Определение нагрузок на манёвренном участке полёта
Лекция 11. Манёвренные перегрузки,
Расчет нагрузок на части ЛА.
Под манёвренностью ЛА понимается возможная для него быстрота изменения скорости полета по величине и направлению. Манёвренность ЛА оценивается возможными для него перегрузками по нормали и касательной к траектории полета.
Траекторию полета можно разделить на манёвренный и неманёвренный участки.
Манёвренным участком считается тот, на котором траектория полета ЛА не может быть определена заранее, а устанавливается в процессе самого полета, например, участок полета ЗУР при наведении на цель.
К неманёвренным относятся такие участки, на которых траектория определяется в основном заранее, например. Полет баллистической ракеты по заданной программе или полет ЗУР на участке разгона.
Для того, чтобы выполнить какой-либо манёвр, т.е. изменить кривизну траектории, необходимо отклонить руль на больший или меньший угол δ . При этом возникает дополнительная сила на оперении , а момент от этой силы относительно центра тяжести аппарата вызовет вращение ЛА и изменение угла атаки α, что приведет к изменению перегрузки. Изменение перегрузки по времени при ступенчатом отклонении руля δ имеет колебательный характер . По истечении некоторого времени , обычно очень небольшого, колебания затухают, и перегрузка принимает установившееся значение
(Рис. 1 ).
|
|
|
Рис.1
В процессе колебательного движения перегрузка может иметь максимальное значение, намного превышающее установившуюся величину: 
Эта величина максимальной перегрузки и представляет наибольший интерес при расчетах на прочность, т.к. при ней возникают наибольшие нагрузки.
Для принятого здесь ступенчатого изменения угла величину 
можно найти аналитически решая уравнения движения ЛА . Получаем:
=(1+k) 
, (1)
где k – коэффициент заброса
Далее, возможно появление перегрузки, которую называют максимально манёвренной (Рис.2). Она определяется по формуле
=(1+k) 
(2)
Рис.2
При других случаях отклонения руля картина получается аналогичной, только величины заброса находятся по более сложным формулам. По величине перегрузки получаются меньшими, чем при ступенчатом, мгновенном отклонении руля. Поэтому во всех случаях зависимость между и можно принимать по формуле (1).
Располагаемой называется установившаяся перегрузка , соответствующая максимально возможному , предельному отклонению руля - 
. Она, очевидно, будет наибольшей возможной установившейся перегрузкой в данный момент полета.
|
|
|
Располагаемая перегрузка должна удовлетворять условию:
где 
- потребная перегрузка,
- теоретическая перегрузка, необходимая для полета по теоретической траектории полета ЛА.
В предварительных расчетах, когда ещё отсутствуют данные по аэродинамике, необходимые для определения , можно вычисление максимально манёвренной перегрузки (2) делать приближенно, предполагая , что 
.
Увеличение перегрузки при манёвре сверх располагаемой может произойти не только вследствие отклонения руля, но и от воздействия на ЛА порывов ветра, или турбулентной атмосферы (неспокойного воздуха).
Рассмотрим действие на ЛА единичного порыва ветра. Действие порыва ветра на аппарат, летящий со скоростью 
, равносильно повороту вектора скорости набегающего потока на угол 
или изменению направления скорости полета на тот же угол, тогда величину самой скорости ветра u , вследствие относительной её малости по сравнению с величиной , можно считать неизменной.
|
|
|
Если перегрузка до порыва ветра была
,
то при изменении угла атаки на =u/V подъёмная сила аппарата получает приращение 
, и новая перегрузка будет
.
Формула для перегрузки от ветра 
после преобразований примет вид:
где η – коэффициент, равный примерно 0,8 -0,9, учитывающий некоторое уменьшение перегрузки вследствие плавного нарастания порывов ветра во времени или в пространстве.
Скорости порывов вблизи Земли могут быть 
15=25 м/c, а на высоте 
15-20 км можно принять, что 
.
Определение нагрузок на манёвренном участке полёта
Прежде всего, нужно установить, в какой момент полёта ЛА следует ожидать появление наибольших нагрузок. При этом наибольший интерес представляют величины поперечной и осевой сил. Этот момент называется расчетным режимом и выбирается следующим образом.
Выбор расчетного режима
Поперечная нагрузка на ЛА в основном зависит от подъёмной силы Y, величина которой в зависимости от максимальной перегрузки на траектории находится следующим образом:
|
|
|
, или 
,
откуда 
.
Так как второй член здесь, на манёвренном участке, обычно мал, то можно заключить, что наибольшая нагрузка Y будет при максимальном произведении 
, как показано на рис. 3.
Рис.3
Максимум этой кривой соответствует времени расчетного режима. Если материал в полете значительно нагревается, то его механические характеристики падают и при большом нагреве расчетный режим может наступить при меньших значениях нагрузок. Так, если считать, что прочность конструкции определяется пределом прочности материала 
и что нагрев отражается только на изменении механических свойств, то можно принять, что наиболее тяжелыми условиями нагружения будут те, когда произведение 
будет максимальным (здесь 
- предел прочности при нагреве). Величина 
больше, чем 
без учета температуры.
Определенный таким образом расчетный режим соответствует предположению, что наибольшая суммарная нагрузка дает и наиболее опасное напряжение. На самом деле это не всегда так, ибо при меньшей нагрузке она может быть так неблагоприятно распределена по ЛА, что изгибающие моменты будут даже большими. Поэтому, помимо указанного основного режима, следует в каждом конкретном случае рассматривать и некоторые другие ситуации нагружения.
Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 264; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!