RU2581894C1 - Method of descending separated space rocket stage and device therefor - Google Patents
Method of descending separated space rocket stage and device therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581894C1 RU2581894C1 RU2015104530/11A RU2015104530A RU2581894C1 RU 2581894 C1 RU2581894 C1 RU 2581894C1 RU 2015104530/11 A RU2015104530/11 A RU 2015104530/11A RU 2015104530 A RU2015104530 A RU 2015104530A RU 2581894 C1 RU2581894 C1 RU 2581894C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasification
- fuel
- nozzles
- discharge
- mass
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 2
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/26—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using jets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C15/00—Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction
- B64C15/14—Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction the jets being other than main propulsion jets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые изобретения относятся к ракетно-космической технике и могут быть использованы для сокращения районов падения отделяющихся частей (ОЧ) ступеней ракет космического назначения (РКН).The present invention relates to rocket and space technology and can be used to reduce the areas of incidence of the separating parts (OCH) of the stages of space rockets (ILV).
Одной из основных проблем, связанных со снижением техногенного воздействия пусков РКН на окружающую среду, является наличие ОЧ, что приводит к необходимости выделять значительные территории для районов падения ОЧ, использованию энергетически неоптимальных схем выведения, а наличие невырабатываемых остатков жидкого топлива в баках ОЧ приводит к взрывам на орбитах и на атмосферном участке траектории спуска, проливам компонентов топлива в районах падения, увеличению разбросов фрагментов ОЧ и т.д.One of the main problems associated with the reduction of the technogenic impact of ILV launches on the environment is the presence of PF, which leads to the need to allocate significant areas for areas of PF incidence, the use of energetically non-optimal removal schemes, and the presence of undeveloped residues of liquid fuel in PF tanks leads to explosions in orbits and in the atmospheric section of the descent trajectory, spills of fuel components in the areas of incidence, an increase in the dispersion of fragments of OCh, etc.
Известен «Способ спуска отделяющейся части ступени ракеты космического назначения» (патент RU №2475429, МПК B64G 1/26, опубл. 20.02.2013), по которому программу управления работой газовых ракетных двигателей и движением ОЧ ступеней ракет космического назначения разделяют на внеатмосферный и атмосферный участки, которые разбивают на конечное число интервалов времени и определяют программу углового разворота и движения ОЧ на каждом интервале.The well-known "Method of launching the separating part of the stage of a space rocket" (patent RU No. 2475429, IPC B64G 1/26, publ. 02.20.2013), according to which the program for controlling the operation of gas rocket engines and the movement of the high-frequency stages of space rockets is divided into extra-atmospheric and atmospheric sections, which are divided into a finite number of time intervals and determine the program of angular turn and movement of PF at each interval.
Наиболее близким к заявляемому является «Способ спуска отделяющейся части ракеты космического назначения на жидких компонентах топлива в заданный район падения и устройство для его осуществления» (патент RU №2414391, МПК B64G 1/26, B64C 15/14, опубл. 20.03.2011). Способ основан на стабилизации ОЧ положением двигательной установкой вперед, ориентации и управляемом движении ОЧ, после отделения ОЧ маневр спуска в заданный район падения осуществляют за счет энергетики, заключенной в невыработанных остатках компонентов жидкого топлива на основе их газификации и подачи в газовую ракетную двигательную установку (ГзРДУ) спуска, при этом управление движением центра масс и вокруг центра масс ОЧ осуществляют отклонениями камер ГзРДУ, а ОЧ на момент выключения ГзРДУ обеспечивают угловое положение в пространстве, соответствующее минимальному углу атаки при входе ее в плотные слои атмосферы, и закручивают ОЧ вокруг ее продольной оси. Величину невыработанных остатков жидкого топлива формируют с учетом спуска ОЧ в заданный район падения, а завершение активного участка маневра спуска осуществляют до входа в плотные слои атмосферы и сохранения управляемости ОЧ с помощью камер ГзРДУ.Closest to the claimed one is "A method of launching a separating part of a space rocket on liquid fuel components in a predetermined area of incidence and a device for its implementation" (patent RU No. 2414391, IPC
Отделяющаяся часть ракеты космического назначения на жидких компонентах топлива включает в свой состав систему управления и навигации, систему газификации, причем на верхнем днище топливного отсека установлены четыре камеры, каждая из которых оснащена приводом, а система газификации имеет автономный газогенератор с мембранной системой подачи компонентов топлива, возбудители акустических колебаний, размещенные на штуцерах ввода теплоносителя в топливные баки.The separating part of a space rocket on liquid fuel components includes a control and navigation system, a gasification system, and four chambers are installed on the upper bottom of the fuel compartment, each of which is equipped with a drive, and the gasification system has an autonomous gas generator with a membrane system for supplying fuel components, acoustic vibration pathogens located on the coolant inlet fittings in the fuel tanks.
