Формирование программ проектирования ЛА с ИДУ моментного управления.
Разработанные унифицированные компоненты прикладного программного обеспечения учебной САПР позволяют существенно упростить процедуру формирования проектных программ для любых вариантов возможного использования ИДУ. Общая структура таких программ одинаковая и отличается лишь типовыми фрагментами расчета характеристик ИДУ и вывода результатов. Для большей наглядности рассмотрим пример формирования текста задания на генерацию программы общего проектирования одноступенчатой ЗУР, самонаводящейся по методу пропорциональной навигации, с однорежимным РДТТ и ИДУ моментного управления, используемой в трех вариантах:
· на участке наведения (с использованием ТФ IDNAV и REZNAVS);
· на стартовом участке склонения (с использованием ТФ IDSKL и REZSKL);
· на обоих участках склонения и наведения (с использованием ТФ IDSKLNAV и REZ SKLNAV).
Общий вид записи текста задания на генерацию программы общего проектирования рассматриваемого ЛА для трех вариантов применения в классической и уточненной моделях приведен в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Общий вид записи текста задания на генерацию программы проектирования ЛА с ИДУ моментного газодинамического управления для трех вариантов применения.
| Классическая модель: | Уточненная модель: |
| *grfile *itergu *b302 b700 b701 b702 *b400 b402 b501 *b321 b505 b502 b334 b342 b521 *b351 b503 b504 b360 b301g b508 *b511 b512 b361 b362 b364 *b365 b376 b514 b516 *b381 b715 *b391 *idnav (или idskl, idsknav) *iteridu *b605l b609l *reznavs (или rezskl, rezsklnav) *graf2 *b707 | *grfile *itergu *w1000 w100 w105 *w200 w201 w231rt *w300 w301 w302 w304 *w311r w361 w381 *w400 w405 w470 *w500 w502 w531r w540 w551 *w546 w547 w549 w600 w621 *w628 w690 w695 *w699 w700 *w785 w800 w840 w861 * idnav (или idskl, idsknav) *iteridu *w900 w971r w976r * reznavs (или rezskl, rezsklnav) *graf2pe *w990 |
|
|
|
Примеры решения задачи общего проектирования ЛА с ИДУ моментного управления.
В качестве примера рассмотрим решение трех задач общего проектирования ЗУР средней дальности нормальной аэродинамической схемы, с однорежимным РДТТ, с импульсной двигательной установкой моментного управления.
В первой задаче назначение ИДУ состоит в реализации на участке наведения на цель однократного вывода на угол атаки α=15◦ за время 
с и поддержание установившегося угла атаки в течение Туст=1.2 с.
Назначение ИДУ во второй задаче – реализация стартового склонения ЛА с начального угла тангажа u о =115◦ до конечного угла тангажа u 1 = – 5◦ за заданное время Т1.= 1с.
В третьей задаче ИДУ предназначена как для склонения, так и для наведения ЛА с исходными данными первых двух задач.
Основные исходные данные для проектирования ЛА приведены ниже.
Траекторные параметры ЛА и цели:
Максимальная горизонтальная дальность полета ЛА –x к = 100 км;
Максимальная высота полета цели – H ц =20 км;
|
|
|
Скорость цели –V ц =800 м/с;
Время перехвата – t к =100 с;
Угол пуска (начала наведения) –θ0 =70 град.;
Ускорение на участке разгона –V р = 80 м/с2;
Геометрические параметры ЛА
Удлинение корпуса – λф =16;
Удлинение носовой части корпуса –λн = 3;
Удлинение кормовой части корпуса –λкрм = 0;
Удлинение консолей крыльев –λк = 0,5;
Сужение консолей крыльев –ηк = 1.2;
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 =50 кг;
Масса боевой части – m бч =11,1 кг;
Удлинение боевой части –МВ4(4) =2;
Доля массы приводов в отсеке вокруг газовода –MPR (5) = 1.
