ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ СПЕКТРА СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ СИММЕТРИЧНОЙ ПАКЕТНОЙ КОМПОНОВКИ

© М.А.Борисов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2016 г.

Особенностью пакетных изделий является сложный пространственный характер упругих колебаний корпуса, когда под действием возмущающих сил возбуждаются совместные изгибно-продольно-крутильные колебания блоков изделия. При наличии двух и более плоскостей симметрии изделия спектр упругих колебаний его корпуса распадается на независимые подспектры, характеризуемые определенным видом деформаций центрального блока. Использование этого обстоятельства в ряде случаев позволяет исходную сложную систему уравнений возмущенного движения представить в виде более простых подсистем. В этом случае существенно снижается порядок системы уравнений динамической схемы и упрощается анализ динамических свойств изделия. Данный доклад является продолжением работ Балакирева Ю.Г и Докучаева Л.В. [1, 2].

Было проведено исследование и анализ спектра собственных форм и частот РН симметричной пакетной компоновки для снижения порядка уравнений динамической схемы и упрощения решения системы уравнений при определении устойчивости динамической схемы возмущенного движения. Были реализованы и рассчитаны конечно-элементные модели РН, включающие четыре, пять и шесть боковых блоков. В итоге получилось, что собственные формы упругих колебаний РН симметричной пакетной компоновки можно разбить на шесть типов колебаний. Использование способа разделения динамической схемы по типам колебаний снижает ее порядок для РН симметричной пакетной компоновки.

Выделение тех спектров форм упругих колебаний, при которых центральный блок остается неподвижным, важно, так как данные тона мы можем отбросить и тем самым понизить порядок количества уравнений динамической схемы. Выделение колебаний, при которых центральный блок неподвижен, а боковые блоки совершают изгибно-продольные колебания, является важным, потому что вследствие существования этих форм колебаний в полёте многоблочной ракеты реализуется замкнутый контур взаимодействия согласованных изгибно-продольных колебаний боковых блоков с колебаниями тяги их работающих двигателей. Неустойчивость этого контура привела к нескольким аварийным пускам носителя 8К72 (Лунник-Восток) в 1958 году [3].

Список литературы

1. Балакирев Ю.Г. Исследование устойчивости системы упругий корпус-топливные магистрали-двигатели для жидкостных ракет пакетной компоновки. – Известия РАН Механика твердого тела. 1994, №2. С. 129–137.

2. Докучаев Л.В., Соболев О.В. Совершенствование методов исследований динамики ракеты-носителя пакетной конструкции с учетом ее симметрии. // Космонавтика и ракетостроение, 2005 г., N 2 (39). С. 112–121.

3. Черток Б.Е. Ракеты и люди. Фили–Подлипки–Тюратам. – М.: Машиностроение. 1996. 446 с.