К недостаткам известных технических решений относятся:The disadvantages of the known technical solutions include:
- наличие ГзРДУ, что требует использования тяжелых камер сгорания, каждая из которых устанавливается в одностепенный управляемый привод, масса ГзРДУ многократно больше, чем масса сопел ГРС из-за высокой температуры продуктов сгорания;- the presence of gas turbine propulsion system, which requires the use of heavy combustion chambers, each of which is installed in a single-stage controlled drive, the mass of gas turbine propulsion system is many times greater than the mass of gas nozzles due to the high temperature of the combustion products;
- ГзРДУ необходима при реализации импульсов спуска с орбиты, изменения точки падения (управление движением центра масс), но не эффективна в режиме стабилизации (управление относительно центра масс) при полете ОЧ на атмосферном участке траектории спуска (АУТС), т.к. конструкция приводов, углы прокачки, приводят к существенному утяжелению конструкции;- GzRDU is necessary when implementing pulses of descent from orbit, changes in the point of incidence (control of the center of mass), but is not effective in the stabilization mode (control of the center of mass) when flying in the atmospheric section of the descent trajectory (ATS), because drive design, pumping angles, lead to a significant weighting of the structure;
- при газификации топлива в баках состав продуктов газификации, поступающий из баков в ГзРДУ, переменный по времени, что приводит к тому, что процесс сгорания в камере носит неустойчивый характер с переменной скоростью истечения и, соответственно, переменной тягой;- during gasification of fuel in tanks, the composition of gasification products coming from tanks to the gas turbine engine is variable in time, which leads to the fact that the combustion process in the chamber is unstable with a variable flow rate and, accordingly, a variable draft;
- не используется возможность аэродинамического маневра, что, как показали проведенные оценки для данного класса траекторий входа и параметров смещения точек падения ОЧ, более эффективна, чем придание импульса центру масс ОЧ с помощью ГзРДУ.- the possibility of aerodynamic maneuvering is not used, which, as shown by the estimates for this class of entry paths and the parameters of the displacement of the drop points of the PF, is more effective than imparting an impulse to the center of mass of the PF with the help of the gas turbine engine.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков, повышение точности стабилизации ОЧ при штатных возмущениях, снижение массы и габаритов системы утилизации ПГ и частоты колебаний ОЧ.The technical result of the proposed technical solution is the elimination of these shortcomings, improving the accuracy of stabilization of PF under standard disturbances, reducing the weight and size of the GHG utilization system and the frequency of PF oscillations.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе спуска отделяющейся части (ОЧ) ступени ракеты-носителя (РН) на жидких компонентах ракетного топлива (КРТ) в заданный район падения, основанном на стабилизации ОЧ в статически устойчивом положении, использовании энергетики, заключенной в невыработанных остатках жидкого КРТ на основе их газификации, обеспечении углового положения в пространстве, соответствующего минимальному углу атаки при входе ее в плотные слои атмосферы, согласно заявляемому изобретению, после отделения ОЧ управление спуском в заданный район падения осуществляют на атмосферном участке траектории спуска ОЧ за счет аэродинамического маневра, при этом управление движением центра масс и вокруг центра масс ОЧ осуществляют путем раздельного сброса продуктов газификации (ПГ) из баков горючего и окислителя через регулируемые сопла газореактивной системы (ГРС), после завершения маневра осуществляют безмоментный сброс оставшихся ПГ из баков через сопла сброса ГРС.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of lowering the separating part (OCh) of the launch vehicle stage (LV) on the liquid components of rocket fuel (SRT) to a predetermined area of incidence, based on the stabilization of the OCh in a statically stable position, the use of energy contained in unused the remnants of liquid CMT based on their gasification, providing an angular position in space corresponding to the minimum angle of attack when it enters the dense atmosphere, according to the claimed invention, after separation descent control to a predetermined area of fall is carried out on the atmospheric part of the path of descent of OCh due to aerodynamic maneuver, while the movement of the center of mass and around the center of mass of OCh is controlled by separate discharge of gasification products (GH) from the fuel and oxidizer tanks through adjustable nozzles of the gas reactive system (GDS) ), after the completion of the maneuver, they carry out an instantaneous discharge of the remaining GHGs from the tanks through the discharge nozzles of the GDS.