Параметры основной двигательной установки:
Среднее давление в камере сгорания –p кср = 50.105Па;
Относительная степень расширения сопла –f а =6;
Параметры ИДУ моментного управления:
Число ИД в одном кольце – i ИД =18;
Удлинение одного ИД – λДВ1 =3;
Коэффициент заполнения камеры одного ИД – Δ1 =0,75;
Время работы одного ИД – τДВ1 =0,02с;
Время реакции ракеты – ;
Относительная величина угла атаки x =1;
Установившийся угол атаки α=15◦;
|
|
|
Время переходного процесса (первый этап) Т4 =0,2;
Дискретность системы газодинамического управления D t су =0,02;
Время установившегося режима Туст=1.2 с.;
Удельный импульс тяги ИД J уд.упр =2500с;
Коэффициент датчика угловой скорости 
=30;
Коэффициент датчика линейных ускорений 
=0,5;
Угловое ускорение от аэродинамических сил 
= 35рад/с2;
Время склонения ЛА на старте T 1 = 1с;
Начальный угол тангажа u о = 115◦
Конечный угол тангажа u 1 = –5◦;
Угловая скорость ЛА вначале склонения w о=0,875рад/с
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 ЛА – алюминиевые сплавы, материалы двигательных установок – высокопрочные стали. Компоновка ЛА, выполненного по нормальной аэродинамической схеме, из конструктивно- технологических соображений включает шесть отсеков: радиопрозрачный обтекатель(JK=1), аппаратурный отсек(JK=2), ИДУ(JK=3), боевое снаряжение(JK=6), твердотопливный однорежимный разгонно-маршевый двигатель(JK=7) и отсек управления аэродинамическими рулями(JK=5).
Результаты общего проектирования ЛА, выполненного по классической и уточненной методикам, приведены в табл. 2.3
Таблица 2.3.
Результаты общего проектирования ЗУР с ИДУ моментного управления.
|
Характеристики ЗУР | Варианты использования ИДУ | |||||
| Наведение | Склонение | Склонение и наведение | ||||
| Класс. метод | Уточн.метод | Класс. метод | Уточн. метод | Класс. метод | Уточн. метод | |
| Относительные характеристики ЛА | ||||||
| Относительная масса кpыльев | 0.019 | 0.0209 | 0.018 | 0.0206 | 0.02 | 0.218 |
| Относительная масса пpиводов | 0.065 | 0.0852 | 0.066 | 0.0876 | 0.062 | 0.0785 |
| Относительная масса топлива | 0.633 | 0.5711 | 0.644 | 0.5732 | 0.625 | 0.0.562 |
| Относительная масса РДТТ | 0.184 | 0.2399 | 0.182 | 0.2446 | 0.178 | 0.2262 |
| Относительная масса коpпуса | 0.233 | 0.360 | 0.213 | 0.3692 | 0.232 | 0.3331 |
| Площадь кpитического сечения сопла РДТТ, м2 | 0.0050 | 0.0047 | 0.0049 | 0.0047 | 0.0056 | 0.0051 |
| Удельная нагpузка на кpылья, кг/м2 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 |
| Массовые характеристики ЛА | ||||||
| Стартовая масса ЛА, кг | 404.2 | 380.4 | 396.4 | 360.1 | 454.6 | 449.0 |
| Масса кpыльев, кг | 7.663 | 7.943 | 7.120 | 7.415 | 8.880 | 9.799 |
| Масса опеpения, кг | 4.042 | 3.804 | 3.964 | 3.601 | 4.546 | 4.490 |
| Масса pулевых пpиводов, кг | 26.404 | 32.469 | 26.178 | 31.617 | 28.027 | 35.199 |
| Масса твеpдого топлива, кг | 255.80 | 217.25 | 255.45 | 206.40 | 283.93 | 252.55 |
| Масса РДТТ (без топлива), кг | 47.051 | 52.185 | 46.526 | 50.595 | 50.592 | 57.062 |
| Масса констpукции коpпуса, кг | 18.121 | 26.286 | 15.643 | 24.847 | 21.304 | 31.245 |
| Геометрические характеристики ЛА | ||||||
| Диаметp коpпуса, м | 0.329 | 0.332 | 0.339 | 0.305 | 0.334 | 0.331 |
| Длина коpпуса, м | 5.134 | 4.985 | 4.749 | 4.886 | 5.351 | 5.299 |
| Длина носовой части коpпуса, м | 0.963 | 0.935 | 1.018 | 0.916 | ||
| Длина коpмовой части коpпуса, м | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Площадь кpыльев, м2 | 0.492 | 0.4964 | 0.566 | 0.5144 | 0.549 | 0.6414 |
