Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева
Машиностроительный факультет
Кафедра «Ракетное вооружение»
Методические указания
к лабораторным работам
по дисциплине
«Основы теории полета ЛА»
Часть 1. Моделирование траектории полета ла
Направление подготовки: 160100 – Авиа и ракетостроение
Специальность: 160801 – Ракетостроение
Форма обучения: очная
Тула 2010
Методические указания разработаны к.т.н., доцентом Фомичевой О.А. и обсуждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» факультета МС,
протокол № ___ от «___»________ 2010 г.
Зав. кафедрой ___________________ Н.А. Макаровец
Методические указания пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» факультета МС,
протокол № ___от «___»____________ г.
Зав. кафедрой ___________________ Н.А. Макаровец
С одержание
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1
Введение 4
Лабораторная работа №1 Расчет и оптимизация траектории полета неуправляемого ЛА 6
Лабораторная работа №2 Расчет траектории полета ЛА с участком планирования 11
Лабораторная работа №3 Расчет траектории полета корректируемого ЛА 13
Лабораторная работа №4 Проверка условия устойчивого движения ЛА на траектории и отсутствия резонансных эффектов 18
Список литературы 23
Приложение 1 24
Введение
Одним из этапов проектирования ЛА является проведение баллистического проектирования, которое заключается в получении аэродинамических характеристик ЛА, профиля скорости и траектории движения.
Математическая модель, описывающая пространственное движение ЛА представляет собой сложную систему уравнений, включающую в себя уравнения поступательного движения центра масс ЛА переменной массы и вращательного движения вокруг центра масс.
С
хема
сил, действующих на ЛА в полете в общем
случае представлена на рисунке 1.
П
Рисунок 1 – Схема сил, приложенных
к ЦМ ракеты
ри выборе проектных параметров ракет проводят оценочные расчеты, позволяющие определить основные элементы траектории, оценить устойчивость движения ракеты на траектории. Для этих расчетов используют упрощенные математические модели, базирующиеся на серьезных допущениях, таких как, отдельное рассмотрение движения центра масс и движения относительно центра масс, допущение плоской траектории, симметрия снаряда, отсутствие эксцентриситета реактивной силы и т. д. Даже при подобных допущениях, аналитическое решение уравнений движения возможно только для некоторых частных случаев.Сложные модели движения используют при составлении таблиц стрельбы, а также для проведения специальных расчетов, связанных с выбором параметров систем коррекции траектории, элементов управления полетом, моделированием характеристик рассеивания при стрельбе.
Разработка любого варианта математической модели движения включает в себя ряд обязательных этапов:
1. Выбор основных допущений математической модели.
2. Определение системы сил действующих на ракету.
3. Выбор необходимых систем координат.
4. Разработка математической модели - получение дифференциальных уравнений, описывающих движение ракеты и дополнительных соотношений.
5. Разработка численной модели процесса.
6. Реализация численной модели на ЭВМ. Программирование, отладка программы.
7. Тестирование программы по результатам контрольных расчетов.
Каждый из этих этапов необходим и определяет качество конечного продукта. При выполнении отдельных этапов необходим определенный навык, достаточно ясное представление поставленной задачи и результатов, которые предполагается получить, а также особенностей рассматриваемого процесса.
Целью лабораторных работ, представленных в данном сборнике, является составление физической, математической и численной моделей движения ЛА, в зависимости от поставленной задачи, их реализация и тестирование.