проектах компоновок существующих и перспективных многоступенчатых РН среднего, тяжелого и сверхтяжелого класса [1-9] при продольном разделении первая ступень состоит из нескольких одинаковых ракет, работающих одновременно и располагающихся вокруг корпуса второй ступени симметрично, чтобы равнодействующая сил тяги многокамерной ДУ первой ступени была направлена по оси симметрии второй. Такая схема позволяет работать двигателю второй ступени одновременно с двигателями первой ступени, увеличивая таким образом суммарную тягу РН с момента старта на всем этапе полета первой ступени. При продольном разделении на корпусе второй ступени РН создают силовые узлы, к которым крепятся блоки первой ступени.In well-known designs for the layout of existing and promising multi-stage LVs of medium, heavy and superheavy class [1–9] in longitudinal separation, the first stage consists of several identical missiles operating simultaneously and located around the second stage body symmetrically, so that the resultant thrust forces of the multi-chamber remote control of the first stage are directed along the axis of symmetry of the second. This scheme allows the second-stage engine to operate simultaneously with the first-stage engines, thereby increasing the total thrust of the launch vehicle from the moment of launch at the entire stage of the first-stage flight. With longitudinal separation on the body of the second stage, the PH create power units to which the blocks of the first stage are attached.
Известные компоновки многоступенчатых РН с маршевыми многокамерными ДУ и большими поперечными размерами пакетов ракетных блоков и хвостовых двигательных отсеков [1-9] имеют большие значения донного сопротивления на атмосферном участке полета РН, а также низкие значения высотных характеристик (среднего по траектории удельного импульса) каждой из ДУ первой и второй ступеней РН.The well-known multi-stage launch vehicle configurations with marching multi-chamber remote control systems and large transverse dimensions of rocket blocks and tail engine compartments [1–9] have large bottom drag values on the atmospheric LV flight section, as well as low altitude characteristics (average specific impulse path) of each Remote control of the first and second stages of the launch vehicle.
Возникновение донного сопротивления при использовании известных компоновок многоступенчатых РН объясняется необратимым превращением в полете части кинетической энергии РН в теплоту при образовании в хвостовой части РН отрывного течения и вихрей, а в сверхзвуковом потоке при образовании хвостовых ударных волн. Обтекающий корпус РН наружный поток, оторвавшись от поверхности корпуса, интенсивно перемешивается с воздухом, находящимся в застойной зоне за дном хвостового двигательного отсека, увлекая и отсасывая часть воздуха из застойной зоны, в которой возникает разрежение.The occurrence of bottom resistance when using the known multi-stage launch vehicle configurations is explained by the irreversible conversion of part of the kinetic energy of the launch vehicle into heat during flight when a separated flow and vortices form in the tail part of the launch vehicle, and in the supersonic flow when tail shock waves are generated. The outer stream flowing around the body of the PH, having torn off from the surface of the body, is intensively mixed with air located in the stagnant zone behind the bottom of the tail engine compartment, entraining and sucking part of the air from the stagnant zone in which the vacuum occurs.
Целью настоящего изобретения является уменьшение донного сопротивления при больших поперечных размерах пакетов ракетных блоков РН и улучшение высотных характеристик (повышение среднего по траектории полета удельного импульса) многокамерных ДУ первой и второй ступени РН с ЖРД.The aim of the present invention is to reduce the bottom drag with large transverse dimensions of the rocket launcher packs and to improve the altitude characteristics (increase in the average along the flight path of the specific impulse) multi-chamber remote control of the first and second stage of the rocket with a rocket engine.
