Выбор конструктивно-компоновочной схемы двухступенчатой баллистической ракеты

<Тешетневс^ие чтения. 2016

сохранения данных при выведении комплекса из эксплуатации;

5) проблема устаревания аппаратного обеспечения в условиях ограниченных возможностей обновления;

6) сложность начала реализации проекта.

Разработка концепции орбитального дата-центра:

Основными элементами гипотетической орбитальной компьютерной сети являются космические аппараты, выполняющие функцию центров хранения и обработки данных (ЦОД), также называемые дата-центрами. Очевидно, что в условиях полного отсутствия возможности вывода в космос крупного дата-центра, занимающего на земле большие площади, орбитальные ЦОД должны быть выполнены по типу модульных дата-центров, модули (блоки) которых жёстко ограничены по массе и габаритам, а в сборке обеспечивать высокую вычислительную мощность, представляя собой крупные космические аппараты. Данный принцип имеет сходство со сборкой орбитальных станций, также имеющих модульную структуру, следовательно, может быть пригоден к реализации, позволив по частям строить на орбите крупные дата-центры различной конфигурации в соответствии с теми или иными требованиями к ним [2; 3].

Выбор целевой орбиты и оптимального средства доставки.

Одним из определяющих параметров при выборе орбиты является масса космических аппаратов, другим - скорость обмена данными между орбитальным дата-центром и наземными устройствами. При оценке этих параметров наиболее уместным решением выглядит размещение орбитальных ЦОД на низкой околоземной орбите (НОО). В частности, рассматриваются орбиты высотой от 600 до 800 км [4].

В качестве предполагаемого средства выведения серверных комплексов на орбиту рассматриваются российские ракеты-носители семейства «Ангара» с максимальным забрасываемым весом до 35 тонн для НОО [5].

С целью обеспечения рационального выбора ракеты-носителя, возможности которой будут необходимыми и достаточными для вывода на орбиту модулей серверных комплексов гипотетической сети, на следующем этапе работы будет выполнен подробный расчёт зависимости массогабаритных характеристик орбитальных дата-центров от их вычислительной мощности.

Библиографические ссылки

1. ConnectX | Secure Data Storage [Электронный ресурс]. URL: http://connectx.com/ (дата обращения: 14.09.2016).

2. Обзор инженерных систем ЦОД: Модульный ЦОД [Электронный ресурс]. URL: http://alldc.ru/documentation/document/ 613 .html (дата обращения: 14.09.2016).

3. ЦОД-конструктор: почему модульные дата-центры вскоре захватят рынок [Электронный ресурс]. URL: http://www.computerra.ru/88315/tsod-konstruktor-pochemu-modulnyie-data-tsentryi-vskore-zahvatyat-ryinok/ (дата обращения: 14.09.2016).

4. Наблюдение ИСЗ [Электронный ресурс]. URL: http://www.sat.belastro.net/ (дата обращения: 14.09.2016).

5. «Ангара» (ракета-носитель): технические характеристики и запуск [Электронный ресурс]. URL: http://fb.ru/article/169323/angara-raketa-nositel-tehnicheskie-harakteristiki-i-zapusk (дата обращения: 14.09.2016).

References

1. ConnectX | Secure Data Storage. Available at: http://connectx.com/ (accessed 14.09.2016).

2. Obzor inzhenernykh sistem TsOD: Modul'nyy TsOD [Review of engineering systems for data centers Modular data center] (In Russ.). Available at : http : //alldc .ru/documentation/document/613.html (accessed 14.09.2016).

3. TsOD-konstruktor: pochemu modul'nye data-tsentry vskore zakhvatyat rynok [Datacenter-designer: why modular data centers will soon take over the market] (In Russ.). Available at: http://www.computerra.ru/ 88315/tsod-konstruktor-pochemu-modulnyie-data-tsentryi-vskore-zahvatyat-ryinok/ (accessed 14.09.2016).

4. Nablyudenie ISZ [Satellites observation] (In Russ.). Available at: http://www.sat.belastro.net/ (accessed 14.09.2016).

5. «Angara» (raketa-nositel'): tekhnicheskie kharakteristiki i zapusk [Angara (rocket): specifications and launch] (In Russ.). Available at: http://fb.ru/article/169323/angara-raketa-nositel-tehnicheskie-harakteristiki-i-zapusk (accessed 14.09.2016).

© Замятин Д. А., Шашило Е. П., Кольга В. В., 2016

УДК 629.762.2

ВЫБОР КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ

БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ

Д. А. Замятин, В. В. Кольга

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

Описан выбор оптимальной конструктивно-компоновочной схемы двухступенчатой баллистической ракеты с заданной дальностью полёта, массой полезного груза и компонентами топлива.

Ключевые слова: баллистическая ракета, конструктивно-компоновочная схема.

проектирование и производство летательны% аппаратов, космические исследования и проекты

THE CHOICE OF DESIGN-LAYOUT SCHEME FOR TWO-STAGE BALLISTIC MISSILE

D. A. Zamyatin, V. V. Kolga

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

This article describes the choice of optimal design-layout scheme for two-stage ballistic missile with the specified range, the mass of payload andpropellant.

Keywords: design-layout scheme, two-stage ballistic missile.

Введение. Выбор конструктивно-компоновочной схемы и геометрических параметров является одной из важнейших задач при проектировании изделий ракетно-космической техники. От данных параметров существенно зависят характеристики проектируемых ракет и космических аппаратов. В частности, значимым пунктом при выборе конструктивно-компоновочной схемы является выбор геометрии головной части ракеты, так как от формы и размеров головной части зависят аэродинамические характеристики ракеты при движении в плотных слоях атмосферы и масса полезного груза [1].

Цели работы:

1) провести расчёт баллистической ракеты с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД);

2) выбрать оптимальную конструктивно-компоновочную схему.

Первый этап работы.

Первый этап данной исследовательской работы был выполнен в рамках курсового проекта по дисциплине «Проектирование ракет» и включал в себя расчёт одноступенчатой баллистической ракеты с массой полезного груза 1 000 кг, дальностью полёта 3 000 км, с жидким кислородом в качестве окислителя и несимметричным диметилгидразином (НДМГ) в качестве горючего [2].

Необходимые расчёты выполнялись в программах Microsoft Excel, Maple и Икар.

Второй этап.

После проделанной работы полученный опыт был применён для проектирования двухступенчатой раке-

ты с увеличенной дальностью полёта (10 000 км) и массой полезного груза (2300 кг) (рис. 1).

Рис. 1. Схематично показанный общий вид спроектированной ракеты

Однако конструктивно-компоновочная схема, использовавшаяся для одноступенчатой ракеты, не вполне эффективна для двухступенчатых ракет, поэтому было принято решение внести в конструкцию ряд изменений, а именно:

- заменить конусную головную часть на оживаль-ную в целях повышения компактности при минимальных потерях аэродинамических характеристик, так как оживальная головная часть обеспечивает значительно большую компактность при одинаковом диаметре миделя и размерах полезного груза и приборного отсека [3; 4] (рис. 2);

- заменить цилиндрический бак горючего второй ступени торовым баком того же объёма, расположенным вокруг двигательной установки, что значительно сократит длину ракеты [5] (рис. 3).

Рис. 2. Сравнение габаритов конусной и оживальной головных частей при одинаковом диаметре миделя и размерах полезного груза и приборного отсека

Фешетневс—ие чтения. 2016

Рис. 3. Схема второй ступени с торовым баком горючего

В результате проделанной работы была спроектирована баллистическая ракета с заданными проектными параметрами, к которой впоследствии были предприняты действия по улучшению массогабарит-ных характеристик.

Библиографические ссылки

1. Технология изготовления обтекателей из композиционных материалов / В. В. Василенко, Я. С. Карпов, С. П. Кривенда, М. Ю. Русин, М. А. Шевцова ; Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т». Харьков, 2005. 48 с.

2. Проектирование и конструирование баллистических ракет и ракет-носителей / Н. А. Тестоедов, В. В. Кольга, Л. А. Семенова ; под ред. Н. А. Тестое-дова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. 308 с.

3. Усолкин Ю. Ю. Проектирование головных частей баллистических ракет / Южно-Уральск. гос. ун-т. Челябинск, 2005. 41 с.

4. Русин М. Ю. Проектирование головных обтекателей ракет из керамических и композиционных материалов. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 64 с.

5. Основы устройства ракет / А. И. Шулепов, М. А. Петровичев, А. А. Панков ; Самар. гос. аэрокосмич. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). Самара, 2012.

References

1. Tekhnologiya izgotovleniya obtekateley iz kompozitsionnykh materialov [Manufacturing technology of fairings made of composite materials] / V. V. Vasi-lenko, J. S. Karpov, S. P. Krivenda, M. Yu. Rusin, M. A. Shevtsova ; National aerospace University «Kharkiv aviation Institute». Kharkiv, 2005. 48 p.

2. Proektirovanie i konstruirovanie ballisticheskikh raket i raket-nositeley [Design and construction of ballistic missiles and rockets] / N. A. Testoedov, V. V. Kolga, L. A. Semenova ; ed. N. A. Testoedov ; Siberian state aerospace University. Krasnoyarsk, 2013. 308 p.

3. Proektirovanie golovnykh chastey ballisticheskikh raket [Design of the warheads of ballistic missiles] Y. Y. Usolkin ; South Ural State University. Chelyabinsk, 2005. 41 p.

4. Proektirovanie golovnykh obtekateley raket iz keramicheskikh i kompozitsionnykh materialov [Design of missiles warhead fairings from ceramic and composite materials] / M. Y. Rusin. M. : MSTU of N. E. Bauman, 2005. 64 p.

5. Osnovy ustroystva raket [Basics for design of rockets]. A. I. Shulepov, M. A. Petrovichev, A. A. Pankov ; Samara state aerospace University. S. P. Korolev (National research University). Samara, 2012.

© Замятин Д. А., Кольга В. В., 2016

УДК 629.78

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АНИЗОГРИДНОЙ КОНСТРУКЦИИ

О. А. Исеева1, Ю. С. Кравченко1, В. В. Савицкий1, Г. Г. Крушенко2, Е. Г. Пацкова1

1АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: iseeva.olena@iss-reshetnev.ru

Рассмотрен выбор параметров при проектирования анизогридной конструкции в составе КА, подверженной воздействиям осевой и перерезывающих сил, изгибающих моментов, а также локальных сосредоточенных нагрузок.

Ключевые слова: анизогридная силовая труба, космический аппарат, сетчатая конструкция, жесткость, прочность, нагрузки.