Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 1684

.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
1.75 Mб
Скачать

цели методом параллельного сближения на встречнопересекающихся курсах в вертикальной плоскости приведена на рис. 6.2.

Перехватчик находится в точке П, цель - в точке Ц. Линия ПЦ, соединяющая перехватчик и цель, называется линией визирования цели. Угол - угол визирования цели. Угол , т.е. угол между вектором скорости перехватчика и линией визирования цели, называется углом упреждения. Точка М - точка мгновенной встре-

Рис. 6.2

чи перехватчика и цели. Остальные обозначения ясны непосредственно из рис. 6.2.

Из рис. 6.2 также следует, что угол наклона траектории перехватчика равен

.

Отрезки прямых ПМ и ЦМ представляют собой на рис. 6.2 расстояния до мгновенной точки встречи. Если tв - время полета до мгновенной точки встречи, то, очевидно, что

ПМ = V tв

ЦМ = Vц tв

Из прямоугольных треугольников ПМД и ЦМД, изображенных на рис. 6.2, следует, что

МД = ПМ sin = ЦМ sin(ж + )

или

V sin = Vц sin(ж + ) .

Последнее уравнение и является тем дополнительным уравнением движение перехватчика, при соблюдении которого обеспечивается перехват цели по методу параллельного сближения.

93

Если r расстояние между перехватчиком и целью, то, как следует из рис. 6.2, угловая скорость разворота линии визирования цели равна

 

Vц sin(æ + ) - Vsin

.

 

r

 

 

Сопоставляя два последних соотношения получим, что

0 ,

т .е.

= const

Таким образом, в процессе перехвата по методу параллельного сближения линия визирования цели перемещается параллельно самой себе. Отсюда и название метода - параллельное сближение.

Продифференцируем дополнительное уравнение движения перехвата. Тогда получим, что

 

 

V

Vц sin(æ + ) + æVц cos(æ +

)

.

 

tg

 

 

V

Vcos

 

 

 

 

 

 

Таким образом, для определения траектории движения перехватчика в вертикальной плоскости при перехвате по методу параллельного сближения необходимо решить совместно уравнения движения перехватчика и последнее уравнение при заданных начальных условиях, известных характеристиках перехватчика и при заданной траектории движения цели.

В общем случае эта система уравнений может быть решена только численными методами.

Из последнего следует, что если цель движется с постоянной скоростью по прямолинейной траектории и кроме этого перехватчик также движется с постоянной скоростью, то 0 , т.е. траектория перехватчика будет прямолинейной.

В этом случае нормальная перегрузка перехватчика равна

ny = cos .

Это говорит о том, что при принятых допущениях перегрузки перехватчика получатся небольшими.

Как показывают исследования, и при маневрах цели потребные перегрузки перехватчика имеют тот же порядок, что и перегрузки цели.

94

Таким образом, основным достоинством метода параллельного сближения являются малые значения потребных перегрузок перехватчика.

6.3. Наведение самолетаперехватчика по методу

пропорционального сближения

Этот метод, так же как и методы наведения по кривой погони и параллельного сближения, является методом самонаведения.

Кинематическая основа метода пропорционального сближения состоит в том, что угловая скорость разворота траектории перехватчика пропорциональна угловой скорости разворота линии визирования цели.

Таким образом, кинематическое уравнение связи при наведении перехватчика этим методом имеет вид:

а ,

где а - коэффициент пропорциональности.

 

Из последнего соотношения с

учетом равенства

можно

получить, что

 

 

 

 

 

а

1

 

,

 

 

 

а

 

 

 

 

 

В пределе при а последнее равенство принимает вид:

 

 

 

,

 

 

Принимая

во

внимание равенство

приходим

к выводу,

что последнее

соотношение справедливо при

const. Следова-

тельно, при а

метод пропорционального сближения

переходит

в метод параллельного сближения.

 

 

 

Проинтегрировав уравнение связи, получим, что

 

 

 

 

а

с ,

 

 

Если принять, что а = 1 и с = 0 , то

получим, что

 

и, следова-

тельно

0.

 

 

 

 

 

95

Таким образом при а = 1 и с = 0 метод пропорционального сближения переходит в метод наведения по кривой погони.

