СТУПЕНЬ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 1994 года по МПК F42B15/36 

Изобретение относится к космической ракетной технике и может быть использовано при проектировании ступеней летательного аппарата.

Известен летательный аппарат с твердотопливным двигателем с поворотным соплом [1], где для управления соплом используется рулевая машинка, расположенная соосно продольной оси летательного аппарата и соединенная одним концом с днищем двигательной установки, а другим - с соплом.

Недостатком известной конструкции является отсутствие конструктивных элементов, используемых для крепления дополнительных двигательных установок, для крепления ступеней между собой. Также недостатком является то, что днище двигательной установки нагружается локальным усилием от рулевой машинки, что приводит к необходимости упрочнения днища. Также при этом нерационально используется внутренний объем хвостового отсека, т.е. снижается плотность компоновки.

Известно техническое решение [2] , принятое за прототип и содержащее двигательную установку с поворотным соплом и внешним и внутренним стыковочными шпангоутами, концентрически охватывающими сопло, хвостовой отсек в виде внутренней и наружной силовых оболочек с передними и задними торцевыми шпангоутами, двигатели отделения и управляющие двигательные установки, соединительный отсек с торцевыми шпангоутами, привод управления поворотным соплом в виде рулевых машинок и шарнирно скрепленных с ними стержневых тяг, при этом наружная и внутренняя силовые оболочки хвостового отсека скреплены передними шпангоутами соответственно с внешним и внутренним шпангоутами двигательной установки.

Недостатки технического решения заключаются в том, что локальное воздействие от гидропривода и управляющего двигателя соответственно на оболочку днища двигателя и оболочку корпуса отсека приводит к необходимости их упрочнения, так как оболочки чувствительны к локальным нагрузкам. Также продольное расположение гидроприводов затрудняет расположение внутри отсека управляющих двигателей и приводит к необходимости размещения управляющих двигателей с наружной стороны оболочки отсека.

Задачей изобретения является повышение плотности компоновки при одновременном снижении веса конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в известной ступени летательного аппарата, содержащей двигательную установку с поворотным соплом и внешним и внутренним стыковочными шпангоутами, концентрически охватывающими сопло, хвостовой отсек, в виде внутренней и наружной силовых оболочек с передними и задними торцевыми шпангоутами, двигатели отделения и управляющие двигательные установки, соединительный отсек с торцевыми шпангоутами, привод управления поворотным соплом в виде рулевых машинок и шарнирно скрепленных с ними стержневых тяг, при этом наружная и внутренняя силовые оболочки хвостового отсека скреплены передними шпангоутами соответственно с внешним и внутренним шпангоутами двигательной установки, ступень снабжена переходником в виде силовой оболочки с торцевыми шпангоутами, в наружной силовой оболочке хвостового отсека выполнены сквозные вырезы, закрытые сбрасываемыми обтекателями, а внутренняя силовая оболочка хвостового отсека снабжена дополнительным промежуточным шпангоутом, скрепленным с ней и расположенным между ее торцевыми шпангоутами, при этом в промежуточном шпангоуте выполнены радиальные каналы, а рулевые машинки привода поворотного сопла жестко скреплены с промежуточным шпангоутом внутренней оболочки, а тяги стержневого привода пропущены в каналы промежуточного шпангоута и шарнирно скреплены с поворотным соплом, каждый двигатель отделения скреплен с внутренней и наружной оболочками с помощью пяти стержней, четыре из которых одними концами шарнирно скреплены с горловиной двигателя отделения и расположены попарно параллельно друг другу и под углом между этими парами стержней, а другими концами каждой пары соединены соответственно с передними шпангоутами внутренней и наружной оболочек хвостового отсека, при этом пятый стержень шарнирно по концам соединен соответственно с торцем двигателя отделения и с промежуточным шпангоутом внутренней оболочки в сечении между узлами крепления рулевых машинок, при этом сами сопла двигателей отделения размещены в вырезах наружной оболочки хвостового отсека с зазором по отношению к обтекател, задний шпангоут внутренней оболочки скреплен с передним шпангоутом переходника через узел уплотнения, а задний шпангоут переходника размещен между задним шпангоутом наружной оболочки и торцевым шпангоутом соединительного отсека, которые жестко скреплены между собой, а управляющие двигательные установки закреплены на дополнительном шпангоуте внутренней оболочки в сечениях между узлами укрепления рулевых машинок и стержнем крепления двигателей отделения.