| Размах кpыльев, м | 0.703 | 0.682 | 0.708 | 0.665 | 0.742 | 0.737 |
| Коpневая хоpда кpыла, м | 0.950 | 0.921 | 0.928 | 0.895 | 1.010 | 1.005 |
| Концевая хоpда кpыла, м | 0.694 | 0.673 | 0.671 | 0.653 | 0.741 | 0.737 |
| Боpтовая хоpда кpыла, м | 0.833 | 0.808 | 0.805 | 0.784 | 0.889 | 0.884 |
| САХ кpыла, м | 0.826 | 0.803 | 0.805 | 0.780 | 0.880 | 0.878 |
| САХ консоли кpыла, м | 0.764 | 0.742 | 0.738 | 0.720 | 0.815 | 0.813 |
| Координата боpтовой хоpды, м | 3.351 | 3.375 | 3.288 | 3.370 | 3.461 | 3.393 |
| Кооpдината оси вpащения pулей, м | 4.899 | 4.758 | 4.516 | 4.662 | 5.110 | 5.064 |
| Кооpдината центpа масс ЛА с топливом, м | 2.916 | 2.803 | 2.764 | 2.742 | 3.049 | 2.999 |
| То же без топлива, м | 2.814 | 2.929 | 2.690 | 2.900 | 2.874 | 3.009 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=1, м | 0.481 | 0.935 | 0.509 | 0.916 | 0.502 | 0.994 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=2, м | 0.361 | 0.128 | 0.322 | 0.063 | 0.339 | 0.341 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=3, м | 0.122 | 0.273 | 0.065 | 0.281 | 0.256 | 0.248 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=4, м | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=5, м | 0.741 | 1.052 | 0.642 | 1.055 | 0.742 | 1.042 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=6, м | 0.275 | 0.275 | 0.275 | 0.275 | 0.275 | 0.275 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=7, м | 2.509 | 2.201 | 2.264 | 2.177 | 2.566 | 2.269 |
| Длина отсека с пpизнаком JK=8, м | 0.160 | 0.121 | 0.170 | 0.118 | 0.167 | 0.130 |
| Характеристики ИДУ | ||||||
| Диаметр одного ИД, м | 0.027 | 0.027 | 0.029 | 0.026 | 0.029 | 0.028 |
| Тяга единичного ИД, Н | 6917.5 | 6331.7 | 2391.8 | 2278.8 | 3276.5 | 3518.9 |
| Относительная масса одного ИД | 0.944 | 0.944 | 0.960 | 0.960 | 0.936 | 0.935 |
| Масса топлива одного ИД, кг | 0.055 | 0.051 | 0.0650 | 0.0480 | 0.063 | 0.061 |
| Относительная масса силовой конструкции ИДУ | 0.612 | 0.630 | 0.600 | 0.667 | 0.576 | 0.579 |
| Относительная масса ИДУ | 1.556 | 1.575 | 1.561 | 1.627 | 1.513 | 1.514 |
| Масса топлива ИДУ, кг | 3.985 | 3.647 | 2.355 | 1.717 | 9.0241 | 0.953 |
| Масса ИДУ с топливом, кг | 10.185 | 9.390 | 6.029 | 4.511 | 22.673 | 27.539 |
| Время работы одного ИД, с | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| Плечо ИДУ, склонения (наведения), м | 1.910 | 1.727 | 1.900 | 1.622 | 2.080 (1.905) | 1.54 (1.55) |
| Момент инерции ЛА, кг·м2 | 195.34 | 203.46 | 445.54 | 441.17 | 668.09 (247.5) | 647.08 (279.9) |
| Количество ИД для разгона (разворота) | 4 | 4 | (15) | (13) | (15), 6 | (13), 8 |
| Количество ИД для торможения | 4 | 4 | 11 | 13 | 11 / 6 | 13 / 8 |
| Количество ИД для поддержания угла атаки | 61 | 61 | ––––– | ––––– | 91 | 121 |
| Потребное количество ИД для наведения ЛА | 69 | 69 | ––––– | ––––– | 103 | 137 |
| Количество ИД в одном кольце | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 |
| Общее число ИД с учетом коррекции | 72 | 72 | 36 | 36 | 144 | 180 |
| Суммарное количество колец с ИД | 4 | 4 | 2 | 2 | 8 | 10 |
Анализ полученных в результате проектных расчетов характеристик дает возможность провести оценку различных вариантов применения импульсной двигательной установки моментного управления и ее влияния как на параметры и характеристики, так и на стартовую массу ЛА. Ниже приведены траекторные характеристики (рис. 2.11) и аэродинамическая компоновка (рис. 2.12) одного из рассмотренных вариантов ЗУР с импульсной двигательной установкой, предназначенной для участка наведения.
TEKУЩИE ПAPAMETPЫ TPAEKTOPИИ
T X H TETA V AЛЬФA NX NY PC CУA CX0 CX TCT
2.2 55.6 152.7 68.1 181.5 0.0 9.2 0.0 8.9 0.0197 0.0321 0.0321 20.
7.2 831.6 1742.2 59.9 618.0 -1.3 10.0 -1.1 9.0 0.0215 0.0525 0.0531 62.
12.2 3087.3 5074.7 50.7 1104.0 -1.2 11.5 -2.9 9.2 0.0211 0.0361 0.0367 238.
17.2 7721.2 9895.0 39.8 1737.4 -1.3 15.6 -5.9 9.5 0.0184 0.0266 0.0271 553.
18.3 9191.1 11110.6 37.2 1915.1 -1.7 19.6 -7.7 9.6 0.0167 0.0236 0.0241 639.
18.3 9206.3 11122.2 37.1 1914.0 -1.9 -10.8 -7.8 0.0 0.0166 0.0404 0.0412 640.
22.2 14970.1 14965.4 28.0 1616.1 -2.6 -4.7 -5.7 0.0 0.0178 0.0352 0.0369 765.
27.2 21999.4 18096.1 18.3 1449.5 -3.4 -2.3 -3.7 0.0 0.0187 0.0338 0.0374 742.
32.2 28784.9 19934.5 10.7 1351.7 -3.3 -1.5 -2.3 0.0 0.0192 0.0339 0.0377 695.
37.2 35328.1 20896.5 5.1 1284.9 -2.3 -1.1 -1.3 0.0 0.0196 0.0344 0.0366 649.
42.2 41635.2 21268.0 1.1 1234.7 -1.1 -0.9 -0.5 0.0 0.0198 0.0348 0.0355 609.
47.2 47721.9 21257.0 -1.6 1192.7 0.1 -0.8 0.1 0.0 0.0200 0.0353 0.0353 574.
52.2 53602.9 21017.3 -3.2 1154.3 1.1 -0.8 0.5 0.0 0.0202 0.0358 0.0362 543.
57.2 59287.9 20662.8 -3.9 1116.5 1.9 -0.8 0.8 0.0 0.0203 0.0364 0.0375 515.
62.2 64780.5 20277.0 -4.0 1078.1 2.5 -0.9 1.1 0.0 0.0205 0.0371 0.0391 489.
67.2 70080.0 19919.7 -3.5 1038.5 2.9 -0.9 1.2 0.0 0.0206 0.0378 0.0407 465.
72.2 75183.3 19632.4 -2.7 997.8 3.3 -0.9 1.4 0.0 0.0208 0.0387 0.0424 441.
77.2 80086.0 19443.1 -1.5 956.4 3.7 -0.9 1.5 0.0 0.0209 0.0396 0.0444 417.
82.2 84783.9 19370.2 0.0 914.7 4.2 -0.9 1.5 0.0 0.0210 0.0406 0.0466 394.
87.2 89273.0 19425.9 1.8 872.9 4.7 -0.8 1.6 0.0 0.0212 0.0417 0.0496 371.
92.2 93549.2 19619.5 3. 831.1 5.5 -0.8 1.7 0.0 0.0213 0.0429 0.0535 349.
97.2 97606.6 19959.2 6.3 789.2 6.7 -0.8 1.7 0.0 0.0214 0.0442 0.0595 327.
99.2 99166.2 20138.0 7.4 772.2 7.3 -0.7 1.8 0.0 0.0214 0.0448 0.0628 319.
100.0 99776.6 20218.8 7.8 765.2 7.8 -0.8 1.8 0.0 0.0214 0.0452 0.0673 316.
Рис.2.11. Результаты расчетов траекторных характеристик ЛА с ИДУ моментного управления на участке наведения
Рис.2.12. Аэродинамическая компоновка ЗУР с ИДУ наведения
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 199; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!