Итак, в зависимости от величины коэффициентов а и с метод пропорционального сближения перехватчика и цели занимает по своим свойствам различные промежуточные положения между наведением по кривой погони и по методу параллельного сближения.

6.4. Наведение самолета-перехватчика по методу трех точек

Кинематическая основа наведения перехватчика по методу трех точек заключается в том, что в каждый момент времени воздушная цель, перехватчик и станция наведения находятся на одной прямой ( на радиолуче станции наведения ).

По этой причине метод наведения по трем точкам часто называют методом наведения по лучу или методом совмещения.

При наведении по методу трех точек станция наведения находится вне перехватчика, и, следовательно, этот метод наведения не может быть реализован с помощью системы самонаведения.

Станция наведения может находиться как на земле, так и на самолете-носителе. В последнем случае станция наведения сама перемещается в пространстве, а перехватчиком является ракета класса воздух-воздух. Необходимо отметить, что случай перехвата по методу трех точек, когда станция наведения перемещается в пространстве, можно привести к случаю перехвата при неподвижной станции наблюдения. Для этого надо обратить задачу, приложив к перехватчику и цели дополнительную скорость, равную по величине и обратную по направлению скорости станции наведения. Учитывая это, ограничимся рассмотрением случая перехвата цели при неподвижной станции наблюдения. Схема перехвата цели методом трех точек на встречнопересекающихся курсах в вертикально плоскости изображена на рис. 6.3. Станция наведения расположена в неподвижной точке С, а цель- в точке Ц. Остальные обозначения ясны непосредственно из рис 6.3.

96

Рис. 6.3

Условие расположения перехватчика и цели на одной прямой приводит к требованию, чтобы их угловые скорости относительно станции наведения были равны. В результате получаем следующее кинематическое уравнение метода наведения по трем точкам:

V sin

 

Vц sin æ +

,

H

 

Hц

 

 

которое после некоторых преобразований необходимо решать совместно с уравнениями движения перехватчика, чтобы определить траекторию движения перехватчика при наведении по трем точкам.

Последнее уравнение представим в виде :

V sin

H

V sin æ +

,

 

 

 

ц

 

 

Hц

 

из которого видно, что вблизи точки встречи, когда соотношение

H близко к единице, метод наведения по трем точкам близок к

Hц

методу параллельного сближения. Стало быть перегрузки перехватчика при наведении по методу трех точек не намного будет превосходить перегрузки цели.

Из последнего соотношения

также следует, что в начале на-

ведения перехватчика, когда H

 

Hц , sin близок к нулю, так что

в начальный момент траектория

перехватчика

будет мало отли-

чаться от траектории при наведении по кривой

погони.

 

97

 

7. Криволинейное движение самолета в горизонтальной плос-

кости

7.1. Основные понятия

Криволинейное движение самолета в горизонтальной плоскости называется виражом. Хотя более точно вираж - это разворот самолета в горизонтальной плоскости на 360 .

Если в процессе выполнения виража параметры движения самолета изменяются, то такой вираж называется неустановившимся. Если в процессе выполнения виража все параметры движения самолета, за исключением направления полета, остаются неизменными, то такой вираж называется установи вшимся.

Необходимым условием осуществления виража я вляется наличие центростремительной силы, направленной к центру кривизны траектории.

На самолете центростремительная сила может быть создана в резуль тате накренения самолета, или в р езультате придания самолету некоторого угла скольж ения. В последнем случае скольжение можно осущес твить на

внутреннее крыло, т.е. на

крыло, движущееся внутри д у-

ги, описываемой центром

тяжести самолета, или на

внешнее крыло, движущееся вне дуги, опис ываемой центром тяжести.

Согласно принятому в аэромеханике правилу зн аков

положительным креном

считается

крен на

правое

крыло

(правое крыло опущено)

и положительным

скол ьжением

считается скольжение

на

правое

крыло (правое

крыло

идет вперед) (рис. 7.1).

 

 

 

 

 

98

Рис. 7.1.

Очевидно, что при правом вираже, возникающем при положительном крене, положительное скольжение будет внутренним, а отрицательное - внешним; при левом вираже - наоборот.