В части устройства для осуществления способа указанный технический результат достигается тем, что в ОЧ ракеты, включающей в свой состав систему управления и навигации, топливный отсек, систему газификации жидких остатков топлива, согласно заявляемому изобретению, в плоскости стабилизации тангажа (рыскания), крена на максимальном удалении от центра масс установлены по 2 сопла сброса противоположно друг другу, соединенные магистралями подачи ПГ через пиромембраны, регулируемые клапана с соответствующими баками.In the part of the device for implementing the method, the indicated technical result is achieved in that in the OCh rocket, which includes a control and navigation system, a fuel compartment, a gasification system for liquid fuel residues, according to the claimed invention, in the plane of stabilization of pitch (yaw), roll at maximum away from the center of mass, 2 discharge nozzles are installed opposite to each other, connected by GHG supply lines through pyromembranes, adjustable valves with corresponding tanks.
Сущность технического решения поясняется чертежом, гдеThe essence of the technical solution is illustrated by the drawing, where
- на фиг. 1 поясняются действия способа;- in FIG. 1 illustrates the actions of the method;
- на фиг. 2 приведена схема работы ГРС в канале тангажа на примере ОЧ второй ступени РКН «Союз 2.1.в» (блок И);- in FIG. 2 is a diagram of the operation of the GDS in the pitch channel by the example of the second stage IL of the Soyuz 2.1.v rocket launcher (block I);
- на фиг. 3 приведена схема работы ГРС в канале крена;- in FIG. 3 shows a diagram of the operation of the GDS in the roll channel;
- на фиг. 4 приведены параметры траектории спуска на примере ОЧ первой ступени РКН типа «Союз-2.1.в».- in FIG. Figure 4 shows the parameters of the descent trajectory by the example of the first stage IL of the Soyuz-2.1.v type.
Выведение РКН на активном участке траектории первой ступени 1 осуществляется по оптимальной программе тангажа. После отделения ОЧ первой ступени в точке траектории 2 в соответствии с прототипом осуществляется маневр ОЧ с помощью ГзРДУ, обеспечивающий дальнейший полет ОЧ по баллистической траектории спуска, состоящей из внеатмосферного участка 3, входа в атмосферу 4 и атмосферного участка 5 с падением ОЧ на поверхность Земли в заданной точке 6. Для обеспечения стабилизированного полета ОЧ при входе атмосферу в соответствии с прототипом обеспечивают закрутку ОЧ вокруг продольной оси.Launching the ILV in the active section of the trajectory of the
В том случае, если не осуществлять маневр спуска ОЧ, то после отделения ОЧ в точке 2 она совершит спуск по номинальной баллистической траектории 7,8 с падением в точку 9, которая, как правило, при оптимальной программе выведения РКН, находится вне выделенного района падения, которому принадлежит заданная точка прицеливания 6.In the event that you do not maneuver the launch of the VL, then after separating the VL at
В соответствии с предлагаемым способом маневр спуска ОЧ в заданную точку прицеливания 6 осуществляется с использованием сопел ГРС на атмосферном участке траектории спуска 10 за счет использования нормальной составляющей аэродинамической силы.In accordance with the proposed method, the maneuver of the launch of the OCh to a given aiming
Раздельный сброс ПГ газификации из баков О, Г через сопла ГРС обусловлен следующим:Separate discharge of GHG gasification from O, G tanks through GDS nozzles is due to the following:
- минимизация массы магистралей подачи ПГ, т.к. сопла сброса ПГ находятся в непосредственной близости относительно баков О, Г;- minimization of the mass of the GHG supply lines, because GHG discharge nozzles are in close proximity to the O, G tanks;
- в соплах ГРС не предусмотрено химическое взаимодействие ПГ;- no chemical interaction of GHGs is provided for in the GRS nozzles;
- для решения задачи стабилизации ОЧ при ее управляемом полете величины тяг сопел сброса ГРС достаточны;- to solve the problem of stabilizing the VL during its controlled flight, the thrust values of the nozzles for the discharge of the GDS are sufficient;
- сброс ПГ через сопла ГРС начинается после достижения в баках О, Г заданного давления при подаче в бак горячих газов (выход системы газификации на заданный режим).- GHG discharge through the GDS nozzles begins after reaching the specified pressure in the O, G tanks when hot gases are supplied to the tank (the gasification system exits to the specified mode).
