El ensamblaje de cada fuerza y miembro de soporte del cohete. Su función es instalar y conectar cargas útiles, instrumentos y plantas de energía, almacenar propulsores, resistir fuerzas externas durante las operaciones terrestres y el vuelo, mantener una buena forma aerodinámica y mantener la integridad del cohete.

La estructura del cohete es básicamente una carcasa cilíndrica de paredes delgadas compuesta por una piel, refuerzos longitudinales y transversales. Los primeros cohetes tenían superficies de estabilización y de control más grandes en forma de aleta.

Más tarde, la superficie en forma de aleta del cuerpo del cohete se eliminó gradualmente cambiando la dirección del flujo de gas del motor del cohete para estabilizar y controlar el vuelo del cohete. La disposición estructural general del cohete (también conocida como disposición de posición) se determina en la etapa de diseño del proyecto (ver diseño del cohete).

El rendimiento estructural de la unión del cohete es un coeficiente de estructura de signo importante , se puede expresar como: [lambda] = G / ( G 0 G. 1 ), donde G es una segunda estructura de n etapas wt cohete, G 0 para la primera n -Etapa de despegue del cohete Peso, G 1 es la carga útil del cohete de n ésima etapa. Para cohetes del mismo tamaño y tipo, cuanto menor sea el coeficiente estructural , mayor será el nivel de diseño estructural.

Los métodos de propulsión de cohetes son diferentes, sus principios de funcionamiento y los componentes del sistema son muy diferentes, y la estructura principal también es diferente. Por ejemplo, los cohetes nucleares deben considerar la protección nuclear, la contaminación nuclear, el enfriamiento a alta temperatura y otros requisitos en términos de estructura y material solicitud.

La estructura del cohete líquidogeneralmente se compone de la cabeza, el carenado de la cabeza, el tanque oxidante y el tanque de combustible (agente de combustión), el compartimiento de instrumentos, la sección entre etapas, la estructura de empuje del motor, el compartimiento de la cola y otras partes (Figura 1) Las partes que deben separarse Hay un dispositivo de conexión separado.

La cabezaestá ubicada en la parte superior del cohete. La cabeza puede ser una ojiva (ver ojiva de misiles) o una nave espacial.

El carenado de la cabezaes una estructura arrojable de paredes delgadas con cierta rigidez. Es la parte envolvente de la última etapa de un satélite o vehículo de lanzamiento (Figura 2), protege al satélite o la última etapa del cohete cuando vuela en la atmósfera y soporta cargas aerodinámicas y flujo de calor.

El carenado generalmente tiene una buena penetración de ondas de radio, al mismo tiempo que la estructura es pequeña en peso, tiene suficiente rigidez y tiene una pequeña carga de impacto y resistencia frontal en la forma aerodinámica.

La forma y la estructura del carenado principal varían con el tamaño y la forma de la carga útil transportada por el vehículo de lanzamiento. Hay suficiente espacio en el recinto para acomodar uno o varios satélites o más objetos experimentales.

El carenado de la cabeza suele estar compuesto por dos medios abanicos (o múltiples pétalos) unidos a lo largo de las caras separadas longitudinalmente. Cada carenado se fija en la superficie de la junta circunferencial del extremo y generalmente adopta una estructura semi-monocasco o una estructura de material compuesto.

El esqueleto de la estructura de carcasa semidura soporta la carga principal, y la piel mantiene una forma aerodinámica suave y transmite potencia aerodinámica al esqueleto. El sistema de separación del carenado utiliza principalmente un perno explosivo simple (o cable explosivo) combinado con un dispositivo de separación de resorte, y algunos usan un dispositivo de separación de gas.

Eltanque de almacenamiento de propulsante ocupa la mayor parte del volumen del cohete y, además de almacenar el propulsor, también es la estructura que soporta la fuerza del cohete (Figura 3). Soporta principalmente carga axial, momento flector y presión interna.

El tanque de almacenamiento es generalmente una estructura de paredes delgadas y el espesor de la pared es menor o igual a una vigésima parte del radio de curvatura del tanque La estructura de la pared del tanque depende del tipo de carga.

Las formas estructurales principales son: estructura de carcasa semidura, principalmente utilizada para paredes de caja que soportan grandes cargas axiales; estructura de red, utilizada principalmente para paredes de caja que soportan cargas axiales pequeñas; estructura de carcasa dura, utilizada principalmente para paredes de caja que soportan cargas presurizadas. Para aumentar la estabilidad estructural, el tanque generalmente se llena con presión.

El tanque de almacenamiento de propulsante generalmente está hecho de materiales de aleación de aluminio-magnesio o aluminio-cobre-zinc, y también puede estar hecho de acero inoxidable u otros materiales de aleación. La forma del fondo de la caja tiene una gran influencia en la longitud del tanque. Hay fondo elipsoidal, fondo elipsoidal modificado (combinación de elipsoide y esfera), fondo en forma de globo (combinación de anillo y esfera), anillo-cono fondo (combinación de anillo y cono)), fondo hemisférico, etc.

La estructura del fondo del tanque se divide en dos tipos: el fondo de una sola capa se usa principalmente como fondo superior e inferior del tanque; el fondo sándwich de panal se usa principalmente como fondo común del tanque para separar el oxidante del combustible (también tiene un efecto de aislamiento térmico para propulsores de baja temperatura).

El tanque de almacenamiento de propulsante criogénico también debe tomar las medidas adecuadas de aislamiento térmico para reducir la evaporación del líquido. Existen muchos métodos para el aislamiento térmico. La estructura de aislamiento de espuma se usa ampliamente, que se divide en dos formas: la capa interna de la caja de almacenamiento y la capa externa de la caja de almacenamiento.

