Пример решения задачи общего проектирования беспилотного ЛА с ДПУ многократного импульсного поперечного управления
Разработанные программные средства значительно упрощают процесс формирования сложных комплексных программ проектирования ЛА с двигательными установками многократного импульсного поперечного газодинамического управления. В качестве примера использования описанных ТФ в задачах общего проектирования ЛА как в классическом, так и в уточненном подходах, рассмотрим проектирование одноступенчатой ЗУР, с однорежимным РДТТ, самонаводящейся по методу пропорциональной навигации, со следующими основными исходными данными:
Траекторные параметры ЛА и цели:
Максимальная горизонтальная дальность полета ЛА –x к = 150 км;
Максимальная высота полета цели – H ц =25 км;
Скорость цели –V ц =800 м/с;
Время перехвата – t к =150 с;
Угол пуска (начала наведения) –θ0 =70 град.;
Ускорение на участке разгона –V р = 80 м/с2;
Геометрические параметры ЛА
Удлинение корпуса – λф =15;
Удлинение носовой части корпуса –λн = 3;
Удлинение кормовой части корпуса –λкрм = 0;
|
|
|
Удлинение консолей крыльев –λк =1,2;
Сужение консолей крыльев –ηк = 3;
Относительная толщина профиля крыла –с = 0,025;
Удлинение консолей оперения – λоп =1,5;
Сужение консолей оперения – ηоп =3;
Относительная толщина профиля оперения – –соп=0,02
Массовые характеристики ЛА:
Суммарная масса аппаратуры – m ап =42 кг;
Масса боевой части – m бч =24 кг;
Удлинение боевой части –МВ4(4) =2;
Доля массы приводов в первом отсеке –MPR (1) = 0,3;
Доля массы приводов во втором отсеке –MPR (2) = 0,7.
Параметры основной двигательной установки:
Среднее давление в камере сгорания –p кср = 50.105Па;
Относительная степень расширения сопла –f а =6;
Параметры двигательной установки поперечного управления:
Число ИД в одном кольце – i ИД =12;
|
|
|
Полное число ИД – Nn =120;
Удлинение одного ИД – λДВ1 =3;
Коэффициент заполнения камеры одного ИД – Δ1 =0,7;
Время работы одного ИД – τДВ1 =0,02с;
Время управления – τ упр =1с;
Выбираемый промах –h 0 =25м;
Удельный импульс тяги ИД J уд.упр =2500с;
Плотность материала ИД ρДВ1=7800кг/м3;
Плотность материала силовой конструкции – ρс.к =7800кг/м3;
Среднее давление в камере сгорания ИД p к.ср=500.105Па.
Материалы отсеков корпуса – алюминиевые сплавы, материалы двигательных установок – высокопрочные стали. Компоновка ЛА, выполненного по аэродинамической схеме «утка», из конструктивно- технологических соображений включает четыре отсека: радиопрозрачный обтекатель, аппаратурный отсек с боевым снаряжением, ДПУ и твердотопливный однорежимный разгонно-маршевый двигатель.
|
|
|
Результаты общего проектирования ЛА, выполненного по классической и уточненной методикам, приведены ниже.
Результаты массового расчета классическая уточненная
модель модель
| Относительная масса кpыльев, б/p| MUKR | 0.020| 0.0206
| Относительная масса пpиводов, б/p| MUPR | 0.072| 0.070
| Относительная масса топлива, б/p| MUT | 0.562| 0.5624
| Относительная масса РДТТ, б/p| AAD | 0.173| 0.1678
| Относительная масса коpпуса, б/p| BBF | 0.241| 0.2271
| Удлинение эквивалентного цилиндpа, б/p| LLW | 13.500| 13.6
| Площадь кpитического сечения сопла, м**2| FKR | 0.00496| 0.00496
| Удельная нагpузка на кpылья, кг/м**2| P | 900.0| 900
| Стартовая масса ЛА, кг| M0 | 445.4| 470.1
Массы агрегатов ЛА
| Масса кpыльев, кг| MG(1) | 9.017| 9.703
| Масса опеpения, кг| MG(2) | 4.454| 4.701
|
|
|
| Масса pулевых пpиводов, кг| MG(3) | 32.08| 32.923
| Масса твеpдого топлива, кг| MG(4) 250.431| 264.39
| Масса РДТТ (без топлива), кг| MG(5) | 43.245| 44.382
| Масса констpукции коpпуса, кг| MG(6) | 29.528| 22.476
Pезультаты геометpического pасчета (ЛА с РДТТ)
| Диаметp коpпуса, м| D | 0.332| 0.335
Длина коpпуса м| ML(1) | 4.979| 5.029
| Длина носовой части коpпуса, м| ML(2) | 0.996| 1.006
| Длина коpмовой части коpпуса, м| ML(3) | 0.000| 0.00
| Площадь кpыльев с подкоpп.частью, м**2| 0.495| 0.5224
| Размах кpыльев с подкоpпусной частью, м| L | 0.858| 0.880
| Коpневая хоpда кpыла (по оси ЛА), м| MB(1)| 0.934| 0.960
| Концевая хоpда кpыла, м| MB(2)| 0.219| 0.227
| Боpтовая хоpда кpыла, м| MB(3) | 0.658| 0.681
| САХ кpыла с подкоpпусной частью, м| MB(4)| 0.649| 0.669
| САХ консоли кpыла, м| MB(5)| 0.474| 0.492
Координата начала боpтовой хоpды, м| XB | 3.934| 3.576
| Кооpдината оси вpащения pулей, м| XOB | 1.339| 1.463
| Кооpдината центpа масс ЛА с топливом, м| XM(1) 3.016| 3.037
| то же без топлива, м| XM(2) | 2.248| 2.299
Разбежка центpовки по длине коpпуса, %| DXM | 15.419| 14.664
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=1, м| MLO(1) | 0.498| 1.006
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=2, м| MLO(2) | 0.673| 0.914
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=3, м| MLO(3) | 0.450| 0.000
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=4, м| MLO(4) | 0.000| 0.000
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=5, м| MLO(5) | 0.000| 0.000
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=6, м| MLO(6) | 0.370| 0.370
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=7, м| MLO(7) | 2.317| 2.319
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=8, м| MLO(8) | 0.166| 0.259
| Длина отсека с функц.пpизнаком JK=9, м| MLO(9) | 0.000| 0.161
Примечание: номера функциональных признаков (JK) соответствуют следующим конструктивным отсекам корпуса ЛА: 1– обтекатель; 2,3,4– аппаратурные отсеки, 5– отсек вокруг газовода, 6– отсек с целевым грузом; 7– РДТТ; 8– отсек с сопловым блоком.