Безмоментный сброс ПГ из баков О, Г осуществляется исходя из следующих условий:The momentless GHG discharge from O, G tanks is carried out on the basis of the following conditions:
- обеспечение прочности конструкции баков при повышении давления;- ensuring the strength of the design of the tanks with increasing pressure;
- необходимость расходования токсичных ПГ до момента падения ОЧ на поверхность Земли.- the need to expend toxic GHGs until the fall of OCh to the Earth's surface.
В таблице 1 приведен сравнительный анализ двух способов спуска: приложения импульса к центру масс ОЧ с использованием ГзРДУ и аэродинамический маневр для ОЧ первой ступени с использованием ГРС на АУТС.Table 1 shows a comparative analysis of two methods of descent: applying an impulse to the center of mass of the RP using the HGPR and aerodynamic maneuver for the first stage RP using the GDS on the automatic telephone exchange.
Из результатов сравнительного анализа, приведенного в таблице 1, следует, что для ОЧ первой ступени РКН, совершающей большую часть траектории движения в атмосфере, использование аэродинамического маневра с использованием ГРС предпочтительнее по сравнению с использованием ГзРДУ.From the results of the comparative analysis shown in Table 1, it follows that for the first stage ILV, which performs most of the trajectory of motion in the atmosphere, the use of aerodynamic maneuver using the GDS is preferable in comparison with the use of GDDS.
На ступени 11 в плоскости тангажа Х1ОY1 установлены сопла сброса 12, 13 продуктов газификации из бака (Г) и бака (О) 14, 15, обеспечивающие управляющие моменты относительно центра масс 16 для компенсации аэродинамических возмущающих моментов, прилагаемых к центру давления 17. Управление тягой сопел сброса продуктов газификации из бака (Г), (О) осуществляется регулируемыми клапанами 18, 19. Сопла сброса 20, 21 продуктов газификации из бака (О) в канале крена соединены через регулируемый клапан 22, а сопла сброса 23, 24 продуктов газификации из бака (Г) соединены через регулируемый клапан 25. Подача теплоносителя в баки (Г), (О) осуществляется из газогенераторов 26, 27.At
После отделения ОЧ 11 в точке 2 траектории спуска, запускаются газогенераторы 26, 27 системы газификации. После достижения заданного давления в баках (О), (Г) вскрываются пиромембраны 28, 29, соответственно. Продукты газификации поступают через регулируемые клапаны 18, 19, 22, 25 из баков (Г), (О) на сопла сброса продуктов газификации 12, 13, 14, 15, 20, 21, 23, 24.After separating
На ОЧ 11 на расстоянии LгрсГ от центра масс 16 установлены противоположно друг другу относительно продольной оси OX1 2 сопла сброса ПГ 12, 13 из бака (Г) и создают тяги перпендикулярно продольной оси OX1.At
Управляющие моменты в канале тангажа от сопел сброса ПГ из бака (Г) будут:The control moments in the pitch channel from the nozzles of the GHG discharge from the tank (G) will be:
Аналогично установлены сопла сброса ПГ из бака (О) 14, 15, создающие управляющие моменты в канале тангажа:Similarly, nozzles for dumping the GHG from the tank (О) 14, 15 are installed, which create control moments in the pitch channel:
Эти управляющие моменты формируются одновременно с использованием ПГ из баков (О) и (Г), поэтому можно записать:These control moments are formed simultaneously with the use of GH from tanks (O) and (G), so you can write:
Регулирование величин управляющих моментов обеспечивается за счет изменения тяг сопел сброса ГРС:The regulation of the values of the control moments is provided by changing the thrusts of the discharge nozzles of the GDS:
путем изменения секундного расхода ПГ через сопла 12, 13, 14, 15 регулирующими клапанами 18, 19, в результате чего тяга каждого сопла может изменяться в интервале [0, Рмакс].by changing the second GHG flow rate through
Сопла сброса ПС из бака (О) 20, 21 и регулирующий клапан 22 установлены противоположно соплам сброса ПС из бака (Г) 23, 24 с регулирующим клапаном 25 на расстояниях Rгрс от продольной оси ОХ1. Наиболее предпочтительное место расположения ГРС по крену с точки зрения минимизации подводящих газовых магистралей между баками (О) и (Г).The nozzles for the discharge of PS from the tank (O) 20, 21 and the