Цель изобретения достигается тем, что компоновка собранных ракетных блоков первой и второй ступеней РН по параллельной схеме содержит базовые элементы конструктивно-компоновочной схемы, состоящие из объединенной силовой конструкции двух маршевых многокамерных ДУ первой и второй ступени РН с ЖРД, которые оснащены укороченным ЦТ с укороченными соплами внешнего и внутреннего расширения, а собранная из ракетных блоков донная часть РН выполнена в виде внешнего и внутреннего усеченных конусов, образованных внешней поверхностью обечайки укороченного ЦТ и внутренней поверхностью обечайки единого тарельчатого сопла круглой или плоской формы. При этом топливные баки ракетных блоков и единое тарельчатое сопло второй ступени ракеты-носителя расположены во внутренней полости укороченного ЦТ между баками ракетных блоков первой ступени РН таким образом, что в донной части РН нижние кромки внешнего и внутреннего усеченных конусов совпадают.The purpose of the invention is achieved in that the assembly of the assembled rocket blocks of the first and second stages of the launch vehicle in a parallel circuit contains the basic elements of the structural and layout scheme, consisting of the combined power structure of two marching multi-chamber remote control systems of the first and second stage of the launch vehicle with a rocket engine, which are equipped with a shortened central heating unit with shortened nozzles external and internal expansion, and the bottom of the LV assembled from missile blocks is made in the form of external and internal truncated cones formed by the outer surface of the shell at Orochony DH and the inner mantle surface of the nozzle plate single round or flat shape. In this case, the fuel tanks of the rocket blocks and the single disk nozzle of the second stage of the launch vehicle are located in the inner cavity of the shortened CT between the tanks of the rocket blocks of the first stage of the launch vehicle so that the lower edges of the outer and inner truncated cones coincide in the bottom of the launch vehicle.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.1-9.The invention is illustrated by drawings in figures 1-9.
На фиг.1 представлен вид сбоку на нижнюю часть известной компоновки многоступенчатой РН «Вулкан» в варианте конструкции, предложенной в качестве примера, которая доработана с использованием предложенного изобретения, содержащая соединенные по параллельной схеме цилиндрические ракетные блоки первой 1 и второй ступеней РН 2.Figure 1 presents a side view of the lower part of the known layout of the multi-stage launch vehicle "Volcano" in the embodiment proposed as an example, which was modified using the proposed invention, containing parallel-connected cylindrical missile blocks of the first 1 and second stages of the
На фиг.2 представлена фотография общего вида модели компоновки модернизированного проекта РН «Вулкан» (фиг.1), оснащенного в качестве примера многокамерными ЖРД с авторегулируемыми соплами внешнего и внутреннего расширения, содержащей соединенные по параллельной схеме цилиндрические ракетные блоки первой 1 и второй ступеней РН 2, с третьей ступенью 8 и головной частью 9.Figure 2 presents a photograph of a General view of the layout model of the modernized Vulcan design (Fig. 1), equipped as an example with multi-chamber liquid-propellant rocket engines with self-regulating nozzles of external and internal expansion, containing parallel-mounted cylindrical rocket blocks of the first 1 and second stages of the
На фиг.3 представлен вид А (снизу) на донную часть компоновки многоступенчатой РН на фиг.1 и 2 в виде совмещенной конструкции внешнего усеченного конуса (обечайки ЦТ 3 ДУ первой ступени РН 1) и внутреннего усеченного конуса (единого тарельчатого сопла 4 ДУ второй ступени РН 2). Камеры сгорания 6 и 7 ДУ первой 1 и второй ступени 2 установлены симметрично продольной оси РН.Figure 3 presents a view A (bottom) of the bottom of the multi-stage launch vehicle in Figures 1 and 2 in the form of a combined design of an external truncated cone (
Модернизированная с использованием предложенного изобретения компоновка многоступенчатой РН «Вулкан» (на фиг.1-3) содержит пакет разделяемых ракетных блоков в виде восьми боковых блоков первой ступени РН 1, закрепленных в плоскостях стабилизации РН на центральном блоке первой и второй ступеней РН, с единой многокамерной ДУ с укороченным центральным телом 3 на первой ступени РН 1 и единым тарельчатым соплом 4 на второй ступени РН 2.The layout of the multi-stage Vulcan launch vehicle modernized using the proposed invention (Figs. 1-3) contains a package of shared rocket blocks in the form of eight side blocks of the first stage of the
На фиг.4 представлен вид сбоку на общую компоновку перспективной многоступенчатой РН в варианте конструкции, предложенной в качестве примера, содержащей соединенные по параллельной схеме ракетные блоки с торовыми баками первой ступени РН 1 и с цилиндрическими баками второй ступеней РН 2, с головной частью 9 и полезным грузом 10 под обтекателем оживальной формы 11.Figure 4 presents a side view of the general layout of a promising multi-stage launch vehicle in an embodiment proposed as an example, comprising rocket blocks connected in parallel with torus tanks of the first stage of
На сечении Б - Б аэродинамической модели РН (на фотографии фиг.4) показан вид сбоку на разрез 1/4 конструкции РН, полученный с помощью фронтальной и профильной секущих плоскостей конструкции компоновочной схемы РН на фиг.5.In section B - B of the aerodynamic model of the launch vehicle (in the photograph of FIG. 4), a side view of the 1/4 section of the launch vehicle structure is shown, obtained using the front and profile cutting planes of the design of the launch vehicle layout of the launch vehicle in Fig. 5.