Además, hay una estructura de aislamiento de espuma con helio que sopla desde la capa exterior, y se usa helio (punto de ebullición -269 ° C) para rociar el espacio entre la capa de aislamiento y la pared de la caja para evitar que el aire se condense.

El compartimento de instrumentos seutiliza para instalar instrumentos de control de vuelo, instrumentos de telemetría y equipos de regulación térmica, y soportar carga axial y momento flector. Según las diferentes partes, el compartimento de instrumentos tiene dos formas: cono truncado y cilindro. El compartimento de instrumentos es en su mayoría una estructura de carcasa semidura.

El cohete de menor diámetro adopta una estructura de red general. El revestimiento se puede fabricar mediante fundición, fresado mecánico, fresado químico y otros métodos. Luego use tornillos y soldadura para ensamblar los paneles de pared en la cabina. Para facilitar la instalación, inspección y operación, algunas escotillas se abren en el cuerpo de la cabina y están equipadas con tapas de escotilla de conexión rápida.

Los materiales estructurales de la cabina de instrumentos generalmente utilizan duraluminio ordinario, superduraluminio, materiales compuestos y aleaciones de titanio. El instrumento se fija en el larguero o marco del mamparo del instrumento a través de un soporte de montaje o una placa de asiento de montaje. La placa base de montaje generalmente está diseñada como un radiador para mantener un entorno de trabajo normal.

Sección entre etapas “La secciónentre etapas es una parte de conexión entre las etapas de un cohete de múltiples etapas, y su estructura está relacionada con la forma de separación. La sección entre etapas del método de separación en frío adopta una estructura de carcasa semidura; la sección entre etapas del método de separación térmica puede adoptar una estructura de varilla formada por tubos de acero de aleación de soldadura para facilitar la descarga suave del flujo de gas del motor de etapa superior (Figura 4); La estructura de red de la escotilla de aire.

Estructura de empuje del motor “Un miembro que soporta la fuerza que instala el motor y transmite el empuje al tanque. También es una pieza de soporte de instalación para piezas y componentes del motor (Figura 5). La estructura de empuje del motor del vehículo de lanzamiento a gran escala es una estructura de varillas o una estructura de cáscara semidura, esta última tiene dos formas de conos cilíndricos y truncados, que pueden transmitir el empuje de manera uniforme.

El compartimento de la colase encuentra en la cola del cohete. Es el miembro de apoyo del cohete erigido en la plataforma de lanzamiento y es la cubierta protectora del motor.

Cuando el cohete tiene cola, es la parte de apoyo de la cola. El tanque de cola es generalmente una estructura remachada cilíndrica (o troncocónica) de carcasa semidura de múltiples aberturas. Si hay un fulcro de lanzamiento en el tanque de cola, también soportará el momento flector y las fuerzas cortantes causadas por la carga axial y el viento cruzado.

Si el fulcro de lanzamiento está en otras partes del cohete, el compartimiento de cola solo soporta la carga aerodinámica durante el vuelo en la atmósfera, por lo que el peso es relativamente pequeño. Los materiales estructurales del tanque de cola generalmente están hechos de duraluminio ordinario y superduraluminio.

La parte inferior del tanque de cola debe estar hecha de materiales resistentes al calor, como acero inoxidable resistente al calor, grafito y materiales compuestos, debido a la alta temperatura. En algunos cohetes, se instalan cuatro aletas traseras en el compartimento de la cola para aumentar la estabilidad estática del cohete y mejorar la estabilidad y el rendimiento de control del cohete.

La estructura de un cohete sólido es similar a la estructura de un cohete líquido, la diferencia es que el cuerpo del cohete sólido es también la carcasa del motor y el propulsor está contenido en él (Figura 6).

El cohete sólido tiene menos componentes móviles y una estructura simple. El impulso específico y el tiempo de combustión de los cohetes sólidos son limitados, cuando la capacidad de carga es la misma, los cohetes sólidos requieren más etapas que los cohetes líquidos.

La estructura del motor cohete sólido se compone de cabezal frontal, carcasa, carga, dispositivo de boquilla y cabezal trasero. El conjunto de cabeza, carcasa y boquilla constituye la cámara de combustión del motor, en la que se quema el propulsor sólido.

La cámara de combustión puede soportar 1-20 MPa (aproximadamente 10-200 atmósferas) de alta presión y 2500-3500K de alta temperatura, y tiene suficiente fuerza dinámica. Por lo general, se instala un dispositivo de encendido en el cabezal frontal. La cabeza frontal es una estructura de paredes delgadas, hecha de metal, y tiene forma esférica, elipsoidal o anular esférica. L

os motores de cohetes sólidos grandes a menudo se fabrican en secciones, y el empuje requerido se obtiene aumentando el número de secciones La carcasa es una carcasa de paredes delgadas hecha de acero aleado, aleación de aluminio y materiales compuestos. La pared interior de la carcasa tiene una capa de aislamiento térmico de tela de amianto sumergida. La superficie exterior de la carcasa también está recubierta con una fina capa de aislamiento térmico para reducir la influencia del calentamiento neumático.

El dispositivo de boquilla (boquilla única o boquillas múltiples) está fijo o articulado en la cabeza trasera del motor cohete, que desvía el flujo de gas bajo el control del sistema de control para generar un par de control. El dispositivo de boquilla funciona en condiciones de alta temperatura y está sujeto a una fuerte erosión por los productos de combustión, lo que requiere materiales resistentes al calor.

Estructura del misil balístico El misil tiene básicamente la misma estructura que un cohete. Generalmente, se puede utilizar para lanzar satélites artificiales y naves espaciales con ligeras modificaciones sobre la base de misiles. El período de almacenamiento de misiles es más largo y los requisitos de adaptabilidad al entorno de trabajo son más altos.