Управляющие моменты в канале крена формируются по аналогии с управляющими моментами в канале тангажа Mz1, а именно, путем сброса ПГ с баков (О), (Г):The control moments in the roll channel are formed by analogy with the control moments in the pitch channel M z1 , namely, by dumping the steam generator from the tanks (О), (Г):
Тяга сопел в канале крена регулируется с использованием регулируемых клапанов 22, 25 в диапазоне [0, Рмакс].The nozzle thrust in the roll channel is regulated using
Управление в канале рыскания осуществляется тем же составом сопел сброса ПГ, при этом осуществляется разворот ОЧ вокруг продольной оси OX1 на 90°. Учитывая низкие частоты процесса стабилизационных колебаний (фиг. 4), возникает возможность использования маневра по крену и отказа от установки дополнительных 4 сопел сброса ПГ для управления в канале рыскания.The control in the yaw channel is carried out by the same composition of the GHG discharge nozzles, while the OCh is rotated around the longitudinal axis OX 1 by 90 °. Given the low frequencies of the stabilization oscillation process (Fig. 4), it becomes possible to use roll maneuver and refuse to install additional 4 GHG reset nozzles for control in the yaw channel.
В общем случае возможна установка сопел сброса ПГ и в канале рыскания, конкретное решение о составе ГРС, т.е. дополнительной установке сопел сброса в канале рыскания, принимается в зависимости от динамических характеристик ОЧ (частоты и амплитуды стабилизационных колебаний ОЧ, которые определяются эффективностью управляющих органов , коэффициентами настроек автомата стабилизации (см., например, кн. 1 Разоренов Г.Н., Бахрамов Э.А., Титов Ю.Ф. Системы управления летательными аппаратами (баллистическими ракетами и их головными частями). М.: Машиностроение, 2003. - 583 с.) при движении на атмосферном участке спуска).In the general case, it is possible to install GHG discharge nozzles in the yaw channel, as well as a specific decision on the composition of the gas distribution system, i.e. additional installation of discharge nozzles in the yaw channel is taken depending on the dynamic characteristics of the frequency response (frequencies and amplitudes of stabilization oscillations of the frequency response, which are determined by the efficiency of the governing bodies , the coefficients of the settings of the stabilization automaton (see, for example,
При предлагаемом способе спуска (использованием аэродинамического воздействия для смещения точки падения ОЧ) ГРС служит для формирования управляющего момента Му, который уравновешивает аэродинамический момент Ма при движении ОЧ с балансировочным углом атаки α, определяемым из условия смещения ОЧ в точку 6.With the proposed method of descent (using aerodynamic action to offset the point of fall of the PF), the GDS serves to form a control moment M y , which balances the aerodynamic moment M a when the PF moves with a balanced angle of attack α, determined from the condition of the PF to
Система угловой стабилизации решает задачу отработки потребного угла атаки αП и формирует управляющий момент Му, который рассчитывается по формуле:The angular stabilization system solves the problem of working out the required angle of attack α P and generates a control moment M y , which is calculated by the formula:
где: Where:
- коэффициент нормальной составляющей аэродинамической силы, is the coefficient of the normal component of the aerodynamic force,
q, S - скоростной напор и площадь миделя ОЧ, соответственно,q, S - velocity head and midship midship area, respectively,
xD, xC - координаты центров масс и давления ОЧ,x D , x C - coordinates of the centers of mass and pressure of the OF,
kω, kα - коэффициенты усиления системы стабилизации по рассогласованию угловой скорости (ω-ωП) и угла отклонения (α-αП) от программной траектории.k ω , k α are the gains of the stabilization system for the mismatch of the angular velocity (ω-ω П ) and the deviation angle (α-α П ) from the program path.