На фиг.5 представлен вид А (снизу) на донную часть компоновки перспективной многоступенчатой РН в виде совмещенной конструкции внешнего усеченного конуса (круглой обечайки ЦТ 3 ДУ первой ступени РН 1) и внутреннего усеченного конуса (круглого единого тарельчатого сопла 4 ДУ второй ступени РН 2) на фиг.4, а также сужающуюся хвостовую часть для уменьшения коэффициента лобового сопротивления на активном атмосферном участке полета РН. Камеры сгорания 6 и 7 ДУ первой 1 и второй ступени 2 установлены симметрично продольной оси РН аналогично компоновки РН на фиг.3Figure 5 presents a view A (bottom) of the bottom of the layout of a promising multi-stage launch vehicle in the form of a combined design of the outer truncated cone (
На фиг.6 представлен общий вид сбоку компоновки многоразовой перспективной многоступенчатой РН в варианте конструкции, предложенной в качестве примера многоразовой космической системы (МРКС), содержащей соединенные по параллельной схеме спасаемые цилиндрические ракетные блоки первой 1 и второй ступеней РН 2, с головной частью 9.Figure 6 presents a General side view of the layout of the reusable promising multi-stage launch vehicle in the design variant proposed as an example of the reusable space system (MRKS), containing paralleled salvage cylindrical rocket blocks of the first 1 and second stages of the
На фиг.7 представлен общий вид сверху на компоновку МРКС на фиг.6.In Fig.7 presents a General top view of the layout of MRKS in Fig.6.
На фиг.8 представлен вид А (снизу) на фиг.6 и 7.On Fig presents a view A (bottom) in Fig.6 and 7.
На фиг.9 представлено увеличенное изображение на фиг.8 компоновки РН вид А (снизу), где показан вид А на маршевые многокамерные ДУ с авторегулируемыми соплами внешнего и внутреннего расширения, а также на донную часть компоновки РН в виде совмещенной конструкции внешнего плоского усеченного конуса (плоского штыря ЦТ 3 ДУ первой ступени РН 1) и внутреннего плоского усеченного конуса (плоского единого тарельчатого сопла 4 ДУ второй ступени РН 2). Камеры сгорания 6 и 7 ДУ первой 1 и второй ступени 2 установлены симметрично продольной оси РН, а также симметрично относительно оси плоского единого тарельчатого сопла 4 и плоского укороченного ЦТ 3.Fig. 9 is an enlarged image of Fig. 8 of the PH layout A view (bottom), where A is shown for marching multi-chamber remote controls with auto-adjustable nozzles of external and internal expansion, as well as to the bottom of the PH layout in the form of a combined design of an external planar truncated cone (
На фиг.1-9 изображены: топливные баки ракетных блоков первой ступени РН 1; топливные баки ракетных блоков второй ступени РН 2; укороченное ЦТ 3 первой ступени РН 1 и единое тарельчатое сопло 4 (круглой формы на фиг.1-5 и плоской формы на фиг.6-9) ЖРД многокамерной ДУ второй ступени РН 2; нижняя кромка 5 в донной части укороченного ЦТ 3 и единого тарельчатого сопла 4 (круглой формы на фиг.1-5 и плоской формы на фиг.6-9); первичные укороченные сопла камер сгорания ЖРД 6 в многокамерной ДУ второй ступени РН 2; первичные укороченные сопла камер сгорания ЖРД 7 в многокамерной ДУ первой ступени РН 1; верхняя (третья) ступень РН (или разгонный блок) 8; головной блок 9 с полезным грузом 10 и обтекателем 11.Figure 1-9 shows: the fuel tanks of the rocket blocks of the first stage of the
На фиг.6-9 изображены элементы МРКС: прямое крыло 12 в стартовой конфигурации, которое располагается вдоль корпуса блока первой ступени РН 1; верхний киль 13 для обеспечения путевой устойчивости, управляемости и балансировки относительно вертикальной оси блока и горизонтальный стабилизатор 16 для обеспечения продольной устойчивости спасаемого блока первой ступени РН 1; крыло 14 и верхний киль 15 многоразового блока второй ступени РН 2.Figure 6-9 shows the elements of MRKS: a
Решение поставленной задачи достигается тем, что:The solution to this problem is achieved by the fact that:
1. Компоновка многоступенчатой РН (фиг.1-9) содержит головной блок 9 с полезным грузом 10 и обтекателем 11, соединенный узлами силовой связи с параллельно расположенными разделяемыми ракетными блоками ступеней 1 и 2, оснащенных многокамерными ДУ с топливными баками, укороченным ЦТ 3 на первой ступени РН 1 и единым тарельчатым соплом 4 на второй ступени РН 2, отличающаяся тем, что донная часть РН выполнена в виде внешнего и внутреннего усеченных конусов (штырей) круглой или плоской формы, образованных внешней поверхностью обечайки конической или плоской формы укороченного ЦТ 3 и внутренней поверхностью обечайки конической или плоской формы единого тарельчатого сопла 4, топливные баки и единое тарельчатое сопло второй ступени РН 2 расположены во внутренней полости укороченного ЦТ 3 между баками первой ступени РН 1 таким образом, что в донной части РН нижние кромки внешнего и внутреннего усеченных конусов 5 совпадают, а обе обечайки имеют одинаковую круглую или плоскую формы конических элементов конструкции укороченного ЦТ 3 и единого тарельчатого сопла.1. The layout of the multi-stage launcher (Figs. 1-9) contains a
2. Компоновка многоступенчатой РН (фиг.6-9) по п.1, отличающаяся тем, что донная часть РН выполнена в виде внешнего и внутреннего усеченных конусов плоской формы (фиг.8-7), а внутренняя полость укороченного ЦТ и внутреннее пространство между блоками первой ступени РН 1 выполнены в профиле плоского штыря ЦТЗ, а обе обечайки имеют плоскую форму штыря конических элементов конструкции укороченного ЦТ 3 и единого тарельчатого сопла 6.2. The layout of the multi-stage launch vehicle (Fig.6-9) according to
3. Компоновка многоступенчатой РН (фиг.4 и 5) по п.1, отличающаяся тем, что ракетные блоки первой ступени РН 1 оснащены топливными баками в форме тора, внутри которых размещены ракетные блоки второй ступени 2, донная часть РН (фиг.5) выполнена в виде внешнего и внутреннего усеченных конусов круглой формы, а внутренняя полость укороченного ЦТ 3 и ракетные блоки второй ступени 2 расположены внутри торовых баков первой ступени РН 1 соосно круглому штырю ЦТ 3, а обе обечайки имеют круглую форму штыря конических элементов конструкции укороченного ЦТ 3 и единого тарельчатого сопла 6.3. The layout of the multi-stage launch vehicle (Figs. 4 and 5) according to
4. Компоновка многоступенчатой РН (фиг.6-9) по п.2, отличающаяся тем, что два внешних и один центральный внутренний усеченные конусы плоской формы в донной части РН (фиг.7) выполнены в виде составных частей спасаемых элементов многокамерных ДУ многоразовых ракетных блоков первой 1 и второй 2 ступеней, оснащенных крыльями 12 и 14 для возвращения на землю с использованием аэродинамического качества ракетных блоков 1 и 2.4. The layout of the multi-stage launch vehicle (Fig.6-9) according to
5. Компоновка многоступенчатой РН (фиг.4 и 5) по п.3, отличающаяся тем, что внешний усеченный конус штыря ЦТ 3 круглой формы в донной части РН (фиг.5) выполнен соосно с продольной осью ракетного блока первой ступени 1, имеющего сужающуюся хвостовую часть конической формы для стабилизации пассивного полета при возвращении на землю с использованием аэродинамического качества после отделения от второй ступени РН 2 и полета в атмосфере с центром давления выше центра масс ракетного блока первой ступени 1, который смещен к нижней кромке штыря ЦТ3.5. The layout of the multi-stage launch vehicle (Figs. 4 and 5) according to
Функционирует компоновка многоступенчатой РН в следующей последовательности.The layout of the multi-stage launch vehicle operates in the following sequence.
В исходном положении РН, заправленная компонентами ракетного топлива (КРТ), находится в вертикальном положении в стартовой системе.In the initial position, the launch vehicle charged with rocket fuel components (CRT) is in a vertical position in the launch system.
