Теория парашютного десантирования

Глава 1

ОСОБЕННОСТИ БАЛЛИСТИКИ МЕДЛЕННО ПАДАЮЩЕГО ТЕЛА

Вступление.

В данной главе излагаются вопросы предмета изучения баллистики медлен но-падающего тела, элементов траектории мед­ленно-падающего тела, методики их расчета при отсутствии и на­личии ветра, а также учета баллистики медленно-падающего тела в современных автоматизированных системах.

Основными задачами военно-транспорткой авиации являются десантирование воздушных десантов, перевозка войск по воздуху, доставка им ракетно-ядерного оружия, снабжение и эвакуация больных и раненых.

Выброска войск и боевой техники на парашютах является наиболее сложным видом боевых действий военно-транспорткой ави­ации .

Парашютистов, боевую технику и грузы, сбрасываемые на парашютах, которые после отделения от самолета быстро теряют поступательную скорость относительно воздуха в горизонтальной плоскости и приобретают сравнительно постоянную скорость сни­жения, называют медленно падающими телами МПТ.

Известно, что основной задачей баллистики авиационной бомбы является нахождение методов расчета траектории бомбы после отделения ее от самолета и на основе этого создание баллистических таблиц, из которых штурман выбирает элементы траектории и использует их при расчете прицельных данных для вывода самолета в точку сбрасывания бомбы.

Парашютное десантирование имеет сходство с бомбометанием, но при этом сбрасывается не бомба, а МПТ, и самолет выводится не в точку сбрасывания бомбы, а в точку начала выброски пара­шютистов (груза) - ТНВ, обеспечивающую приземление МПТ в заданную точку земной поверхности.

Чтобы приземление парашютистов, боевой техники; грузов и др. МПТ произошло в заданную точку, надо знать характер их движения после отделения от самолета, т. е. надо знать особен­ности баллистики МПТ, элементы траектории, методику их рас­чета и ввода необходимых элементов в соответствующие прицельные устройства для вывода самолета в ТНВ.

Следовательно, баллистика МПТ решает задачи схожие с баллистикой бомбы, но первая имеет свои особенности, которые будут рассмотрены ниже.

Точность выброски парашютистов и грузов во многом зави­сит от уровня подготовки летного состава в вопросах теории и практики парашютного десантирования.

В обязанностях штурмана экипажа самолета ВТА указано, что он отвечает за точность десантирования и поэтому на него ложится большая ответственность по выводу самолета на задан­ную площадку в заданное время и выброске парашютистов (грузов).

Для успешного десантирования войск и грузов необходима изучить особенности баллистики МПТ, научиться выполнять pacчеты по определению элементов траектории для прицельных данных на десантирование. С этой целью и рассматривается настоящая глава.

§1. Траектория снижения мпт и ее элементы при отсутствии ветра.

В настоящее время парашюты и парашютные системы, которые применяются в качестве тормозящих устройств при выброске парашютистов и грузов, являются многоступенчатыми и в наибо­лее общем случае состоят из вытяжного, стабилизирующего, тор­мозных парашютов и нескольких основных куполов. .

Следовательно, траектория снижения парашютиста (груза) после отделения от самолета слагается из нескольких этапов (участков). Наиболее характерные этапы траектории снижения МПТ можно выделить следующие: (рис.II):

-этап свободного падения;

-этап снижения на стабилизирующем парашюте;

-этап снижения при наполнении основных куполов парашютной системы;

-этап снижения на основных куполах.

Рис.1.1

Количество этапов и учет баллистических свойств МПТ зависит от степени автоматизации всего процесса десантирова­ния и от средств десантирования, которые установлены на данном самолете. Например, на самолете Ан-12БК с прицельным навига­ционном комплексов ПНК-1 баллистика МПТ учитывается на двух этапах (рис.1.2)

1.Этап снижения на стабилизирующем парашюте.

2.Этап снижения на основных куполах.

У прощение задачи учета баллистики ШТ до двух этапов возможно и обеспечивает достаточную точность десантирования с данным прицельным навигационным комплексом ПНК-1 по той при­чине, что стабилизирующий парашют вводится практически сразу после отделения от самолета парашюта или груза, а этап наполнения тоже нет смысла выделять в отдельный, т.к. одну часть участка наполнения можно отнести к участку стабилизации, а другую - к участку снижения на основных куполах. Т. обр. участок свободного падения и участок наполнения основных куполов мож­но отдельно не рассматривать.