Первое слагаемое обеспечивает программное значение угла атаки αП, второе и третье формируют обратную связь по скорости и рассогласованию от программной траектории, обеспечивая качество переходного процесса системы угловой стабилизации. При этом учитывается ограничение:The first term provides the program value of the angle of attack α P , the second and third form feedback on the speed and the mismatch from the program path, ensuring the quality of the transition process of the angular stabilization system. This takes into account the limitation:
Для обеспечения программного значения угла атаки αП величина управляющего момента ГРС определяется в соответствии с (6), (7). Из-за ограничения на управляющий момент (7) действительный угол атаки α может быть меньше потребного αП.To ensure the software value of the angle of attack α P, the value of the control moment of the GDS is determined in accordance with (6), (7). Due to the constraint on the control moment (7), the actual angle of attack α can be less than the required α P.
На фиг. 4 приведены параметры траектории спуска на примере ОЧ первой ступени РКН типа «Союз-2.1.в», пунктиром - программные значения, сплошной - фактические: угол наклона траектории θ(t), угол тангажа ϑ(t), угловая скорость ω(t), действительный α(t) и потребный угол атаки αП(t), поперечная аэродинамическая сила Y1(t) при исходных данных, приведенных в табл. 2In FIG. Figure 4 shows the parameters of the descent trajectory using the example of the Soyuz-2.1.v type LV first-stage launcher, the dotted line shows program values, the solid one shows the actual ones: trajectory angle θ (t), pitch angle ϑ (t), angular velocity ω (t) , the actual α (t) and the required angle of attack α P (t), the transverse aerodynamic force Y 1 (t) with the initial data given in table. 2
Из приведенных результатов следует, что предложенный способ спуска и устройство для его реализации являя.тся работоспособными и эффективными для спуска ОЧ первой ступени РКН на АУТС:From the above results it follows that the proposed method of descent and a device for its implementation are efficient and effective for lowering the first stage of the ILV to the automatic telephone exchange:
- обеспечивают высокую точность стабилизации ОЧ при штатных возмущениях и, соответственно, малые отклонения точки падения от расчетной точки (0,18 км);- provide high accuracy of the stabilization of the IF under standard disturbances and, accordingly, small deviations of the point of incidence from the calculated point (0.18 km);
- позволяют обеспечивать смещение точки падения ОЧ (до 30 км, что соответствует 5% от начальной дальности), эту величину можно существенно увеличить (до 20%), для этого необходимо увеличить допустимый угол атаки, тягу сопел ГРС;- they allow providing a shift in the point of incidence of the OC (up to 30 km, which corresponds to 5% of the initial range), this value can be significantly increased (up to 20%), for this it is necessary to increase the permissible angle of attack, the thrust of the nozzles of the gas distribution system;
- частоты колебаний ОЧ малы, что позволяет использовать установку сопел ГРС только в одном канале (тангажа или рыскания);- the frequencies of the OCh are small, which makes it possible to use the installation of GDS nozzles in only one channel (pitch or yaw);
- достигается снижение массы системы утилизации ПГ по сравнению с прототипом более чем на 20% за счет отсутствия магистрали подачи горючего в ГзРДУ, камер ГзРДУ и приводов, рамы крепления ГзРДУ и приводов.- a reduction in the mass of the GHG utilization system is achieved by more than 20% compared with the prototype due to the absence of a fuel supply line to the gas turbine propulsion system, the gas turbine propulsion chamber and drives, the mounting frame of the gas turbine propulsion system and drives.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015104530/11A RU2581894C1 (en) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Method of descending separated space rocket stage and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015104530/11A RU2581894C1 (en) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Method of descending separated space rocket stage and device therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2581894C1 true RU2581894C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=56195054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015104530/11A RU2581894C1 (en) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Method of descending separated space rocket stage and device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2581894C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690304C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of flight-design tests of on-board system for evaporation of liquid fuel residues in tank of spent carrier rocket stage |
| RU2726214C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method of lowering detachable part of rocket carrier stage and device for implementation thereof |
| RU2746473C1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method for lowering launch vehicle stage accelerator during emergency shutdown of liquid rocket engine and device for its implementation |
