5. Аналіз сил опору, які виникають у процесі розділення ступенів, і їх мінімізація. Можливість застосування одного пневмоштовхача для розділення ступенів

Анотація: Одне з основних завдань під час проєктування систем розділення ступенів полягає у створенні системи з мінімальною масою, що забезпечить потрібну відносну швидкість розділення ступенів, мінімальну різнотяговість і виключить забруднення поверхонь космічних апаратів. За результатами розв’язання оптимізаційної задачі один із найоптимальніших варіантів – застосування одного пневмоштовхача для розділення ступенів, що забезпечить зменшення маси системи розділення у декілька разів за рахунок значного зменшення маси магістралей, сумарної маси пневмоштовхачів, маси газових балонів і елементів їх кріплення. Для попередньої оцінки процесу розділення і визначення можливості застосування одного пневмоштовхача для розділення ступенів було розроблено математичну модель у вигляді системи диференціальних рівнянь, яка описує процес розділення ступенів і проведений комплекс розрахунків. Аналіз результатів розрахунків показує, що у випадку застосування одного пневмоштовхача для зменшення реалізації аварійних випадків необхідно значно зменшити сили опору, які виникають у процесі розділення ступенів. Розглянуто результати експериментального відпрацювання системи розділення ступенів на прикладі ракет-носіїв сімейства «Циклон», змодельовано аварійний випадок – нештатне розстикування елементів конструкції ступенів, яке відбулося внаслідок зачепу кришок електроз’єднувачів і призвело до розвороту перехідного відсіку на кут, більший допустимого, описано методику експериментального визначення сил опору, наведено розрахункові значення, отримані на проєктній стадії, і порівняно їх з експериментальними даними. У процесі випробувань було визначено складові частини сил опору: зусилля розстикування електроз’єднувачів, зусилля розриву засобів герметизації і сили тертя на напрямних штирях. Для мінімізації сил опору вперше в практиці проєктування ракет-носіїв було запропоновано систему розділення, яка виключає фрикційні сили за рахунок використання альтернативної системи електроз’єднувачів з безконтактною передачею даних і дозволяє зменшити енергетичні втрати й кількість органів надання відносної швидкості системи розділення ступенів, що значно зменшить масу всієї системи. Проаналізовано сили опору, які виникають за рахунок розриву засобів герметизації, розроблено методику автономного відпрацювання засобів герметизації стику з метою визначення залежності зусилля розриву засобів герметизації від товщини їх шару, розроблено технологію їх нанесення на поверхню стику. Результати випробувань дозволили визначити необхідну товщину засобів герметизації стику й оптимальну технологію їх нанесення. Таким чином, зі зміною технології нанесення засобів герметизації максимальне зусилля опору в процесі розділення ступенів зменшилось у 2,3 раза та не перевищує максимальних і закладених під час проєктування. Результати досліджень дають цінні дані для проєктування систем розділення ступенів і розгінних блоків космічних апаратів ракет-носіїв і показують можливість застосування альтернативної системи електроз’єднувачів розділення ступенів.