R-1

Главная страница

Для детальной проработки чертежей конструкции ракеты необходимо определиться с размерами её главных частей: стабилизаторов и корпуса. Основные размеры – это габаритные. Они во многом зависят от аэродинамики ракеты. Поэтому для лучшей отработки аэродинамики был создан прототип R-1. Измеренная масса 33,5г.

003

Основной задачей является практическое определение ЦД, сравнение его с расчётным (указан на корпусе ярко-розовым маркером) и вариация диапазона ЦТ. Технологическая отработка сборки из новых деталей, развёртки которых построены с помощью моей новое программы. Это небольшая приблуда к AutoCAD позволяет за пару секунд сделать полный чертёж всех развёрток цилиндрических и конических обечаек с заданным числом слоёв и с учётом всех технологических аспектов сборки многослойных оболочек. Получилось отлично, все обечайки подошли как родные, никакие размеры провалены не были. Такой способ проектирование позволит значительно ускорить процесс проектирования ракет и двигателей. Также планируется провести ряд испытаний этой ракеты на стабильность полёта от вибраций флаттера.

004

005

006

007

Это установка малого конуса на большой. По перспективе и не скажешь, что на нижней фотке конус ;)

000

008

009

Проработка аэродинамики

001

002

003

004

Последний вариант. После многочисленных обдувок во Flow Simulation решил пока остановиться вот на такой форме корпуса.

001

Существенно изменил форму стабилизаторов. Теперь они с двойной стреловидностью. Это должно повысить их жёсткость и возможность сделать их большего размаха, сохранив при этом максимально допустимую скорость флаттера.

002

Схему стабилизаторов можно назвать двукрылой, где одно крыло находится в другом – принцип матрёшки.

003

Несколько подкорректировал конусность двух конусных обтекателей. Теперь они точнее воспроизводят параболический контур. Увеличен размер меньшего конусного обтекателя.

004

Объёмная геометрия стабилизаторов пока ещё не точна. Данная 3D модель создана исключительно для отработки аэродинамики в Flow Simulation. Думаю, конструктивно и технологически я смогу точно воспроизвести эту форму.

005

Результаты продувки во Flow Simulation встречным воздушным потоком с углом атаки 0° на скорости 2М. Таки удалось наклонить по острее стабилизаторы так, чтобы они не создавали сильного сопротивления, при этом размахнуть их на 60мм от главной оси ракеты. При этом, ось координат связана в данной 3D модели с ЦТ пустой ракеты. Если удастся добиться высоких стабилизирующих моментов для данного расположения ЦТ, то и для других вариаций ракеты с полезным грузом это будет не проблема.

006

Распространение ударных волн от корпуса ракеты на скорости 2М. Малый головной обтекатель находится под самым мощным воздушным напором, а в заднем днище возникает сильное разрежение.

007

008

При расчёте столь сложной геометрии с минимальной потерей точности и оптимальным временем расчёта, я использовал ручную настройку расчётной сетки. В данном случае сетка настроена таким образом, что позволяет различать с точность до 0,5мм изменения геометрии в модели. При этом число разбиений соответственно возрастает в местах с малыми толщинами и острыми углами.

009

Здесь видна вся сетка расчётной области. С виду вроде можно и больше квадратиков налепить, но в 3D всё выглядит совсем иначе и не так просто. Число ячеек сетки составляло примерно 80 000 для текучей среды.

010 017

Данный расчёт проводился на двух скоростях 2М и 3М для того, чтобы оценить возможное давление на обечайки корпуса ракеты. Данные о распределении внешнего давления необходимы для проведения прочностного расчёта и последующей конструктивной проработки корпуса ракеты. Для этого были построены эпюры распределения давления по контуру корпуса и стабилизаторов.

Для контура корпуса:

014

Для контура стабилизаторов:

016

До этой аэродинамической схемы били две с разными обтекателями: с коническим и с плавным. Очень интересно было их сравнить и проверить, на сколько обоснованы технологические затраты на изготовление гладких обтекателей по сравнению с коническими при сильном заострении.

013

В итоге получилось два графика зависимости силы сопротивления воздуха (Н) от скорости потока (м/с). Ракета №1 – коническая форма обтекателя, №2 – плавный обтекатель. Для №1 выведен ещё график максимальной температуры на корпусе в °С.

015

Ну в общем всё как и писали в умных книжках. Остроугольные сильно заострённые формы предпочтительней плавных на сверхзвуке. Но и на дозвуковых скоростях полёта, плавный обтекатель не оказался лучше, а показал тот же результат. Плавный контур так же хуже преодолевает числа маха, возникает сильно переменное давление на корпус. В интервале от 1М до 2М плавный обтекатель заметно хуже конического. Получается, что красота не всегда бывает оправдана, не говоря уж о технологических затратах на изготовление форм под плавные обтекатели… А вот температура заставляет призадуматься, хотя учитывая скоротечность полёта на сверхзвуке, думаю это не страшно для бумажного корпуса.