Запуск маршевых многокамерных ДУ ракетных блоков первой и второй ступеней РН осуществляется с Земли. Предложенная схема запуска обеспечивает максимальную начальную тяговооруженность и наибольшую вероятность успешного старта, так как позволяет прекратить запуск выключением всех двигателей или осуществить повторный пуск в случае, если произойдет аварийное выключение одного из двигателей или будут замечены отклонения в работе ДУ.The launch of marching multi-chamber remote control missile blocks of the first and second stages of launch vehicles is carried out from the Earth. The proposed starting scheme provides the maximum initial thrust-to-weight ratio and the greatest likelihood of a successful start, as it allows you to stop starting by turning off all engines or to restart if an emergency shutdown of one of the engines occurs or deviations in the remote control operation are noticed.
Старт РН осуществляется без удержания на пусковом устройстве. После достижении суммарной тяги ДУ, равной массе РН, начинается подъем РН.The launch of the launch vehicle is carried out without being held on the starting device. After reaching the total thrust of the remote control equal to the mass of the launch vehicle, the launch of the launch vehicle begins.
ДУ первой ступени создает основной внешний поток газов из первичных укороченных камер сгорания ЖРД 7 с укороченным ЦТ 3 первой ступени РН 1, а ДУ второй ступени создает внутренний поток газов из первичных укороченных камер сгорания ЖРД 6 единого тарельчатого сопла 4 многокамерной ДУ второй ступени РН 2. Каждый из двух потоков после отрыва от нижней кромки ЦТ 3 и единого тарельчатого сопла 4 обеспечивает разворот общего газового потока строго по вертикальной оси симметрии всей компоновки двухступенчатой РН. Суммарный вектор тяги ДУ первой и второй ступени РН находится на одной оси с вектором скорости полета РН.The remote control of the first stage creates the main external gas flow from the primary shortened combustion chambers of the liquid
В донной части РН, выполненной в виде внешнего и внутреннего усеченных конусов, профили внешней поверхности обечайки укороченного ЦТ 3 и внутренней поверхности обечайки единого тарельчатого сопла 4 обеспечивают расчетный режим авторегулирования при разгоне внешнего и внутреннего потоков газов в составном сопловом блоке с укороченным ЦТЗ.In the bottom part of the LV, made in the form of external and internal truncated cones, the profiles of the outer surface of the shell of a shortened
При этом образуются внешний и внутренний кольцевые потоки газов, истекающих из камер сгорания ЖРД с ЦТ 3 и единым тарельчатым соплом 4, имеющим круглые формы (фиг.1-5). Из камер сгорания ЖРД с ЦТ 3 и единым тарельчатым соплом 4, имеющим плоские формы (фиг.6-9) истекающие два внешних и два внутренних потока будут создавать четыре плоских потока газа, симметричных оси вектора скорости полета РН.This forms the external and internal annular flows of gases flowing from the combustion chambers of the liquid propellant rocket engine with a
После начала подъема РН маршевые двигатели блока второй ступени могут переходить на различные режимы от 70% до 100% номинальной тяги. Эти режимы позволят экономить топливо второй ступени и обеспечивать увеличение массы выводимого полезного груза.After the launch of the launch, the main engines of the second-stage unit can switch to various modes from 70% to 100% of the nominal thrust. These modes will save fuel of the second stage and provide an increase in the mass of the output payload.
Управление полетом обеспечивается дросселированием симметрично расположенных камер сгорания ДУ первой и второй ступеней. Камеры сгорания установлены неподвижно. Управляющие моменты в плоскости тангажа и рыскания создаются за счет дросселирования и форсирования оппозитных двигателей. Управление по каналу тяги крена осуществляется рулевыми двигателями малой тяги, расположенными попарно соплами в разные стороны на раме двигательного отсека.Flight control is provided by the throttling of symmetrically located remote control chambers of the first and second stages. Combustion chambers are stationary. The control moments in the pitch and yaw planes are created by throttling and forcing the opposing engines. The control over the roll thrust channel is carried out by small thrust steering engines located in pairs by nozzles in opposite directions on the frame of the engine compartment.
Для ограничения скоростного напора на участке полета первой ступени РН обеспечивается возможность дросселирования одновременно камер сгорания ДУ первой и второй ступеней в зоне прохождения максимального скоростного потока.To limit the velocity head in the flight section of the first stage of the launch vehicle, it is possible to throttle simultaneously the combustion chambers of the remote control of the first and second stages in the zone of passage of the maximum velocity stream.