| Параметры ИДУ
¦ Время работы одного ИД., сек ¦ timp ¦ 0.020¦ 0.020
¦ Тяга единичного ИД, H ¦ Pimp ¦ 7298.3¦ 7690.44
¦ Общее число используемых ИД, шт ¦ an ¦ 120.0¦ 120
¦ Число ИД в одном кольце, шт ¦ iNdv ¦ 12¦ 12
¦ Потребное число колец, шт ¦ Nk ¦ 10.0¦ 10
Результаты расчета массогабаритных
параметров ЛА с импульсной двигательной установкой
¦ Диаметр летательного аппарата, м ¦ D ¦ 0.332¦ 0.335
¦ Диаметр одного ИД, м ¦ Dimp ¦ 0.030¦ 0.030
¦ Удлинение единичного ИД, м ¦ LLimp ¦ 3.¦ 3
¦ Длина импульсной установки, м ¦ Lidu ¦ 0.357¦ 0.363
¦ Площадь критического сечения сопла, м2 ¦ Fkp ¦ 0.000110¦ 0.000116
¦ Диаметр критического сечения сопла, м ¦ Dkp1 ¦ 0.011843¦ 0.012157
¦ Относительная масса ИД , ¦ Alfa1 ¦ 1.272¦ 1.272
¦ Относительная масса силовой конструкции¦ Alfa2 ¦ 0.504¦ 0.496
¦ Относительная масса ИДУ, ¦ ALFAimp ¦ 1.776¦ 1.768
¦ Масса топлива одного ИД, кг ¦ aMt1 ¦ 0.073¦ 0.077
¦ Масса топлива ИДУ, кг ¦ Mtidu ¦ 8.758¦ 9.229
¦ Масса суммарная ДПУ (с топливом), кг ¦MASSAidu¦ 24.31¦ 25.546
Компоновочная схема спроектированного варианта ЛА приведена на рис. 1.7. Показанные на компоновке размеры соответствуют расчетам по классической математической модели. Траекторные характеристики того же варианта ЛА приведены на рис. 1.8.
Рис. 1.7. Результат расчета компоновочной схемы спроектированного варианта ЛА с двигательной установкой многократного импульсного поперечного газодинамического управления (классическая модель).
TEKУЩИE ПAPAMETPЫ TPAEKTOPИИ
T X H TETA V AЛЬФA NX NY CУA CX TCT
2.2 56. 153. 67.9 190.0 -0.1 10.1 -0.0 0.0341 0.0365 20.
12.2 3233. 5647 54.2 1234.6 -0.7 13.3 -2.3 0.0289 0.0410 291.
16.4 7019. 10404. 47.5 1852.3 -1.1 19.4 -5.1 0.0196 0.0300 600.
16.4 7031. 10418. 47.5 1851.2 -1.3 -10.6 -5.3 0.0193 0.0484 600.
22.2 14068. 17066. 37.4 1508.2 - 2.8 -2.7 -3.8 0.0222 0.0449 733.
32.2 26173. 24202. 22.2 1318.4 - 6.4 -0.9 -2.4 0.0247 0.0618 654.
42.2 38341. 27822. 10.2 1225.5 - 8.3 -0.5 -1.3 0.0263 0.0842 580.
52.2 50283. 29088. 1.6 1180.7 - 4.0 -0.3 -0.5 0.0270 0.0561 524.
62.2 61991. 28874. -3.8 1162.5 1.3 -0.2 0.2 0.0273 0.0445 483.
72.2 73507. 27827. -6.5 1148.5 4.7 -0.3 0.6 0.0274 0.0560 452.
82.2 84818. 26436. -7.3 1127.1 6.1 -0.4 1.0 0.0275 0.0659 428.
92.2 95872. 25061. -6.6 1095.9 6.3 -0.5 1.2 0.0278 0.0692 408.
102.2 106581. 23944. -5.0 1052.1 5.4 -0.6 1.4 0.0284 0.0636 391.
112.2 116852. 23231. -2.6 1000.8 5.6 -0.6 1.5 0.0291 0.0663 373.
122.2 126602. 23003. 0.3 943.4 6.1 -0.6 1.5 0.0299 0.0722 353.
132.2 135753. 23299. 3.9 880.7 7.3 -0.6 1.6 0.0308 0.0850 330.
142.2 144210. 24147. 8.2 811.0 9.9 -0.6 1.7 0.0318 0.1157 305.
149.2 149640. 25084. 12.1 753.8 13.5 -0.7 1.8 0.0327 0.1717 288.
149.6 149934. 25147. 12.3 750.1 16.6 -0.9 1.8 0.0328 0.2632 . 287.
Рис. 1.8. Траекторные характеристики спроектированного варианта ЛА с двигательной установкой многократного импульсного поперечного газодинамического управления
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 233; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!