Описание курса:

О курсе

В рамках данного курса слушатели получат фундаментальные знания из области ракетной техники и теории реактивного движения. Основу курса составляют общепринятая схема разделения траектории движения ракеты на участки и программа управления на каждом из них.

В процессе обучения слушатели узнают об условиях полета ракеты на всех этапах ее движения (от старта до момента достижения целевой орбиты), а также о том, какие силы и моменты действуют на ракету в полёте и какими математическими моделями они описываются. Особое внимание в курсе уделяется выбору проектных характеристик ракеты, обеспечивающих выполнение целевой задачи.

После теоретической подготовки слушателям будет предложено осуществить подбор ракеты-носителя из имеющихся прототипов, уточнить ее проектные параметры для решения задачи выведения на целевую орбиту и рассчитать основные летно-технические характеристики ракеты-носителя, включая программу управления по отдельным ступеням.

Программа курса

Модуль 1. Что такое ракета?Принцип реактивного движения. Этапы развития ракет и ракетной техники. Характеристики ракет. Структура ракеты.
Модуль 2. Основы теории реактивного движения. Уравнение Мещерского. Сила тяги. Реактивное ускорение. Формула Циолковского. Оценка энергетических возможностей. Понятие характеристической скорости.
Модуль 3. Модели атмосферы и поля тяготения Земли. Математическая модель атмосферы Земли. Модель поля тяготения Земли.
Модуль 4. Силы, действующие на ракету. Основные участки траектории полета. Силы, действующие на ракету в полете.
Модуль 5. Векторные уравнения движения ракеты-носителя. Системы координат. Векторные уравнения движения центра масс и относительно центра масс. Системы координат. Взаимная ориентация систем координат.
Модуль 6. Уравнения движения ракеты-носителя на оси траекторной системы координат. Пересчет общих уравнений движения на оси траекторной системы координат. Уравнения движения ракеты-носителя на оси траекторной системы координат для частного случая.
Модуль 7. Траектории выведения ступеней ракеты-носителя. Движение первой ступени ракеты-носителя. Программа управления при движении первой ступени ракеты-носителя. Движение второй ступени ракеты-носителя. Выбор программы управления углом тангажа.
Модуль 8. Подготовка исходных данных для расчета летных характеристик. Двухступенчатые ракеты-носители и космодромы. Выбор ракеты-носителя. Расчет потребной скорости выведения летательного аппарата.
Модуль 9. Расчет летных характеристик. Расчет траектории движения ракеты-носителя. Выбор номинальных законов управления. Определение избытка/недостатка топлива второй ступени.
Модуль 10. Итоговое тестирование.

Требования

Для освоения теоретической и практической части курса требуются знания по физике и математике на уровне средней школы.

Формируемые компетенции

• Понимание целей и задач инженерной деятельности в современной науке и производстве, сущности профессии инженера как обязанности служить обществу и профессии, следуя кодексу профессионального поведения (ОПК-1 ФГОС 3+ 24.05.01) – средний уровень
• Способность решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-4 ФГОС 3+ 24.05.01) – средний уровень
• Способность анализировать состояние и перспективы развития как ракетной и ракетно-космической техники в целом, так и ее отдельных направлений, создавать математические модели функционирования объектов ракетной и ракетно-космической техники (ПК-2 ФГОС 3+ 24.05.01) – высокий уровень
• Способность проводить техническое проектирование изделий ракетной и ракетно-космической техники с использованием твердотельного компьютерного моделирования в соответствии с единой системой конструкторской документации и на базе современных программных комплексов (ПК-4 ФГОС 3+ 24.05.01) – высокий уровень

Трудоемкость

3 зачетных единицы

Результаты обучения

В результате освоения курса слушатели будут иметь представление о ракетно-космической технике, а также знать основы теории движения ракет. Полученные знания позволят слушателям:

• решать задачи моделирования движения первой ступени с учетом влияния атмосферы, вращения Земли;
• решать краевую задачу для программы управления второй ступени ракеты-носителя;
• анализировать полученные результаты математического моделирования и корректировать проектные параметры ракеты-носителя с учетом результатов баллистических расчетов;
• оформлять отчетную документацию по результатам выполнения расчетной работы.

Информационные ресурсы

1. Сихарулидзе, Ю. Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов [Электронный ресурс] / Ю. Г. Сихарулидзе. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 407 с.
2. Уманский, С. П. Ракеты-носители. Космодромы [Текст] / С. П. Уманский, под ред. Ю. Н. Коптева. – М.: Изд-во Рестарт+, 2001. – 216 с.
3. Петухов, В. Г. Расчет траектории выведения ракеты-носителя: Учебно-методическое пособие по курсовой работе [Текст] / В. Г. Петухов. – М.: Издательство МАИ, 2011. – 61 с.
4. Машиностроение. Энциклопедия. Ред совет: К. В. Фролов (пред.) и др. – М.: Машинстроение. Ракетно-космическая техника. Т. IV-22 / А. П. Аджян, Э. Л Аким, О. М. Алифанов и др.; под ред. В. П. Легостаева. В 2 кн. Кн. 1. 2012, 925 с.

Направления подготовки:

• 24.03.01 - Ракетные комплексы и космонавтика
• 24.04.02 - Системы управления движением и навигация
• 24.05.01 - Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов

Авторы курса: