Imagine din cartea lui Casimir Simenovici Artis Magnae Artilleriae pars prima 1650
O rachetă cu mai multe etape este o aeronavă. constând din două sau mai multe rachete legate mecanic. numite pași. separarea în zbor. O rachetă cu mai multe etape vă permite să atingeți o viteză mai mare decât fiecare din etapele sale separat.
Ideea utilizării rachetelor cu mai multe etape a fost propusă inițial de inginerul american Robert Goddard în 1914 și a fost obținut un brevet pentru invenție. În 1929, K.E. Tsiolkovsky a publicat noua sa carte sub titlul "Trenurile spatiale rachete". Acest termen, K. Tsiolkovsky, a numit rachete compuse, sau mai degrabă un ansamblu de rachete, făcând o alergare pe teren, apoi în aer și, în cele din urmă, în spațiul cosmic. Trenul, compus, de exemplu, din 5 rachete, este condus mai întâi de primul - racheta capului; cu privire la utilizarea combustibilului său, se decuplează și se evacuează la sol. Mai mult, în același fel, a doua, apoi a treia, a patra și, în final, a cincea, viteza căreia va fi suficient de mare pentru a zbura în spațiul interplanetar va începe să funcționeze. Secvența de lucru cu racheta de cap este cauzată de dorința de a forța materialele rachetelor să lucreze nu pe compresiune, ci pe întindere, ceea ce va facilita construcția. Potrivit lui Tsiolkovski, lungimea fiecărei rachete este de 30 de metri. Diametre - 3 metri. Gazele de la duze izbesc indirect în axa rachetelor, pentru a nu presa rachetele următoare. Lungimea decolării la sol este de câteva sute de kilometri.
În ciuda faptului că detaliile tehnice ale rachetei a mers cale în mare măsură diferite (rachete avansate, de exemplu, nu „fugi“ de pe teren și să decoleze pe verticală, precum și ordinea etapelor de operare ale rachetelor moderne - invers, în raport cu cea menționată de Tsiolkovky ), ideea unei rachete cu mai multe etape este încă relevantă astăzi.
În 1935 Tsiolkovsky a scris o lucrare, „cea mai mare viteză a rachetei“, în care a susținut că nivelul de tehnologie de timp pentru a ajunge la prima viteza cosmică (în lume) este posibilă numai cu ajutorul unei rachete în mai multe etape. Această afirmație își păstrează validitatea astăzi: toți transportatorii moderni ai vehiculelor spațiale sunt în mai multe etape. Primul obiect antropic, care traversează linia lui Karman și ieșea în spațiu, era o rachetă germană V-2 cu o singură etapă. Altitudinea de zbor a ajuns la 188 km.
Principiul rachetei cu mai multe etape
Racheta este un vehicul foarte scump. Spațiul de lansare a rachetelor spațiale "transportul", în principal, combustibilul necesar pentru funcționarea motoarelor, și propriul său design constând în esență din containere de combustibil și din sistemul de propulsie. Partea din sarcina utilă reprezintă doar o mică parte (1,5-2,0%) din masa de lansare a rachetei.
Racheta compozit permite o utilizare mai eficientă a resurselor, datorită faptului că, în timpul etapei de zbor, pentru a dezvolta combustibilul său, este separat, iar restul de combustibil racheta nu este cheltuit pe accelerarea construcției etapa a petrecut, care a devenit inutil să continue zborul. Un exemplu de calcul care susține aceste considerente este dat în articolul lui Tsiolkovsky.
Variante ale structurii rachetelor. De la stânga la dreapta:
1. rachete cu o singură treaptă;
2. o rachetă cu două trepte, cu o separare transversală;
3. rachete cu două etape, cu separare longitudinală.
4. O rachetă cu rezervoare de combustibil externe, separate după epuizarea combustibilului din ele.
Rachetă în trei trepte, cu o separare transversală Saturn-5 fără adaptoare (copie demonstrativă)
Structurally, rachetele cu mai multe etape sunt realizate cu o separare transversală sau longitudinală a etapelor.
În cazul unei separări transversale, etapele sunt plasate una deasupra celeilalte și funcționează succesiv una după cealaltă, inclusiv numai după separarea etapei anterioare. O astfel de schemă face posibilă crearea, în principiu, a sistemelor cu orice număr de pași. Dezavantajul este că resursele etapelor ulterioare nu pot fi folosite în lucrarea anterioară, fiind o sarcină pasivă pentru aceasta.
