Оптимизация импульсной скорости при двухимпульсном некомпланарном перелете тка с круговой на более высокую круговую орбиту.
Исходные данные:
Значения
поворота вектора скорости в перигее, в
град:
Радиус
перигея переходной орбиты, в км:
Радиус
апогея переходной орбиты, в км:
Угол
некомпланарности, в град:
Решение:
Суммарная импульсная скорость, км/с:
Минимальная суммарная импульсная скорость составляет 3.512 км/с при 0.4 град поворота вектора скорости в перигее.
С
поворотом перигейного вектора на 0.4
град экономия в скорости, км/с:
Изменение скорости в перигее:
При
минимальном значении суммарной скорости
изменение скорости в апогее, км/с:
Расход топлива:
Вывод:
Поворот всей плоскости орбиты осуществляется в апогее. Масса топлива на перелет равна 4864 кг.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Оптимизация начальной перегрузки на первом импульсе из условия минимума суммарной массы топлива на компенсацию гравитационных потерь и массы двигателя.
Исходные данные:
Начальная
масса, кг:
Удельный
импульс топлива, км/с:
Первая
импульсная скорость, км/с:
Вторая
импульсная скорость, км/с:
Радиус
орбиты перегея, км:
Радиус
орбиты аппогея, км
Начальные
перегрузки:
Массовый
коэффициент двигателя:
Решение:
Вывод: При перегрузке 0.5 будет получена минимальная суммарная масса двигателя и гравитационных потерь, равная 32.744.
Оптимизация начальной перегрузки моноблочного рб при двух-импульсном перелете по максимальному значению относительной массы пн.
Исходные данные:
Начальная
масса ТКА, кг:
Высота
начальной орбиты, км:
Высота
конечной орбиты, км:
Импульсная
скорость в перигее, км/с:
Импульсная
скорость в апогее, км/с:
Массовый
коэффициент двигателя:
Массовый
кэффициент ПГС:
Массовый
коэффициент служебных систем:
Массовый
коэффициент несущих конструкций:
Удельный
импульс топлива, км/с:
Диапазон
варьирования начальной перегрузки
на
первом импульсе:
Зависимость относительной массы ПН от начальной перегрузки на первом импульсе:
Выбор перегрузки и результаты расчета:
Оптимальное
значение начальной перегрузки на первом
импульсе:
Оптимальное
значение начальной перегрузки на втором
импульсе:
Относительная
масса ПН:
Масса
ПН, кг:
Масса
топлива на первый импульс, кг:
Масса
топлива на второй импульс, кг:
Время
работы ДУ для первого импульса, с:
Время
работы ДУ для второго импульса, с:
Вывод: Оптимальное значение перегрузки равно 0.5 при значении целевой функции, равном 0,132.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ГРАФИК ОПТИМИЗАЦИИ УГЛА РАЗВОРОТА ПЛОСКОСТИ ОРБИТЫ В ТОЧКЕ ПЕРИГЕЯ
ГРАФИК ОПТИМИЗАЦИИ НАЧАЛЬНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ ПО МИНИМУМУ СУММАРНОЙ МАССЫ ДВИГАТЕЛЯ И ГРАВИТАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ ТОПЛИВА
ГРАФИК ОПТИМИЗАЦИИ НАЧАЛЬНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ ПО МАКСИМУМУ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МАССЫ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ
Заключение
При решении задачи оптимизации получены следующие данные:
- масса полезной нагрузки mПН=965,971 кг
- масса топлива на перелет mт=4864 кг
- масса двигателя mдв=23,725 кг
- диаметр обтекателя Dоб=3 м
- радиус зоны полезной нагрузки RПН=1,35 м
- радиус сечения торового бака горючего rtor=0,303 м
- радиус торового бака горючего Rtor=0,7 м
- длина цилиндрического бака окислителя Lpc=0,465 м
- высота шарового сегмента hc=0,1 м
- радиус сечения тора приборного отсека rtor=0,26 м
- радиус тора приборного отсека Rtor=2,7 м
.
В процессе выполнения данной работы была достигнута цель оптимизации основных показателей качества и разработана конструктивно-компоновочная схема. Актуальность данной задачи очевидна, т.к. существует необходимость усовершенствования разгонного блока, а именно – уменьшение его габаритных и массовых показателей и достижение максимальной экономии топлива.
Однако данная конструктивно-компоновочная схема не вполне рациональна. Приборный отсек и баки горючего и окислителя находятся на большом расстоянии друг от друга. Это расстояние можно уменьшить, приблизив их. Тем самым мы сможем уменьшить длину разгонного блока, и, как следствие, его объем, занимаемый под обтекателем ракеты-носителя.
Можно также изменить массовые коэффициенты ПГС, служебных систем и несущих конструкций с целью увеличения массы полезной нагрузки. Например, можно взять значения массовых коэффициентов 0,01, а не 0,1, как при первоначальном расчете