Искусственный спутник земли - [30]

2. Аппаратура управления. Эта часть оборудования ракеты включает в себя все приборы и инструменты, с помощью которых осуществляется управление ракетой во время ее полета. В случае многоступенчатой ракеты первая ступень ее обычно служит для разгона и поэтому, как правило, таких приборов не имеет. Они имеются на второй и третьей, а иногда только на третьей ступени ракеты.

3. Конструкция включает корпус самой ракеты и ее ступеней (для многоступенчатых ракет), подкрепления, крепежные детали и т. д.

4. Насосы и двигатели. Сюда относятся двигатели, система подачи и распределения топлива, система охлаждения камеры сгорания и сопла.

5. Топливо. Сюда относятся: горючее вещество, окислитель, смазочные материалы и горючее для системы машин, подающих топливо в камеру сгорания.

6. Общий вес ракеты, который является суммой весов перечисленных выше частей ракеты.

7. Расход топлива, измеряемый обычно в килограммах в секунду. В случае, многоступенчатых ракет расход топлива, как увидим ниже, для первой ступени может более чем в 100 раз превышать расход топлива для последней ступени.

8. Тяга, измеряемая обычно в килограммах или тоннах. Под тягой понимается усилие, развиваемое двигателем, заставляющее с определенным ускорением двигаться ракету. Мы уже отмечали, что тяга зависит от скорости частиц газа, вырывающихся из сопла двигателя, а эта скорость зависит в свою очередь от химических свойств топлива и температуры горения. Эта характеристика является одной из важнейших для ракеты.

9. Удельная тяга — тяга, создаваемая при сгорании единицы веса топлива в одну секунду.

10. Время горения в секундах. Эта характеристика по существу определяет время работы двигателя ракеты или ее ступени. Оно должно быть достаточным для того, чтобы ракета успела развить необходимую скорость.

11. Ускорение. Оно обычно измеряется в единицах g, где g — ускорение силы тяжести у поверхности Земли, равное 9,81 м/сек². Ускорение, как показывает само слово, характеризует нарастание скорости в результате работы двигателей, и его величина играет большую роль при расчетах полета ракеты.

12. Длина ракеты. Этим размером определяют высоту всей ракеты или высоту отдельной ступени. От отношения длины ракеты к ее среднему диаметру зависит устойчивость ракеты на траектории полета. Чем больше будет это отношение, тем менее она будет устойчива.

13. Диаметр — средний диаметр всей ракеты или диаметр каждой ее ступени.

14. Число двигателей. В случае многоступенчатой ракеты, как мы уже знаем, каждая ступень будет иметь свои двигатели. Число двигателей зависит от размера и веса ракеты, а также от ее назначения. Обычно первая ступень имеет несколько двигателей, а последняя чаще всего один. Дело в том, что двигателям первой ступени приходится преодолевать самый трудный участок пути, когда ракета имеет наибольший вес при значительном сопротивлении плотных слоев атмосферы.

15. Высота подъема или дальность полета ракеты. Для запуска ИСЗ на орбиту особое значение имеет высота подъема, которая зависит от приведенных выше характеристик и от соотношений между ними. Для боевых ракет, летящих от точки запуска до места цели, более характерна дальность полета, зависящая от тех же факторов.

Для того чтобы читатель мог судить о порядке численных значений указанных выше характеристик, приведем таблицу для проекта ракеты-спутника с последовательным расположением ступеней.

Таблица 3

Тактико-технические данные ракеты-носителя с последовательным расположением ступеней
Наименование характеристики	Первая ступень	Вторая ступень	Третья ступень
Полезный груз, кг	15 600	1 680	100
Аппаратура управления, кг	—	—	100
Конструкция, кг	5 420	1 900	240
Насосы и двигатели, кг	9 350	1 620	120
Топливо, кг	60 530	10 400	1 120
Общий вес, кг	90 900	15 600	1 680
Расход топлива, кг/сек	587,7	101,0	5,4
Тяга, кг	181 800	31 200	325
Удельная тяга, кг/сек/кг	325	325	325
Время горения, сек	103	103	206
Ускорение, g (9,81 м/сек2)	6	6	3
Длина, м	24	13,25	6
Диаметр, м	3,5	1,9	1,0
Число двигателей	5	1	1
Высота подъема, км	—	—	800

Как видно из таблицы, отношение  — для первой ступени будет равно примерно трем. Напомним, что М₀ — общая масса ракеты перед полетом, а М — ее масса в конце активного участка первой ступени.

Для второй и третьей ступени это соотношение также будет равно трем. При вычислении соотношения  необходимо общий вес для каждой ступени делить на сумму весов, определяемых пунктами 1, 2, 3, 4 в табл. 3.

Из этой же таблицы видно, что расход топлива и тяга для первой ступени более чем в 100 раз превосходят их значения для третьей ступени.

Запасы топлива первой ступени почти в 60 раз превышают запасы, которые несет с собою третья ступень. Примерно во столько же раз больше и общий вес первой ступени по сравнению с третьей.

Все эти цифры показывают, какую большую работу приходится затрачивать первой ступени, насколько в более тяжелых условиях проходит первый этап полета. Кроме того, из таблицы видно, что использование трехступенчатой ракеты, обладающей приведенными выше характеристиками, позволяет достигнуть орбиты, расположенной на высоте 800 км над Землей. Причем отношение масс для каждой ступени равно всего трем. При таком соотношении масс одноступенчатая ракета не смогла бы выйти даже за пределы плотных слоев атмосферы.