Autovehicul de lansare cu trei trepte, cu separare longitudinală-laterală Soyuz-2.
Separarea longitudinală a primei etape consta din mai multe rachete de aceeași (în practică, de la 2 până la 8), care lucrează simultan și aranjate în jurul carcasei de-a doua etapă este simetrică, forțele de tracțiune rezultante la primul motor etapă este direcționat de-a lungul unei a doua axe de simetrie. Acest sistem permite motorului să funcționeze a doua etapă simultan cu primul motor, crescând astfel, proiectul global, mai ales necesar în timpul primei etape, atunci când greutatea maximă de rachete. Dar o rachetă cu o separare longitudinală a etapelor nu poate fi decât în două etape. [1]
Există, de asemenea, o schemă de separare combinată - longitudinală-transversală. Aceasta permite combinarea avantajelor ambelor scheme, în care prima etapă este divizată cu a doua longitudinală, iar separarea tuturor etapelor ulterioare apare transversal. Un exemplu al unei astfel de abordări îl reprezintă Uniunea transportatorilor ruși.
Structura naveta spațială.
Prima etapă este acceleratoarele laterale de combustibil solid.
A doua etapă este o orbită cu rezervor de combustibil separat din exterior. La început, motoarele ambelor trepte sunt pornite.
O schemă unică a unei rachete în două etape, cu o separare longitudinală, este naveta spațială Space Shuttle. prima etapă a căreia constă din doi acceleratori laterali de combustibil solid, iar în a doua etapă o parte a combustibilului este cuprinsă în rezervoarele orbitei (de fapt o navă reutilizabilă) și cea mai mare parte a rezervorului extern de combustibil separat. În primul rând, sistemul de propulsie al orbiterului consumă combustibil din rezervorul extern, iar când este epuizat, rezervorul extern este descărcat, iar motoarele continuă să lucreze la combustibilul conținut în tancurile orbitei. Această schemă permite utilizarea maximă a sistemului de propulsie al orbitei, care operează pe toată lungimea orbitei navei.
In etapa de separare transversală sunt interconectate prin secțiuni speciale - adaptori - sprijinirea structurilor de formă cilindrică sau conică (în funcție de raportul dintre diametrele etape), fiecare dintre acestea trebuie să reziste la greutatea totală a tuturor etapelor ulterioare, înmulțit cu valoarea maximă de suprasarcină. racheta testată pe toate secțiunile zborului, pe care acest adaptor face parte din rachetă.
Cu separarea longitudinală pe corpul celei de-a doua trepte, se creează benzi de putere (față și spate), la care sunt atașate blocurile primei trepte.
Elementele care conectează părțile rachetei compozite, o informează despre rigiditatea întregului corp, iar atunci când se separă treptele, ele ar trebui să elibereze aproape imediat stadiul superior. De obicei, legătura de pași se efectuează cu ajutorul piroliților. Pyrobolt este un bolț de fixare, în care, în apropierea capului, este creată o cavitate, umplută cu un explozibil cu un detonator electric. Când un impuls de curent este aplicat detonatorului electric, are loc o explozie, care distruge tija bolțului, ca urmare a căreia capul său este rupt. Cantitatea de explozivi din pirobolt este măsurată cu atenție pentru a asigura detașarea capului și, pe de altă parte, nu dăunează rachetei. Când etapele sunt împărțite în detonatoare electrice ale tuturor piroliților care leagă părțile separate, este aplicat simultan un impuls de curent și conexiunea este eliberată.
Apoi treptele trebuie să fie separate la o distanță sigură una de cealaltă. (Pornirea motorului pe treapta superioară în apropierea inferior poate provoca arderea rezervorul de combustibil și de explozie a reziduurilor de combustibil care vor deteriora etapa superioară sau destabiliza zborul.) În etapele de separare din forța aerodinamică atmosfera fluxului de aer din sens opus pot fi folosite pentru cultivarea lor și separarea în Unele motoare mici de rachete cu combustibil solid sunt folosite uneori pentru goluri.
Pe rachete lichide, aceleași motoare servesc, de asemenea, la "precipitarea" combustibilului în rezervoarele de pe treapta superioară: atunci când motorul stadiului inferior este oprit, racheta zboară prin inerție, într-o stare de cădere liberă. în timp ce combustibilul lichid din rezervoare este în stare suspendată, ceea ce poate duce la o funcționare defectuoasă la pornirea motorului. Motoarele auxiliare raportează treapta o ușoară accelerare, sub care combustibilul "se află" pe fundul rezervoarelor.
În imaginea de mai sus a rachetei Saturn-5. în cazul celei de-a treia etape (stânga extremă, în parte este prezentată parțial), se poate observa carcasa neagră a unuia dintre motoarele auxiliare de combustibil solid ale etapelor 3 și 2.
Creșterea numărului de pași oferă un efect pozitiv numai până la o anumită limită. Cele mai multe etape - cu cât este mai mare masa totală a adaptoarelor, precum și motoarele care operează doar într-o singură parte a zborului și, într-un anumit moment, creșterea ulterioară a numărului de etape devine contraproductivă. În practica modernă de rachete, mai mult de patru etape, de regulă, nu se fac.
Atunci când alegeți numărul de pași, problemele de fiabilitate sunt, de asemenea, importante. Șuruburi cu piroliză și rachetă auxiliară - elemente cu acțiune unică, care nu pot fi verificate înainte de lansarea rachetei. Între timp, eșecul unei singure pirolițe poate duce la finalizarea de urgență a zborului rachetei. O creștere a numărului de articole de unică folosință care nu fac obiectul verificării funcționării reduce fiabilitatea întregii rachete ca întreg. Acest lucru îi obligă, de asemenea, pe designeri să se abțină de la prea mulți pași.
notițe
- ↑ Se poate observa că în sistemele de rachete ale lui Juno I și Juno II. aplicată în anii 50 ai secolului XX. să lanseze primii sateliți artificiali în programul spațial din SUA, deoarece au fost utilizate pachetele 2 și 3. respectiv, din 11 și din 3 rachete cu combustie solidă "sergent". Dar acest aranjament ar trebui considerat o separare transversală. Întrucât nu există o suprapunere a lucrărilor de pași în timp aici.
Urmăriți ce înseamnă o "rachetă cu mai multe etape" în alte dicționare:
O rachetă cu mai multe etape este o rachetă formată din două sau mai multe rachete individuale (etape) care operează în serie. Oferiți o distanță lungă de livrare a sarcinii utile și pentru o anumită gamă de masă mare, comparativ cu o rachetă cu o singură etapă.
rachetă multietajată - daugiapakopė Raketa statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Sudėtinė Raketa su dviem ir nuosekliai mult, lygiagrečiai arba mišriai tarpusavyje sujungtų pakopų. Pakopų skaičius priklauso Nuo skriejimo nuotolio, variklių Tipo ir naudingojo krūvio ... ... Artilerijos terminų žodynas
racheta cu mai multe etape - daugiapakopė raketa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rachetă multistrat; multistage rocket vok. mehrstufige Rakete, f rus. racheta cu mai multe etape, pranc. fusée à plusieurs étages, f; fusée à étages multiples, f; fusée composée, f ... Fizikos terminų žodynas
rachetă multietajată - daugiapakopė Raketa statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Sudėtinė Raketa su dviem ir pakopų mult. Pakopų skaičius priklauso nuo skriejimo tolio, variklių tipo ir naudingojo krūvio MASES. Daugiapakopėmis raketomis ... ... Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas
Un ROCKET MULTISTAR este același ca un rachetă compozit ... Un dicționar encyclopedic mare politehnic
O rachetă cu mai multe etape este o rachetă compozită cu două sau mai multe etape. Numărul de pași depinde de distanța de zbor M. r. tipul de sistem de propulsie și masa încărcăturii utile. În mai multe etape, de regulă, purtători de rachete de vehicule spațiale și ... ... Dicționar de termeni militari
ROCKET - avioane cu un motor cu jet de operare, care nu necesită mediu (aer), iar mișcarea are loc sub influența forței reactive generată de masa motorului de ejecție ardere agent de propulsie ... ... Mare Polytechnique Encyclopedia (cm.).
Lansarea vehiculului - Uniunea cu nave spațiale cu echipaj uman (URSS). ROCKET MEDIUM, racheta multietajată pentru lansarea unui satelit artificial pământ, nave spațiale, stații automate interplanetare și alte sarcini utile în spațiu. Până la 90% din masă ... ... Dicționar encyclopedic ilustrat
vehicul de lansare - racheta purtătoare, rachete în spațiu în mai multe etape pentru a elimina un satelit artificial Pământ, nave spatiale, statii interplanetare automate și alte sarcină utilă. Până la 90% din masa rachetei purtătoare este combustibil. Maxim ... ... Enciclopedie contemporană