Рис.1.2

В современных автоматизированных системах, установлен­ных на “среднем самолете”, учет баллистики МПТ производится на четырех участках снижения МПТ.

Учет баллистики МПТ в современных прицельно-навигационных пилотажных комплексах типа ПНПК будет рассмотрен подроб­но в § 4 настоящей главы.

Рассмотрим характер траектории снижения и силы, действующие на МПТ. Баллистика МПТ имеет ту особенность, что при при­менении тормозных устройств сила сопротивления ( R ) на траек­тории движения МПТ имеет резко переменный характер по величине и направлению. Траектория МПТ после отделения от самолета на участках свободного падения и снижения на стабилизирующем парашюте будет иметь вид баллистической кривой, т.к. МПТ облада­ет начальной скоростью ( Vн ) и на нее действует сила тяжес­ти (q) и сила сопротивления (R)

В cледcтвие применения тормозящих устройств, т.е. пара­шютных систем, горизонтальная составляющая начальной скорости гасится до нуля (через 10-12сек), и условно принято, что при введении в действие основных парашютов, МПТ в условии безветрия снижается вертикально.

Для того, чтобы рассчитать траекторию МПТ, нужно знать, время и скорость на различных участках траектории снижения МПТ. С этой целью рассмотрим силы, действующие на МПТ после отделения от самолета (рис.1.3).

Как и на бомбу, на МПТ после отделения от самолета действует две силы: сила тяжести (q) и сила сопротивления ( R ). В начальный момент горизонтальная составляющая силы сопротивления(Rг ) имеет значительную величину и гасит го­ризонтальную составляющую начальной скорости МПТ практически до нуля к моменту открытия основных куполов. В дальнейшем МПТ движется в вертикальной плоскости и испытывает действие двух сил: вертикальной составляющей силы сопротивления ( Rв) и силы тяжести (q ).

РИС 1.3

Результирующую силу, действующую на МПТ, можно выразить следующим образом :

F=q-Rв

Т.к. сила тяжести равна весу тела (весу MПT) то можно записать:

F= ,

где:

- масса МПТ;

₀ - ускорение силы тяжести;

- вертикальная составляющая;

ускорения силы сопротивления;

G – вес МПТ.

Тогда результирующее ускорение МПТ:

Если проанализировать изменение результирующего ускоре­ния, то можно заметить следующее: в начале падения тела, ког­да сила сопротивления воздуха незначительная, то результирую­щее ускорение т.к. вертикальное ускорение По мере увеличения времени падения увеличивается сила сопротивления воздуха, возрастает и уменьшается результирующее ускорение "а". Наступает момент, когда а=о, т.е. = _о, но противоположно направлена. При этом вес МПТ уравновешивается силой сопротивления G=q=R=Rв. Этот момент называется равновесием и МПТ начинает снижаться с постоянной, так называемой равновесной скоростью.

Исходя из вышеизложенного, можно дать определение равно­весной скорости.

Равновесной скоростью называется такая скорость движения, при которой вес тела равен силе лобового сопротивления.

Величина лобового сопротивления определяется по формуле:

(*) R= S ,

где: S - площадь максимального сечения( снижающегося

тела (парашютной системы);

- массовая плотность воздуха на уровне моря;

V - cкорость снижения тела;

С - коэффициент лобового сопротивления

(коэффициент сопротивления купола парашюта).

Величина равновесной скорости определяется из формулы (*) для момента равновесия, т.е. для момента, когда G=R:

,

где: - равновесная скорость снижения МПТ;

G - вес МПТ.

Равновесная скорость снижения используется для характеристики баллистических свойств МПТ.

При свободном падении любого тела с высоты 100м равновесная скорость наступает примерно через 11-12 сек. За это время тел теряет высоту, равную 390-440м.

Равновесная скорость свободного падения парашютиста при неустойчивом положении тела примерно равна 50м/с, но с увеличением высоты выброски, т.к. изменяется массовая плот­ность воздуха, равновесная скорость увеличивается:

- на высоте Н = 3000 м \ =55м/с;

- на высоте Н = 6000м = 65м/с ;

- на высоте Н = 9000м = 75м/с.

По мере приближения к земле свободно падающее тело входит в более плотные слои атмосферы и его равновесная ско­рость уменьшается, постепенно приближаясь к скорости 50м/с.

В общем случае, как уже отмечалось, используются много­ступенчатые парашютные системы, которые позволяют изменять равновесную скорость несколько раз при переходе с одной сту­пени на на другую. Например, скорость снижения парашютиста на стабилизирующем парашюте на высоте от 4000м до 800м равна 30-33м/с, а на основном парашюте равна 4,5-6 м/с (в зависимос­ти от веса).

Следовательно, на каждом участке снижения равновесная скорость будет различна. Как известно из баллистики авиацион­ной бомбы, траектория движения бомбы (тела) считается изучен­ной, если известны ее элементы.

Рассмотрим элементы траектории снижения МПТ при безвет­рии:

1. Средняя скорость снижения МПТ на различных участках траектории.

Для каждого участка траекторий снижения МПТ можно рассчитать среднее значение равновесной скорости снижения МПТ по известной формуле:

Vсн = ,

где: G - вес парашютиста (груза) и парашюта, (кг);

S - площадь купола (куполов), ( );

- массовая плотность воздуха, ( )

С - коэффициент сопротивления купола, (куполов).

Обычно среднее значение скорости снижения выбирается из таблицы (см. Приложение № 4 "Инструкции по боевому приме­нению самолета Ан-12, ч.1).

2. Время снижения МПТ на участках траектории и суммарное (общее) время снижения.

1.Время снижения на участках траектории для штатных грузов (ШГ) и парашютистов:

Т1 =t стаб. + t нап ,

Т₂ = t сн.oсн ,

Тсн = Т1 + Т₂ если рассматриваются два участка траектории;

Тсн = tсв.пад. + tстаб. + t нап. + t сн.oсн., если рассматриваются четыре участка.

2.Время снижения на участке траектории для больших грузов (БГ):

Т1= t стаб. + 0,67 t нап,

Т₂ = t сн.oсн. + 0,33 t нап ,

Тсн = Т₁+Т2, если рассматриваются два участка траектории;

Тсн = tсв.пад. + tстаб. + t нап. + t сн.oсн, если рассматриваются четыре участка траектории,

где: Т1- время снижения МПТ на первом участке;

Т₂ - время снижения МПТ на втором участке ;

Тсн - суммарное время сжижения МПТ - это время снижения парашютиста - (груза) от момента отделения от самоле­та до момента приземления;

tсв.пад. - время свободного падений парашютиста (груза) - это время от момента отделения парашютиста (груза) от самолета до момента открытия стабилизирующего пара­шюта ;

t стаб. - время снижения на стабилизирующем парашюте – это время от момента раскрытия стабилизирующего парашюта до момента начала раскрытия основных парашютов. Это время рассчитывается на земле и устанавливается на приборах, которые осуществляют задержку в раскрытии основных парашютов;

t нап. - время наполнения основных куполов — это время от мо­мента начала раскрытия основных куполов до момента полного наполнения основных куполов воздухом. В зависимости от парашютных систем и количества основных куполов это время может быть примерно от 3-х до 25 секунд;

t сн.oсн. - время снижения на основных куполах - это время от мо­мента полного раскрытия основных куполов до момента приземления парашютиста (груза).

3.Путь, проходимый МПТ в горизонтальной и вертикальной плоскостях (см.рис.1.З);

1.Высота десантирования:

Hдес. = hсв.пад. + hстаб. + hнап. + hoсн.,

где hсв.пад. + hстаб. + hнап. + hoсн., - путь, про хо­димый МПТ в вертикальной плоскости на соответствующем участке траектории снижения.

2.Длина участка запаздывания начала выброски:

Sзап.=Wtзап.,

где W - путевая с&орость , [м/с];

t - время запаздывания начала выброски, [с].

Длина участка запаздывания рас считывается из тех сооб­ражений, что первый парашютист (груз) покидает самолет не мгновенно, а с задержкой

(с запаздыванием) 2-3 сек после команды "Пошел”

3.Штилевой относ МПТ (Ао)-это путь,пройденный МПТ в горизонтальной плоскости после отделения его от самолета в условиях безветрия.

Величина штилевого, относа зависит от баллистических свойств МПТ, высоты десантирования, воздушной скорости само­лета, веса груза и парашютной системы, времени свободного па­дения, времени снижения на стабилизирующем парашюте, времени наполнения куполов. Значение штилевого относа определяется опытным путем и сводится в соответствующие таблицы, которые приведены в "Инструкции по боевому применению самолета Ан-12" часть 1, Приложение 5.

Все выше перечисленные элементы траектории снижения учитываются при расчете прицельных данных на десантирование. Поэтому рассмотрим методику и порядок определения элементов траектории снижения МПТ.