ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВРД НА УЧАСТКЕ ВЫВЕДЕНИЯ ДЛЯ МНОГОРАЗОВЫХ РН

© В.Г.Власенко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2001 г.

Задача многоразового использования ракетных ускорителей является актуальной и в ряде случаев имеет попытки практической реализации. Многоразовые ступени, наиболее реально претендующие на практическое воплощение, построены на принципе использования подъёмной силы крыла и тяги воздушно реактивных двигателей, для обеспечения возвратного полёта и горизонтальной посадки. Крыло, ВРД, оперенье, шасси, топливо для работы ВРД и другие обязательные элементы конструкции приводят к существенному (до 2 раз) увеличению конечной массы ракетных блоков, что приводит к уменьшению грузоподъёмности (весовой эффективности) ЛА.

В связи с этим представляет определённый интерес исследование проблемы использования имеющихся в составе ракетного ускорителя воздушно-реактивных двигателей на участке выведения.

В контексте вышесказанного постановка задачи сводится к определению зависимости весовой эффективности ЛА от доли тяги, которую создают ВРД на активном участке.

Поставленная задача подразумевает решение транспортной задачи с целью определения массы (относительной массы) полезного груза, который необходимо доставить на орбиту высотой 100-200 км.

Исследование проводилось для двухступенчатого ЛА с фиксированной второй ступенью (М2=const, Р2=const) и заданной стартовой перегрузкой noi=1,2. При этом параметры многоразового ускорителя 1-й ступени изменялись в зависимости от того, какую часть тяги от суммарной величины создают комбинированные воздушно-реактивные двигатели. Эти двигатели могут работать на двух режимах: турбореактивном режиме (аналогично ТРД), и прямоточном режиме (аналогично ПВРД).

Результаты исследования показывают, что на многоразовых первых ступенях РН с разделением до М=7 целесообразно использовать ВРД в качестве основных маршевых двигателей. При этом необходимо исследовать структуру и параметры оптимального управления, которое существенно отличается от управления многоразовыми ускорителями, использующими ЖРД на активном участке. Одновременная работа ЖРД и ВРД на участке выведения приводит к снижению весовой отдачи частично многоразовой РН.

Представляет особый интерес задача выбора основных проектных параметров ЛА с многоразовым ускорителем 1-й ступени, использующим ВРД в качестве основной ДУ.