В конце работы многокамерной ДУ первой ступени РН выключаются камеры сгорания ЖРД 7 с укороченным ЦТ 3 и ракетные блоки 1 отделяются от второй ступени РН. Многокамерная ДУ второй ступени РН 2 продолжает авторегулирование и работу в режиме единого тарельчатого сопла 4.At the end of the multi-chamber remote control of the first stage of the rocket launcher, the combustion chambers of the
Ракетный блок первой ступени РН 1 имеет скорость в момент отделения от центрального блока второй ступени 2 около 1,9 км/с, близкую к аналогичной скорости движения боковых блоков в составе РН «Энергия» (1,8 км/с), что обеспечивает возможность их спасения [5].The rocket block of the first stage of the
После набора заданной скорости РН производится полное выключение ДУ второй ступени 2.After the set speed of the launch vehicle is set, the remote control of the
Применение изобретения в ракетной технике позволяет:The use of the invention in rocket technology allows you to:
1. Обеспечить увеличение относительной массы полезного груза в перспективных проектах многоступенчатых РН и улучшение их эксплуатационных характеристик по сравнению с прототипом за счет уменьшения донного сопротивления и улучшения высотных характеристик многокамерных ДУ.1. To ensure an increase in the relative mass of the payload in promising projects of multi-stage launch vehicles and an improvement in their operational characteristics compared to the prototype by reducing the bottom drag and improving the altitude characteristics of multi-chamber remote control.
2. Уменьшить потери общей тяги многокамерных ДУ при больших поперечных размерах существующих проектов РН с параллельным расположением ракетных блоков первой и второй ступеней за счет уменьшения донного сопротивления на атмосферном участке полета РН. Например если предложить реализовать изобретение в проектах создания перспективных отечественных РН тяжелого и сверхтяжелого класса типа «Енисей» и «Ангара-А7» [6], «Русь-МТ» [7], «Виктория-К» [8], а также РН США «Атлас-5» [9].2. To reduce the loss of total thrust of multi-chamber remote control at large transverse dimensions of existing LV projects with parallel arrangement of rocket blocks of the first and second stages by reducing bottom drag in the atmospheric phase of the LV flight. For example, if you propose to implement the invention in projects for the development of promising domestic heavy and superheavy launch vehicles of the Yenisei and Angara-A7 type [6], Rus-MT [7], Victoria-K [8], and also the LV USA "Atlas-5" [9].
3. Улучшить за счет авторегулирования двух сверхзвуковых потоков газов (внешнего потока из камер сгорания ЖРД с укороченным ЦТ и внутреннего потока из единого тарельчатого сопла) высотные характеристики (повысить средний по траектории удельный импульс) ЖРД каждой из многокамерных ДУ существующих и перспективных проектов РН с параллельным расположением ракетных блоков первой и второй ступеней с единым сопловым блоком многокамерной ДУ на этапе их совместной работы в полете РН.3. Improve due to the auto-regulation of two supersonic gas flows (external flow from short-circuited liquid propellant combustion chambers and internal flow from a single disk nozzle) altitude characteristics (increase the average specific impulse along the trajectory) the liquid propellant rocket engine of each of the multi-chamber remote control systems of existing and promising LV projects with parallel the location of the rocket blocks of the first and second stages with a single nozzle block of a multi-chamber remote control at the stage of their joint operation in the LV flight.
4. Обеспечить возможность многократного использования спасаемых элементов многокамерных ДУ с многоразовых ракетных блоков первой и второй ступеней, оснащенных крыльями для возвращения на землю с использованием аэродинамического качества ракетных блоков, оснащенных составленным из двух частей аэродинамическим соплом с плоским составным укороченным ЦТ первой ступени и плоским единым тарельчатым соплом на второй ступени.4. To provide the possibility of multiple use of salvage elements of multi-chamber remote control from reusable missile blocks of the first and second stages, equipped with wings for returning to the ground using aerodynamic quality missile blocks, equipped with a two-part aerodynamic nozzle with a flat composite shortened first stage CT and a single flat disk nozzle in the second stage.
