В уравнениях массового анализа

Для того чтобы воспользоваться уравнениями (5.2) или (5.4), необходимо знать значения удельных измерителей , ,  и массу головного обтекателя . В отличие от уравнений баллистического анализа, массовые уравнения зависят от особенностей конструкции ракеты. Конструктивные особенности того или иного изделия находят свое отражение в массовых (весовых) коэффициентах. Их более точное определение возможно лишь на стадии эскизного проектирования, когда определен состав изделия и имеется его массовая сводка с учетом особенностей конструктивно–компоновочной и конструктивно–силовой схем РКН. Однако и в этом случае значения весовых коэффициентов не являются окончательными. Они, как правило, уточняются в процессе создания и дальнейшего совершенствования конструкции.

На начальном этапе проектирования при выборе ПБП и определении энергомассовых характеристик первого приближения данные коэффициенты определяются с определенной степенью приближения. Здесь мы можем говорить лишь о прогнозе удельных измерителей, которые в дальнейшем будут начальными исходными данными в сложном многоэтапном итерационном процессе проектирования. Одним из общепринятых методов прогноза является метод, основанный на обработке статистических данных современных ракет с учетом конструкторских, технологических и производственных достижений. В данном случае прогнозируемые коэффициенты являются своеобразным ориентиром, отражающим современное состояние совершенства конструкций ракетно-космической техники и степени мастерства передовых российских фирм.

Предварительный анализ удельных измерителей РН и РБ показал следующее:

во–первых, массовые коэффициенты РБ отличаются от аналогичных значений блоков РН;

во–вторых, коэффициенты  и  зависят от плотности используемых компонентов топлива;

в–третьих, массовые коэффициенты зависят от массорасчетных характеристик и существенным образом изменяются в зависимости от их абсолютных значений.

Зависимость удельного измерителя от массорасчетной характеристики может быть аппроксимирована следующим соотношением

Значения постоянных коэффициентов ,  и  в выражении (5.5), определяющем зависимость удельного измерителя  от весорасчетной характеристики , могут быть получены по результатам обработки статистических данных современных РН и РБ с учетом тенденции развития ракетно–космических систем.

Предлагаются следующие аналитические зависимости для определения ,  РН с высококипящими компонентами топлива (АТ+НДМГ) и РД замкнутой схемы (схемы с дожиганием генераторного газа)

Значения удельных измерителей для топливной пары « + керосин» и ДУ замкнутой схемы имеют следующий вид

Для топливной пары «O2 + H2» (ДУ замкнутой схемы) расчетные зависимости для определения удельных измерителей запишутся как

Для топливной пары "O2 + СПГ" (ДУ замкнутой схемы)

Удельный измеритель для определения суммарной массы прочих элементов для ракетных блоков ПН слабо зависит от характеристик используемого топлива и может быть записан как

Выражение (5.14) справедливо для ракетных блоков, у которых отсутствует СУ. Для последних ступеней РН при наличии системы управления и приборного отсека

В формулах (5.6), (5.8), (5.10) и (5.12)  – масса рабочего запаса топлива ракетного блока  т), выраженное в тоннах.

В формулах (5.7), (5.9), (5.11) и (5.13) – суммарная пустотная тяга ДУ ракетного блока  кН), выраженная в килоньютонах. В формулах (5.14) и (5.15) – стартовая масса ступени ракеты-носителя  т), выраженная в тоннах.

Напомним, что практически на каждом ракетном блоке находятся приборы и датчики системы управления, телеметрии и наземных измерений, а также бортовые источники питания, бортовая кабельная сеть, системы термостатирования, пожаробезопасности и прочие вспомогательные системы. Однако только у ракетных блоков последних ступеней РН основная часть приборного состава и вспомогательных систем совместно с системой управления расположены в отдельном приборном отсеке.

Для определения удельных измерителей разгонных блоков справедливы следующие эмпирические соотношения.

Для «АТ + НДМГ» (ДУ замкнутой системы)

Для «O2 + керосин» (ДУ замкнутой схемы)

Для «O2 + H2»(ДУ замкнутой схемы)

Для «O2 + СПГ» (ДУ замкнутой схемы)

Значение для  РБ также слабо зависит от применяемого топлива и может быть аппроксимировано следующим универсальным приближенным эмпирическим соотношением

Соотношения (5.14) (5.24) справедливы при кН;  т

 

В настоящее время актуальность задач проектной баллистики заметно выросла в связи с исследованием и с созданием низкоорбитальных спутниковых группировок с малыми космическими аппаратами (КА) [16-19]. А это подразумевает разработку и создание ракет-носителей сверхлёгкого класса (РН СЛК). Создание сверхлёгких ракет стало возможным в основном за счёт прорывных технологий за последние 20 лет. Здесь следует отметить, что приведённые выше зависимости, определяющие удельные измерители ракет-носителей и разгонных блоков получены по имеющимся в настоящее время образцам РН и РБ. При этом они отражают современный уровень развития ракетной техники. Ниже предлагаемые расчётные зависимости для определения  удельных измерителей ракет-носителей сверхлёгкого класса для двух видов жидких топлив получены на основании прогноза энерго-массовых характеристик ракет недалёкого будущего с учётом новейших достижений науки и техники.

Для данных систем коэффициенты получены на основании прогноза массовых характеристик сверхлёгких ракет с учётом достижений науки и техники, которые будут внедрены не ранее, чем через 15…20 лет.

 

Для «O2 + керосин» (ДУ замкнутой схемы)

Для «O2 + СПГ» (ДУ замкнутой схемы)

 

Значение для  для первой ступени может быть аппроксимировано следующим универсальным приближенным эмпирическим соотношением

Для последней ступени ракеты носителя сверхлёгкого класса

Соотношения (5.25) (5.29) справедливы при кН;  т.

Приведенные формулы для определения удельных измерителей целесообразно использовать на начальном этапе разработок, когда еще не определены основные проектные параметры, энергомассовые и геометрические характеристики, а также расчетные нагрузки, действующие на элементы конструкции ракеты, когда недостоточно проработаны конструктивно–компоновочная и конструктивно–силовая схемы.