Установившийся вираж, совершаемый путем накр енения самолета без скольжения, называется правильным виражом.

При выполнении установившегося виража все п араметры движения самолета остаются неизменными, след о- вательно, будет неизменным центростремительное уск орение самолета.

Таким образом, при выполнении правильного вир ажа траекторией движения будет дуга окружности.

Правильный вираж широко применяется в авиации. Это объясняется, во -первых, тем, что время выполнения виража и радиус виража увеличиваются, если к крену самолета добавляется скольжение. Во -вторых, это объясняется тем, что, если самолет не накренять, а центр остремительную силу получать лишь за счет скольж ения, то из-за малой боковой поверхности самолета центростр е- мительная сила будет также мала. Следов ательно, такой вираж, который называется плоским, будет вообще «в я- лым».

99

Кроме этого, по условиям безопасности полета при больших углах атаки нежелательно допускать скольж ение самолета, так как оно усиливает неравномерность обт е- кания крыльев и увеличивает вероятность свалив ания

самолета на

крыло.

Вираж с

креном и скольжением может применят ься

в воздушном

бою.

7.2. Определение параметров правильного виража

Силы, действующие на самолет при вираже, показ аны на рис.7.2. Проектируя силы на оси траекторной системы координат получим следующие уравнения движения с амолета:

 

P cos

Q

 

 

 

 

 

 

Y

P sin

 

cos

c

G

 

 

 

m

V2

 

 

mV c

Y

P sin

sin

c

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

Полагая

 

 

 

малым,

так

что

sin

и

cos

1 и

уравнения

имеют

вид:

 

 

 

P

Q

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

P

cos

c G

 

 

 

m

V2

 

mV c

Y

P

sin

c

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.2

Из второго уравнения следует, что

100

1

 

 

Y P

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos c

 

 

G

 

 

 

 

 

 

Согласно определению

Y

P

ny

последнее равен-

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

ство принимает вид :

 

 

 

 

 

 

1

cos c ny .

Таким образом, выполнение правильного виража во зможно только при значениях нормальной перегрузки ny 1.

 

Из третьего уравнения следует, что радиус пр авиль-

ного

виража равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

mV2

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

Последнее

равенство

можно

 

 

представить в

виде:

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

V2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

n2y

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зная радиус правильного виража, можно найти время

поворота

 

траектории

 

движения

 

 

самолета

на некоторый

угол

c =360 =2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно, что время

 

 

разворота

траектории на

угол

2 равно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

2 R

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя значение радиуса виража в последнее

равенство

получим, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

2 V

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

n2y

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из последних соотношений видно, что при равных

условиях радиус и время правильного виража тем

мен ь-

ше, чем больше нормальная перегрузка ny

и чем меньше

скорость

полета V.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101

 

 

 

 

ny

Y

P

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая, что

Y

CySq и

Cy

Cy

0

перегрузку мож-

но представить

в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cy

Sq

P

 

P

 

 

 

Sq

 

P

 

 

 

Cy

0

 

 

 

 

 

 

ny

 

Cy

 

Cy

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в силу малости угла

0

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, при заданных высоте и скорости п о-

лета нормальная

перегрузка

ny получается тем большей,

чем больше коэффициент подъемной силы Cy . Предельно

допустимое значение Cy

Cy без ограничивается, как уже

отмечалось, условием безопасности

пол ета, так что

 

 

Sq

P

 

 

 

 

 

 

 

ny пред

Cy без

Cy

 

.

 

 

G

 

 

 

 

 

Так как с увеличением увеличивается Cy и Cx , то из

первого уравнения движения следует, что потребная сила тяги при выполнении правильного виража должна быть

больше, чем

при

горизонтальном

прямолинейном полете

с той же скоростью.

 

Причем

при

Cy Cy без сила

лобового сопротивления,

т.е. потребная тяга, может оказаться больше расп олагаемой тяги. В этом случае правильный вираж может быть выполнен только при котором наибольшем знач ении

Cy Cy без.

Определить предельные характеристики правильного виража на любой высоте полета можно по следующей схеме.

Для каждой высоте задаются рядом значений ск орости полета определяют коэффициент лобового сопр отивления по формуле:

102