5. Обеспечить возможность многократного использования спасаемых элементов многокамерной ДУ многоразового ракетного блока первой ступени, оснащенного для возвращения на землю с использованием аэродинамического качества ракетного блока, оснащенного торовыми баками и аэродинамическим соплом с круглым укороченным ЦТ, имеющего сужающуюся хвостовую часть конической формы для стабилизации и устойчивости пассивного полета при возвращении на землю после отделения от второй ступени РН и полета в атмосфере вперед ЦТ с центром давления, который смещен к нижней кромке штыря ЦТ выше центра масс ракетного блока первой ступени.5. To provide the possibility of multiple use of the salvage elements of the multi-chamber remote control of a reusable first stage rocket block, equipped to return to the ground using the aerodynamic quality of the rocket block, equipped with torus tanks and an aerodynamic nozzle with a round shortened central heating unit, having a tapered tail section for stabilization and stability of the passive flight when returning to earth after separation from the second stage of the launch vehicle and forward flight in the atmosphere of the central heating with a pressure center The second one is shifted to the lower edge of the central heating pin above the center of mass of the rocket block of the first stage.
Источники информацииInformation sources
1. Многоступенчатая РН (патент RU№2116941), 10.08.1998.1. Multistage pH (patent RU№2116941), 08/10/1998.
2. Многоступенчатая РН (патент RU №2306242), 10.01.2006.2. Multistage pH (patent RU No. 2306242), 01/10/2006.
3. Компоновка многоступенчатой РН (патент RU №2406660), 20.12.2010.3. The layout of a multi-stage pH (patent RU No. 2406660), 12.20.2010.
4. И. Черный. Ракеты-носители для возвращения на Луну. «Новости космонавтики». №01, 2006.4. I. Black. Boosters to return to the moon. "Cosmonautics News". No. 01, 2006.
5. Б.И. Губанов. «Триумф и трагедия «Энергии». Размышления главного конструктора. Н.Новгород: изд. НИЭР, 1998, на сайте http://vvwvv.buran.ru/htm/gubanov.htm5. B.I. Gubanov. “The triumph and tragedy of Energy. Reflections of the chief designer. N. Novgorod: ed. NIER, 1998, on the website http://vvwvv.buran.ru/htm/gubanov.htm
6. Семейство ракет-носителей «Ангара», на сайте ФГУП «ГКНПЦ имени М.В. Хруничева») http://www.khrunichev.ru/main.php?id=446. The family of Angara launch vehicles on the website of the FSUE GKNPTS named after M.V. Khrunicheva ”) http://www.khrunichev.ru/main.php?id=44
7. Тяжелая ракета-носитель «Русь-М». Производство ракет в России. Авиация и космонавтика, на сайте http://www.nemiga.info/discovery/rossiya/raketa-rus.htm7. Heavy carrier rocket "Rus-M". Missile production in Russia. Aviation and astronautics, on the website http://www.nemiga.info/discovery/rossiya/raketa-rus.htm
8. В. Дегтярь и др. «Виктория-К» третье пришествие сверхтяжелых? «Новости космонавтики». №05, 2006.8. V. Degtyar et al. "Victoria-K" the third coming of the superheavy? "Cosmonautics News". No. 05, 2006.
9. Ракета-носитель «Atlas-5», статья на сайте http://space.skyrocket.de/doc_lau/atlas-5.htm9. Atlas-5 launch vehicle, article at http://space.skyrocket.de/doc_lau/atlas-5.htm
10. Энциклопедия Астронавтика, Encyclopedia Astronautica, статья Nova на сайте http://www.astronautix.com/lvs/nova.htm10. Encyclopedia of Astronautics, Encyclopedia Astronautica, Nova article at http://www.astronautix.com/lvs/nova.htm
11. O'Leary R.A., Beck J. Е. Nozzle Design статья в журнале Pratt & Whitney Rocketdyne's engineering journal of power technology, 1992, статья на сайте http:/www.pwrengineering.com/articles/nozzledesign.htm11. O'Leary R.A., Beck J. E. Nozzle Design article in Pratt & Whitney Rocketdyne's engineering journal of power technology, 1992, article at http://www.pwrengineering.com/articles/nozzledesign.htm
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110851/11A RU2532445C1 (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Multistage carrier rocket configuration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110851/11A RU2532445C1 (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Multistage carrier rocket configuration |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013110851A RU2013110851A (en) | 2014-09-20 |
RU2532445C1 true RU2532445C1 (en) | 2014-11-10 |
Family
ID=51583379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013110851/11A RU2532445C1 (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Multistage carrier rocket configuration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2532445C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693091C2 (en) * | 2017-10-06 | 2019-07-01 | Ревик Артурович Степанян | Multi-stage missile and method of separating used parts |