На фиг.1 изображен общий вид ступени летательного аппарата, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.1; на фиг.4 - вид по стрелке Б на фиг.3; на фиг.5 - вид по стрелке В на фиг.3.

Ступень летательного аппарата содержит двигательную установку 1 с поворотным соплом 2, внешним 3 и внутренним 4 стыковочными шпангоутами, концентрически охватывающими сопло 2, хвостовой отсек, состоящий из внутренней 5 и наружной 6 силовых оболочек.

Внутренняя силовая оболочка 5 снабжена передним 7 и задним 8 торцевыми шпангоутами, а наружная силовая оболочка 6 снабжена передним 9 и задним 10 торцевыми шпангоутами. Ступень снабжена двигателями 11 отделения (т.е. тормозными двигателями) и управляющими 12 двигательными установками, соединительным отсеком 13 с торцевым шпангоутом 14. Привод управления поворотным соплом состоит из рулевых машинок 15 и шарнирно скрепленных с ними с тержневых тяг 16, при этом наружная оболочка 6 хвостового отсека передним шпангоутом 9 скреплена с внешним шпангоутом 3 двигательной установки 1, а внутренняя оболочка 5 хвостового отсека передним шпангоутом 7 скреплена с внутренним шпангоутом 4 двигательной установки 1 через фланец поворотного сопла. Ступень снабжена переходником, выполненным в виде силовой оболочки 17 с передним 18 и задним 19 торцевыми шпангоутами. Наружная силовая оболочка 6 снабжена сквозными вырезами 20, закрытыми сбрасываемыми обтекателями 21. Внутренняя силовая оболочка 5 хвостового отсека снабжена дополнительным промежуточным шпангоутом 22, скрепленным с внутренней оболочкой 5 и расположенным между ее передним 7 и задним 8 торцевыми шпангоутами, при этом в промежуточном шпангоуте 22 выполнены радиальные каналы 23. Рулевые машинки 15 привода поворотного сопла жестко скреплены с промежуточным шпангоутом 22, а тяги 16 привода пропущены в каналы 23 промежуточного шпангоута и шарнирно скреплены с поворотным соплом 2.

Двигатели 11 отделения скреплены каждый с внутренней 5 и наружной 6 оболочками с помощью пяти стержней 24-26, четыре из которых одними концами шарнирно скреплены с горловиной двигателей 11 отделения и расположены попарно параллельно друг другу и под углом между этими парами стержней. В данном случае пара параллельных стержней 24 расположена под углом к паре параллельных стержней 25, при этом другими концами пара параллельных стержней 24 через кронштейн 27 соединена с передним шпангоутом 9 наружной оболочки 6 хвостового отсека, пара параллельных стержней 25 другими концами соединена с передним шпангоутом 7 внутренней оболочки 5.

В данном случае пара стержней 24 шарнирно скреплена с кронштейном 27, который в свою очередь установлен в зазор между передним шпангоутом наружной оболочки 9 хвостового отсека и внешним стыковочным шпангоутом 3 двигательной установки и скреплен с ними резьбовыми элементами. Другая пара стержней 25 шарнирно скреплена с кронштейнами 28, который жестко закреплен на переднем шпангоуте 7 внутренней оболочки 5. Пятый стержень 26 шарнирно по концам соединен соответствено с торцем двигателей 11 отделения и с промежуточным шпангоутом 22 внутренней оболочки 5 в сечении между узлами рулевых машиной 15, при этом сопла тормозных двигательных установок размещены в вырезах 20 наружной оболочки 6 хвостового отсека с зазором по отношению к периметру выреза и обтекателю 21. Задний шпангоут 8 внутренней оболочки 5 хвостового отсека скреплен с передним шпангоутом 18 переходника через узел уплотнения 29, а задний шпангоут 19 переходника размещен между задним шпангоутом 10 наружной оболочки и торцевым шпангоутом 14 соединительного отсека 13 и жестко скреплены между собой, например, посредством шпилек.

Управляющие двигательные установки 12, предназначенные для управления по крену, закреплены на дополнительном шпангоуте 22 внутренней оболочки в сечениях между узлами крепления рулевых машинок и стержнем 23 крепления тормозных двигательных установок.

Устройство работает следующим образом.

Перед отделением предыдущей ступени включаются управляющие по крену двигательные установки 12 и управляющие поворотным соплом рулевые машинки 15, затем включается основной двигатель ступени и происходит разделение ступеней. Дальнейший полет проходит по заданной программе. При этом управляющие двигательные установки 12 с помощью тангенциально расположенных сопл корректируют полет по крену, а рулевые машинки 15 через шарнирно закрепленные тяги 16 управляют полетом по курсу и тангажу. По окончании работы ступени происходит разрыв ее механической связи с последующей ступень, после чего включаются тормозные двигательные установки 11. При их срабатывании сбрасываются обтекатели 21 и за счет направленной против направления полета тяги происходит отход ступени от продолжающего свой полет летательного аппарата.

Изобретение относится к ракетной космической технике и может быть использовано при проектировании ступеней летательного аппарата. Целью изобретения является повышение плотности компоновки при одновременном снижении веса конструкции. Ступень летательного аппарата содержит двигательную установку 1 с поворотным соплом 2, хвостовой отсек, состоящий из внутренней 5 и наружной 6 силовых оболочек, двигателей отделения 11, и управляющие двигательные установка 12, соединительный отсек 13, рулевые машинки 15 и переходник в виде силовой оболочки 17 с торцевыми шпангоутами 18, 19. В наружной силовой оболочке хвостового отсека выполнены сквозные вырезы 20, закрытые сбрасываемыми обтекателями 21, а внутренняя силовая оболочка 5 хвостового отсека снабжена дополнительным промежуточным шпангоутом 22, скрепленным с ней и расположенным между ее торцевыми шпангоутами 7, 8. При этом в промежуточном шпангоуте 22 выполнены радиальные каналы 23, а рулевые машинки 15 привода поворотного сопла 2 жестко скреплены с промежуточным шпангоутом 22 внутренней оболочки 5. 5 ил.

СТУПЕНЬ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащая двигательную установку с поворотным соплом и внешним и внутренним стыковочными шпангоутами, концентрически охватывающим сопло, хвостовой отсек, в виде внутренней и наружной силовых оболочек с передними и задними торцевыми шпангоутами, двигатели отделения и управляющие двигательные установки, соединительный отсек с торцевыми шпангоутами, привод управления поворотным соплом, в виде рулевых машинок и шарнирно скрепленных с ними стержневых тяг, при этом наружная и внутренняя силовые оболочки хвостового отсека скреплены своими передними шпангоутами соответственно с внешним и внутренним шпангоутами двигательной установки, отличающаяся тем, что она снабжена переходником в виде силовой оболочки с торцевыми шпангоутами, в наружной силовой оболочке хвостового отсека выполнены сквозные вырезы, закрытые сбрасываемыми обтекателями, а внутренняя силовая оболочка хвостового отсека снабжена дополнительным промежуточным шпангоутом, скрепленным с ней и расположенным между ее торцевыми шпангоутами, при этом в промежуточном шпангоуте выполнены радиальные каналы, а рулевые машинки привода поворотного сопла жестко скреплены с промежуточным шпангоутом внутренней оболочки, а тяги стержневого привода пропущены в каналы промежуточного шпангоута и шарнирно скреплены с поворотным соплом, каждый двигатель отделения скреплен с внутренней и наружной оболочками с помощью пяти стержней, четыре из которых одними концами шарнирно скреплены с горловиной двигателя отделения и расположены попарно параллельно друг другу и под углом между этими парами стержней, а другими концами каждой пары соединены соответственно с передними шпангоутами внутренней и наружной оболочек хвостового отсека, при этом пятый стержень шарнирно по концам соединен соответственно с торцом двигателя отделения и с промежуточным шпангоутом внутренней оболочки в сечении между узлами крепления рулевых машинок, при этом сами сопла двигателей отделения размещены в вырезах наружной оболочки хвостового отсека с зазором по отношению к обтекателю, задний шпангоут внутренней оболочки скреплен с передним шпангоутом переходника через узел уплотнения, а задний шпангоут переходника размещен между задним шпангоутом наружной оболочки хвостового отсека и торцевым шпангоутом соединительного отсека, которые жестко скреплены между собой, а управляющие двигательные установки закреплены на дополнительном шпангоуте внутренней оболочки в сечениях между узлами крепления рулевых машинок и стержнем крепления двигателей отделения.