Конструктивно-силовые схемы головных частей ракетных ЛА

Головной отсек (рис. 3.4) летательного аппарата обычно представляет собой полезный груз, который нужно доставить ракетой, силовую конструкцию корпуса головной части и элементов вспомогательного назначения. Конструкция головного отсека, как уже отмечалось, индивидуальна и от нее зависит конструкция ракеты. Это обусловлено в основном массово-инерционными характеристиками отсека и в меньшей степени его, например, геометрической конфигурацией или внутренним строением. Иногда головной отсек называют «головной частью».

Корпус головного отсека или головной части состоит (рис. 2.3) из головного обтекателя (наконечник 1 и оболочка собственно корпуса 2) и днища 3.

Наконечник 1 делают либо монолитным, либо в виде толстостенного двухслойного сферического сегмента переменной толщины. В любом случае наконечник состоит из металлической (чаще всего стальной или титановой) арматуры и теплоизоляционного биметаллического покрытия (спецпластмассы).

Корпус 2 (или головной обтекатель) выполняется в виде двухслойной оболочки вращения, состоящей из одного или нескольких усеченных конусов с прямолинейными или криволинейными (парабола, эллипс, гипербола) образующими. Наружный слой – теплозащита (например, стеклотекстолит), внутренний – металлическая силовая оболочка (например, алюминиевый сплав АМг6).

Днище 3 головной части представляет собой выпуклый или вогнутый сферический сегмент с фланцем. Это двухслойная оболочка. Внутренний слой – силовой, он предназначен для восприятия внутреннего давления в условиях космоса (при Р<Р_а). Его выполняют из сплава алюминия (например АМг6). Наружный слой – теплозащитный. К носителю (ракете) головной блок крепится пироболтами, расположенными на шпангоуте крепления днища.

Силовая оболочка корпуса головной части без промежуточных подкреплений наиболее рациональным образом воспринимает внешнее давление, осевую силу и изгибающий момент. По стыкам конусов, а также в местах крепления наконечника, днища и полезного груза в металлической оболочке имеются силовые кольцевые ребра (силовые шпангоуты). Силовые шпангоуты и другие кольцевые ребра обычно выполняют из того же материала или делают заодно целое с силовой оболочкой. Силовую оболочку головных частей больших габаритов делают из частей (панелей), соединяемых кольцевыми сварными или клепаными швами.

Так как внешние обводы корпуса головной части в значительной степени влияют на аэродинамические характеристики ракеты-носителя в целом, то они должны обеспечивать также обтекание газовым потоком, при котором образуется минимальное число зон с вихревым характером обтекания, являющихся источником динамического нагружения конструкций.

Кроме того, корпус головной части ракеты-носителя должен удовлетворять помимо общих ряду требований, обусловленных функциональным назначением.

При разработке корпуса головной части необходимо предусмотреть защиту полезного груза от пыли и влаги в условиях наземной эксплуатации, а также стабильный тепловой режим под обтекателем как в условиях наземной эксплуатации, так и в полете.

а

б

Рис. 3.4. Конструктивно-силовая схема конической головной части со сферическим наконечником без поперечного силового набора (а) и с поперечным силовым набором (б): 1 – наконечник; 2 – корпус головной части (головной обтекатель); 3 – днище; 4 – корпус наконечника;

5 – теплозащитное покрытие наконечника; 6 – опорное кольцо (или шпангоут стыковочный); 7 – стыковочные болты наконечника с корпусом головной части; 8 – обшивка корпуса головной части; 9 – теплозащитное покрытие корпуса головной части; 10 – шпангоут промежуточный; 11 – шпангоут усиленный; 12 – полезный груз; 13 – шпангоут стыковочный;

14 – теплоизолирующее покрытие днища