RU2789650C1 (en) * | 2022-07-06 | 2023-02-07 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Reusable two-stage space rocket with a serial stage connection scheme |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030098397A1 (en) * | 2000-02-07 | 2003-05-29 | Kiselev Anatoly Ivanovich | Method for placing payload in orbit by multifunctional launch vehicle of combined scheme with cruise liquid rocket engine system (LRES), multifunctional launch vehicle of combined scheme with cruise LRES and method for refining it |
US7231876B2 (en) * | 2001-11-28 | 2007-06-19 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Projectiles possessing high penetration and lateral effect with integrated disintegration arrangement |
RU2406660C1 (en) * | 2009-10-12 | 2010-12-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Launch vehicle configuration |
RU106667U1 (en) * | 2011-03-10 | 2011-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) | MOTOR INSTALLATION WITH A ROUND CARTRIDGE NOZZLE |
-
2013
- 2013-03-13 RU RU2013110851/11A patent/RU2532445C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030098397A1 (en) * | 2000-02-07 | 2003-05-29 | Kiselev Anatoly Ivanovich | Method for placing payload in orbit by multifunctional launch vehicle of combined scheme with cruise liquid rocket engine system (LRES), multifunctional launch vehicle of combined scheme with cruise LRES and method for refining it |
US7231876B2 (en) * | 2001-11-28 | 2007-06-19 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Projectiles possessing high penetration and lateral effect with integrated disintegration arrangement |
RU2406660C1 (en) * | 2009-10-12 | 2010-12-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Launch vehicle configuration |
RU106667U1 (en) * | 2011-03-10 | 2011-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) | MOTOR INSTALLATION WITH A ROUND CARTRIDGE NOZZLE |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693091C2 (en) * | 2017-10-06 | 2019-07-01 | Ревик Артурович Степанян | Multi-stage missile and method of separating used parts |
RU217974U1 (en) * | 2021-08-31 | 2023-04-27 | Ано "Црпи" | Multi-chamber liquid-propellant rocket propulsion system with a complexly profiled central body |
RU2789650C1 (en) * | 2022-07-06 | 2023-02-07 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Reusable two-stage space rocket with a serial stage connection scheme |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013110851A (en) | 2014-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8256203B1 (en) | Rocket based combined cycle propulsion unit having external rocket thrusters | |
US20130043352A1 (en) | Throttleable propulsion launch escape systems and devices | |
US6976654B2 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
US20240301844A1 (en) | Ramjet propulsion method | |
US6793174B2 (en) | Pulsejet augmentor powered VTOL aircraft | |
SCHMIDT et al. | Dynamics and control of hypersonic vehicles-the integration challenge for the 1990's | |
CN211448843U (en) | Carrier rocket's last stage structure and carrier rocket | |
EP0683376B1 (en) | Airbreathing propulsion assisted gun-launched projectiles | |
RU2712720C1 (en) | Reusable booster rocket | |
US20240199238A1 (en) | System and method for improved air-launch of a launch vehicle from a towed aircraft | |
US6981364B2 (en) | Combine engine for single-stage spacecraft | |
Gamble et al. | Nozzle selection and design criteria | |
RU2609539C1 (en) | Rocket vehicle, return stage of rocket vehicle and method of its launch upon return and system of helicopter pick-up of return stage | |
JP2020522427A (en) | Flight vehicle air engine with isolator having bulge | |
RU2532445C1 (en) | Multistage carrier rocket configuration | |
KR20150094606A (en) | Combined steering and drag-reduction device | |
RU2315261C2 (en) | Stabilizing device of aircraft winged missile | |
Sieder et al. | Evaluation of the performance potential of aerodynamically thrust vectored aerospike nozzles | |
Zhou et al. | A preliminary research on a two-stage-to-orbit vehicle with airbreathing pre-cooled hypersonic engines | |
RU2610873C2 (en) | Layout of cruise multi-chamber propulsion plant of two-stage launcher with composite nozzle cluster | |
US10815010B2 (en) | High altitude air launched rocket | |
CN205592035U (en) | Combined cycle engine | |
RU2603305C1 (en) | Return carrier rocket stage | |
WO2018138112A1 (en) | A flying craft | |
KR20240017790A (en) | An annular aerospike nozzle having widely spaced thrust chambers, an engine including an annular aerospike nozzle, and a vehicle including the engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160314 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191108 |