| RU2748079C1 (en) * | 2020-07-10 | 2021-05-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method for separating payloads from the orbital stage of the launch vehicle with a liquid propellant engine |
| RU2793861C1 (en) * | 2022-03-10 | 2023-04-07 | ФКУ "Объединенное стратегическое командование Западного военного округа" | Thrust control device for the propulsion systems of the soyuz-2 and angara space rockets, based on the assessment of the current values of thrust during flight according to telemetric information for falling separable parts into a given area |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5927653A (en) * | 1996-04-17 | 1999-07-27 | Kistler Aerospace Corporation | Two-stage reusable earth-to-orbit aerospace vehicle and transport system |
| US20100320329A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-12-23 | Blue Origin, Llc | Launch vehicles with fixed and deployable deceleration surfaces, and/or shaped fuel tanks, and associated systems and methods |
| RU2414391C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-03-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end |
| RU2506206C1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end |
-
2015
- 2015-02-10 RU RU2015104530/11A patent/RU2581894C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5927653A (en) * | 1996-04-17 | 1999-07-27 | Kistler Aerospace Corporation | Two-stage reusable earth-to-orbit aerospace vehicle and transport system |
| US20100320329A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-12-23 | Blue Origin, Llc | Launch vehicles with fixed and deployable deceleration surfaces, and/or shaped fuel tanks, and associated systems and methods |
| RU2414391C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-03-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end |
| RU2506206C1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690304C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of flight-design tests of on-board system for evaporation of liquid fuel residues in tank of spent carrier rocket stage |
| RU2726214C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method of lowering detachable part of rocket carrier stage and device for implementation thereof |
| RU2746473C1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method for lowering launch vehicle stage accelerator during emergency shutdown of liquid rocket engine and device for its implementation |
| RU2748079C1 (en) * | 2020-07-10 | 2021-05-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method for separating payloads from the orbital stage of the launch vehicle with a liquid propellant engine |
| RU2793861C1 (en) * | 2022-03-10 | 2023-04-07 | ФКУ "Объединенное стратегическое командование Западного военного округа" | Thrust control device for the propulsion systems of the soyuz-2 and angara space rockets, based on the assessment of the current values of thrust during flight according to telemetric information for falling separable parts into a given area |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2414391C1 (en) | Method of descending space rocket stage separation part and device to this end | |
| US8256203B1 (en) | Rocket based combined cycle propulsion unit having external rocket thrusters | |
| RU2581894C1 (en) | Method of descending separated space rocket stage and device therefor | |
| EP2466100B1 (en) | Method and apparatus for variable exhaust nozzle exit area | |
| Kanda et al. | Conceptual study of a rocket-ramjet combined-cycle engine for an aerospace plane | |
| CN109764774B (en) | Test device for simulating rocket return landing process | |
| Mehta et al. | Water injection pre-compressor cooling assist space access | |
| RU2475429C1 (en) | Method of spacecraft stage separation part descent | |
| RU2384473C2 (en) | Hypersonic airplane with combat air craft laser | |
| RU2562826C1 (en) | Increasing efficiency of space rocket with mid-flight liquid-propellant engine | |
| US20140331682A1 (en) | High-speed-launch ramjet booster | |
| CN120246232A (en) | Control systems for aircraft | |
| RU2484283C2 (en) | Utilisation method of residual components of rocket fuel in spent stages of carrier rockets | |
| RU2522536C1 (en) | Method of rocket in-tank liquid-propellant gasification and device to this end | |
| RU2621771C2 (en) | Method of lowering the spent part of space-mission vehicle submissile and the device for its implementation | |
| RU2380282C1 (en) | Hypersonic aircraft and onboard combat laser | |
| RU2368540C1 (en) | Hypersonic airplane and rocket propulsion system of airplane | |
| Zolla et al. | Integrated Optimization of a Three-Stage Clustered Hybrid Rocket Launcher Using Neural Networks | |
| RU2380651C1 (en) | Multistaged air-defense missile | |
| RU2726214C1 (en) | Method of lowering detachable part of rocket carrier stage and device for implementation thereof | |
| JP7273059B2 (en) | A system for controlling velocity transition and thrust vectorization of multi-shape nozzles by secondary injection | |
| Wiswell et al. | X-15 propulsion system | |
| Schmierer et al. | Combined Trajectory Simulation and Optimization for Hybrid Rockets using ASTOS and ESPSS | |
| RU2378158C1 (en) | Hypersonic aircraft and its jet engine | |
| Wilson et al. | MESSENGER Propulsion System: Strategies for Orbit-Phase Propellant Extraction at Low Fill-Fractions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |