R-A-351605-4

Понедельник, 11 Июль 2022 06:50

Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов

Автор 
Оцените материал
(0 голосов)

 

Ракета – это космический аппарат, которые использует все три закона Ньютона, он движется вперед выбрасывая непрерывный поток материи за ним.

Приложенные силы к ракете заставляют его ускорятся, то есть изменять его скорость, направления движения. Сила, создаваемая ракетой, называется «тягой» и обычно измеряется в кгс. Создание тяги с самого начала ракетостроения и до сегодняшнего дня означало сжигание топлива, для горения требуется кислород, а ракеты несут запас топлива и запас кислорода с ними. Какое горючее и окислитель использовать самый важный выбор, который должен сделать конструктор ракет. Первый этап этого выбора заключается в том, следует ли использовать жидкое или твердое топливо. Топливо и окислитель в жидкостных ракетах размещаются отдельные резервуары, затем впрыскиваются в камеру сгорания насосами или сжатым газон перед воспламенением. Топливо и окислитель в твердотопливных предварительно смешиваются в однородный состав, который затем упаковывается или заливается (может быть изначально полужидким) корпус ракеты. Каждый тип топлива имеет свои преимущества и недостатки.

 

Жидкостные ракеты более сложны и обычно тяжелее, но их можно «дросселировать» или даже включать и выключать в полёте. Твердотопливные ракеты проще построить и легче хранить в течение длительного времени, но также они менее затратные.

Ракета-носитель – ракетное транспортное средство, используемое для запуска спутников и космических кораблей на орбиту вокруг Земли. В большинство используемых ракет-носителей с начала космической эры в 1957 году были адаптированы военные ракеты, но термин «ракета-носитель» также применяется к пилотируемым грузовым космическим кораблям, таким как космический шатл.

Космический корабль – это аппарат с экипажем или без, способный работать за пределами земной атмосферы. Он отличается от спутника тем, что им можно управлять с помощью человека (пилота, диспетчера).

 

 

    1. Эпоха черного пороха

Способ смешивания натуральных ингредиентов в вещество, которое будет вспыхивать или взрываться при возгорании известен ещё с древних времен. Один известный ранним примером был “Греческий огонь” – смесь нефти, серы и смолы, который прилипает почти ко всему и быстро воспламеняется. Изобретен в Греции, он использовался на землях Средиземноморья с 670-х годов нашей эры. Порох представляет собой более простую смесь, но более трудную в изготовлении. Он содержит всего 3 ингредиента – древесный уголь, сера, селитра (нитрат калия) – но нужно соблюдать правильную пропорцию, чтобы добиться нужного результата. Ингредиенты измельчаются в мелкие частицы и тщательно смешиваются.

Черный порох, которым пользовались при запуске ракет, изготовленных до 1900 года, был близок, но не идентичен пороху, который использовали в раннем огнестрельным оружии. Он был сделан из тех же трех компонентов, но с добавлением меньшего количества селитры и больше количества древесного угля, чтобы сделать его “медленным”, то есть чтобы он горел равномерно, а не взрывоопасно. По мере того, как производители ракет становились все более изощрёнными, порох стали увлажнять перед тем, как упаковать в трубчатый корпус ракеты, чтобы он высыхал на месте в твёрдый брикет, а не оставался в виде рыхлых гранул. Это Китайское изобретение применялось в крупной пороховой технологии того времени: фейерверкам. Превращение сыпучего пороха в брикеты повысило его стабильность при хранении и надежность при использовании.

Отношение между тремя технологиями использования пороха – пушками, фейерверками и ракетами – сложны и различаются от страны к стране и от века к столетию.

  

 

    1. Рождение современной ракетной техники

 

К концу 19-го века ракеты с черным порохом в прямом и переносном смысле зашли так далеко, как только могли. Ракеты 1890-х годов в металлическом корпусе с механическим наполнением и стабилизацией вращения были значительно лучше в сравнении с теми, которые были на столетие раньше, но они также были технологическим тупиком. Черный порох создавал слишком малую тягу, чтобы нести ракеты стандартного размера более чем на 2-3 километра. Очень большие пороховые ракеты создавали серьезные инженерные проблемы: как упаковать порох, как обеспечить его равномерное горение и как предотвратить изгибание корпуса ракеты во время полёта. Увеличение размера ракет также усложнило их транспортировку и запуск: серьезный недостаток, поскольку все спасательные и военные ракеты должны были быть переносными.

 

Рождение современной ракетной техники изменило не только то, как строились ракеты, но и то, как о них думали. Это было результатом отказа от дымного пороха, а также отказа от идеи, что ракеты должны быть небольшими переносными устройствами для перевозки скромного полезного груза на короткие расстояния. Неудивительно, что три человека, заложившие теоретические основы современной ракетной техники, — Константин Циолковский, Роберт Годдард и Герман Оберт — обладали богатым воображением и непревзойденными техническими навыками.

 

Ракетостроение заметно совершенствовалось в Советском Союзе в 1920-е годы, благодаря Циолковскому, первый успешный запуск был осуществлен в августе 1933 года, когда ракета с простым названием “09” совершила 18-секундный полёт на высоту 400 метров. Чуть более трёх месяцев спустя в ноябре 1933 года, более мощная ракета под названием Гирд-Х достигла высоты 3 мили во время своего первого полёта.

 

Состав МосГирд особенно поражал, в неё входили: Валентин Глушко, Михаил Тихонравов, ставшими крупными фигурами советской ракетной техники. Создателем ГИРД-Х был Фридрих Цандер, чьи инновации включали систему охлаждения камеры сгорания за счёт циркуляции топлива вокруг неё по трубам. Однако самым выделяющимся членом МосГирд оказался конструктор скромного “09” – молодой инженер Сергей Коралёв. Королёв, Глушко и другие руководители МосГирд вместе с руководителями Ленинградского отделения ГИРД (ЛенГИРД) и государственной газодинамической лабораторией были объединены в новую организацию в 1933 году. Она получила название Научно-Исследовательский Институт реактивного движения (РНИИ). Он находился под непосредственным руководством начальника артиллерийского управления Красной Армии генерала Михаила Тухачевского и был призван ускорить разработку всех видов боевых ракет.

 

Реальное внимание общества привлек ракетный двигатель, разработанный Уайлдом, впервые испытанный в декабре 1938 года и усовершенствованный в 1941 году. При весе всего 2 фунта двигатель был достаточно мал, чтобы его можно было держать в одной руке или положить в портфель, но он создавал поразительную тягу в 90 фунтов. Узнав, что правительство США может быть заинтересовано в таком двигателе, но что оно ведет дела только с корпорациями, члены общества быстро сформировали его. Таким образом, Шеста, Уайлд, Хью Пирс и Ловелл Лоуренс (который установил первоначальный контакт с правительством) стали всем персоналом (как менеджерами, так и сотрудниками) ReactionMotors, Incorporated.

 

  

    1. Ракеты для исследований

 

К концу Второй мировой войны преимущества ракетной энергетики стали очевидны. К 1945 году также стал очевиден принципиальный недостаток ракетной энергетики. Во-первых, ракетные двигатели могли практически мгновенно обеспечивать огромную тягу. Во-вторых, они могли разгонять полезную нагрузку до скоростей, с которыми не мог сравниться ни один поршневой или реактивный двигатель. Наконец, они были относительно простыми и легкими. Ракетные двигатели еще нельзя было дросселировать — они работали на полную мощность или вообще не работали — и поэтому вырабатывали топливо за считанные минуты. Таким образом, ракетная мощь подходила только для машин, предназначенных для коротких и скоростных полетов: перехватчиков малой дальности, таких как « Комета », и управляемых ракет, таких как «Фау-2» и « Ока». Обычный истребитель с ракетным двигателем был бы безнадежно бесполезен. Бомбардировщик или коммерческий транспорт мог бы эффективно использовать их, только поднявшись на край космоса и скользя через верхние слои атмосферы, чтобы добраться до пунктов назначения на дальнем конце мира.

 

Однако еще до окончания войны начало появляться новое применение ракетной энергии: исследования в области высокоскоростных полетов и атмосферных исследований. Требования военного времени между 1939 и 1945 годами привели к быстрому улучшению летно-технических характеристик самолетов. Способность летать выше и быстрее, чем когда-либо прежде, требовала лучшего понимания того, как пилоты, самолеты и сам воздух ведут себя на высоких скоростях и больших высотах. Это также подстегнуло интерес к новым типам двигателей, которые еще больше расширили «конверт» производительности. Соединенные Штаты лидируют в мире по высокоскоростным исследований ракет в течение двух десятилетий после Второй мировой войны. Ракеты были в центре внимания исследовательская программа, запускающая инструменты в верхние слои атмосферы и самолетов (как пилотируемых, так и беспилотных) к новым рекордам скорости и высоты.

 

Ракетные двигатели давали значительные преимущества в качестве источника энергии для исследовательских самолетов. Никакой другой источник энергии не мог надежно нести самолет и свои инструменты на таких высоких скоростях и больших высотах.

 

 

 

Заключение

 

Это влияет на то, где мы живем, как мы работаем, как мы взаимодействуем с друг другом и то, чего мы стремимся достичь. В помощь учащимся и широкая общественность лучше понимает, как взаимодействуют технологии и общество.

 

«Ракетная наука» стала словесным сокращением сложности. Говоря, что что-то «не ракетостроение», подразумевается, что это просто и легко понять. Выражение, в свою очередь, кое-что говорит о том, как мы думаем о ракетах: фантастически сложные, невообразимо мощные из новейших технологий.

 

В какой-то момент двадцатого века электричество, самолеты, компьютеры и ядерное оружие воспринимались именно так, но сегодня это не так. Электричество и самолеты стали привычными. Мы воспринимаем электроприборы в нашем доме или офисе как нечто само собой разумеющееся и думаем о дальних поездках как об экзотике только тогда, когда мы берем транспортное средство, отличное от самолета.

В современном мире технологии играют неотъемлемую роль в повседневной жизни людей всех возрастов.

 

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии