Этапы и организация разработки РДТТ

Стадии разработки конструкторской документации и
этапы выполнения работ на все виды изделий промышленности
устанавливают нормативные документы. Основные этапы разра-
ботки приведены в табл. 1.1 [191.

Разработка РДТТ является составной частью программы работ
по созданию ракетного комплекса (РК) или ракеты При этом двигатель (двигательная Установка) выступает как
часть определенного комплекса и в то же время как самостоятель-
но разрабатываемое изделие. Предварительные характеристики, отражающие основные параметры двигателя и его конструктив-
ный облик, определяются на этапе проведения научно-исследова-
тельских и поисковых работ по созданию РК или ракеты. Они
дают возможность определить основные направления проектирования -
с учетом возможности выполнения тактических задач,
последних достижений науки, техники, технологии и производ-
ства. Здесь же производятся предварительные экономические рас-
четы, позволяющие определить общие затраты на создание комплек-
са и его составных частей. Таким образом, уже на этой стадии
предварительно определяется схема двигательной установки, ее
приближенные энергетические характеристики, распределение
массы топлива по ступеням (или запас топлива в двигателе для
одноступенчатой ракеты), тяговые и временные характеристики,
максимально допустимая масса конструкции двигателя, технико-
экономические показатели.

Исходя из положений стандартов можно построить схему эта-
пов разработки РДТТ, которая показывает их взаимозависимость
(рис. 1.12) [30].

Этап формирования ТЗ является весьма важным. Он оказы-
вает влияние на технический уровень совершенства РДТТ, его
экономические показатели, сроки разработки и перспективность.

Исполнитель, получив ТЗ на разработку РДТТ, проводит ана-
лиз каждого пункта и получает представление о возможности и
способах его выполнения. Этапы технического задания, технических предложений и эс-
кизного проекта принято называть проектированием. Этапы про-
ектирования условно отделяют от этапов сферы материального производства.

Этап эскизного проекта РДТТ включает расчеты оптимальных
характеристик двигателя и выбор исходной конструктивной схе-
мы. Принятая схема двигателя подвергается подробному анализу
в различных условиях экстремальных нагружений. В соответ-
ствии с результатами анализа определяются конструкционные ма-
териалы для всех элементов двигателя. Далее проводится поде-
тальная разработка конструкций с учетом современных методов.
технологии производства. Значительный экономический эффект
получается при использовании стандартных, унифицированных,
заимствованных, покупных деталей и сборочных единиц. Важно
также не расширять ассортимент выбранных материалов, всемер-
но унифицировать их.

РДТТ является сравнительно простым объектом, поэтому этап
технического проекта обычно опускается (в табл. 1.L этот этап
не указан).

Этапы изготовления опытного образца, установочных серий,
установившегося серийного или массового производства относятся
к сфере изготовления изделий и технологической отработки.

На этапе изготовления и технологической отработки опытных
образцов РДТТпринимают непосредственное участие, наряду с кон структорами, основные службы опытного производства. Этот этап
важен тем, что здесь впервые материализуются и проверяются
в работе отдельные детали и узлы двигателя. Отрабатывается тех-
нологичность и прогрессивные методы изготовления каждой де-
тали и изделия в целом. Одновременно вносятся уточнения в кон-
стр укторскую документацию. Изготовленные опытные образцы подвергаются доводочным ис-
пытаниям по согласованной и утвержденной программе. Здесь
определяются параметры и начальный уровень надежности двига-
теля, а также соответствие их требованиям технического задания.
По результатам испытаний составляется отчет, корректируется
техническая документация. Если двигатель отвечает всем требова-
ниям ТЗ, то изготавливается по уточненной документации партия
РДТТ для проведения испытаний на соответствиеосновных харак-
теристик и параметров РДТТ заданным в ТЗ.

На всех этапах изготовления РДТТ вносятся уточнения в кон-
структорскую документацию с целью совершенствования кон-
струкции, унификации материалов, улучшения технологического
процесса и т. д.

5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
НА РАЗРАБОТКУ РДТТ

Задание на разработку РДТТ является основным доку-
ментом, которым руководствуется конструктор при проведении
проектных и конструкторских работ (упрощенным вариантом ТЗ
в учебном заведении является задание на курсовой или дипломный
проект).

В техническом задании в определенной последовательности рас-
положены требования, которым должен отвечать изготовленный
РДТТ. В общем случае содержание ТЗ выглядит следующим об-
разом [30].

На титульном листе указывается точная формулировка и
индекс РДТТ или двигательной установки (ДУ РДТТ). Под ДУ
РДТТ понимается установка, состоящая из одного или несколь-.
ких РДТТ, рулевых приводов и вспомогательных устройств, обес-
печивающих их функционирование.

В разделе общих технических требований оговариваются усло-
вия хранения и эксплуатации ракеты.

Например: хранение может производиться на складе, на от-
крытой площадке или под навесом; в снаряженном или неснаря-
женном состоянии; в составе ракеты или отдельно от нее и т. д.
В эксплуатационных требованиях указывается температурный
диапазон применения, относительная влажность, наличие и ха-
рактер воздействия солнечной радиации и другие характеристики
окружающей среды; Срок сохранения эксплуатационных харак-
теристик определяется как сумма сроков: от момента выпуска
окончательно собранного РДТТ до его установки на ракете и времени нахождения РДТТ в составе ракеты. В этом разделе дается
укрупненное описание состава РДТТ, функциональные особен-
ности (режимы тяги, наличие органов управления вектором тяги,
число камер и др.), требования технологического характера (взаи-
мозаменяемость сборочных единиц в двигателе, двигателя — в ра-
кете, условия контроля мест стыковки их между собой и др.).
Требования к внешнему виду и габаритным размерам приводятся,
на прилагаемом к ТЗ чертеже наружного вида РДТТ.

Важными здесь являются требования по уровню надежности.
Они определяют число проводимых испытаний, а следовательно,
и затрат на подтверждение поставленных требований. Например,
если задан уровень надежности 0,9; 0,99 и 0,999 при доверитель-
ной вероятности 50 %, то теоретически требуется проведение соот-
ветственно 5; 69; 693 испытаний. На практике прямыми испытания-
ми подтверждается лишь начальный уровень надежности. Даль-
нейшее обоснование надежности ведется аналитическими методами
и специальными приемами, позволяющими снизить затраты и со-
кратить сроки. Сюда относится применение таких методов кон-
троля и измерений, которые сразу дают достоверные результаты:
моделирование (в том числе и математическое), использование ре-
зультатов испытаний аналогичных РДТТ.

В общий раздел включаются также специальные требования.
Например, условия сохранения взрывобезопасности или пожаро-
безопасности и другие при нештатных ситуациях (случайном па-
дении, механическом повреждении и т. д.); защита от биологиче-
ских.вредителей; нетоксичности при работе; обеспечению безопас-
ности пусковых установок и т. п. Для определения соответствия
РДТТ этим требованиям могут быть проведены специальные испы-
тания или систематизированы результаты накопленного опыта
аналогичных изделий в подобных условиях.

В разделе требований к конструкции РДТТ указываются но-
минальные значения и допустимые отклонения масс и габаритных
размеров двигателя, изменения по времени в процессе работы
РДТТ значений координат центра масс и величин моментов инер-
ции относительно осей координат Х — продольной и У, Z — по-
перечных, а также поля допустимых отклонений. В этом разделе
оговариваются конструктивные особенности (например, места и
способы соединения с пусковой установкой, подвод энергопита-
ния, наличие узлов крепления стабилизаторов и требования к ним,
расположение кабельных магистралей ракеты, места установки
датчиков давлений и т. д.).

6. СВЕДЕНИЯ О ТВЕРДЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВАХ

Применяемые в РДТТ топлива являются унитарными
(многосоставными), содержащими в своем составе горючие, окис-
лительные и другие компоненты.

По своей физической структуре твердые ракетные топлива
(ТРТ) делят на два класса: гомогенные и гетерогенные.

Гомогенные или нитроцеллюлозные топлива
Нитроцеллюлозное топливо (баллиститный порох)—
порох на основе нитратов целлюлозы, пластифицированных ни-
троэфирами или их смесями. Исходное вещество — целлюлоза
является сложным полимерным веществом. При обработке цел-
люлозы азотной кислотой образуются нитраты целлюлозы или
нитроклетчатка. Нитроклетчатка является унитарным топливом,
содержащим в своем составе атомы окислителя и горючего. Однако
самостоятельного значения как топливо нитраты целлюлозы не
имеют, так как горение этого вещества, спрессованного в топлив-
ные шашки, происходит неустойчиво, что объясняется пористо-
волокнистой структурой нитроклетчатки. Рыхлая структура ве-
щества способствует горению не только по поверхности, но и вну-
три многочисленных пор. При этом объемное горение переходит
в детонационное. Чтобы избежать детонационного горения путем
устранения пористо-волокнистой структуры нитроклетчатку же-
латинизируют растворителем. Для ракетных топлив применяют
труднолетучие растворители (нитроглицерин и нитродигликоль).
Эти вещества также являются энергоносителями, так как имеют
в своем составе атомы горючего и окислитель. Применять их в ка-
честве самостоятельного унитарного топлива в ракетном двигателе
также не представляется возможным из-за высокой чувствитель-
ности к механическим и термическим воздействиям. При обработке
нитратов целлюлозы нитроглицерином или нитродигликолем об-
разуется пластифицированная топливная масса, которую затем
можно прессовать в шашки различной конфигурации.

Нитроцеллюлозное топливо имеет две энергетические основы-
нитраты целлюлозы и растворитель-пластификатор в виде нитро-
глицерина или нитродигликоля. Отсюда появилось название-
двухосновные топлива. Состав нитроглицериновых топлив достаточ но сложен, так как помимо указанных веществ в них входят ком-
поненты, имеющие специальное назначение. К ним относятся
дополнительные растворители-пластификаторы, стабилизаторы го-
рения и стабилизаторы химической стойкости, технологические
добавки, катализаторы.

В настоящее время разработано большое количество рецептур
нитроцеллюлозных топлив. Несмотря на это весовые соотношения
компонентов топлива находятся в узких пределах. В табл. 2.1
и 2.2 приводятся эти величины [9, 22].