книги из ГПНТБ / Донов А.Е. Динамика полета летательных аппаратов

ет (фиг. 87). При Н — Нопт удельная мощность достигает мини­ мального значения N yd(HonJ):

ной стороны, допустимый нагрев, а с другой — по возможности меньший полетный вес.

Станем теперь изменять скорость полета v, считая зафикси­ рованной высоту полета Н. В § 2 главы IV уже было показано, что в данном случае из-за увеличения центробежной силы инер­ ции J, вызывающей разгрузку летательного аппарата, подъемная

110

§2. ПОТРЕБНАЯ ТЯГА ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА

СПОСТОЯННОЙ СКОРОСТЬЮ, ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ

ПО ИНЕРЦИИ

Рассмотренный нами в двух предыдущих параграфах горизон­

направлена параллельно горизонту, то при полете с постоянной скоростью она должна все время уравновешивать лобовое - со­ противление. В этом случае рассматриваемая тяга будет являться потребной тягой для осуществления равномерного горизонталь­ ного полета в вертикальной плоскости. Она, как и для полета без учета влияния кривизны Земли, может быть обозначена

достаточно близкой к v KOcX, горизонтальный полет с постоянной скоростью может поддерживаться достаточно долгое время ма­ лой силовой установкой с малым запасом горючего, если только этот полет происходит в весьма разреженных слоях атмосферы. При v = vKQcX за пределами атмосферы полет с постоянной ско­ ростью будет продолжаться практически неограниченное время без всякой силовой установки.

Однако в полете при скорости, сравнимой с космической, но

помощи формулы (229), будет достаточно велико и для осуще­ ствления горизонтального полета с постоянной скоростью потре­ буются большая силовая установка и значительный запас горю­

продолжительного горизонтального полета без силы тяги. В та­ ком полете сила лобового сопротивления будет постепенно уменьшать скорость движения и для выдерживания постоянной высоты нужно будет все время увеличивать коэффициент су для того, чтобы уравновешивать (в системе координат -XiO^y,) подъем­ ной силой равнодействующую веса и центробежной силы инер­

112

Значит,

Для определения пути L, пройденного аппаратом за найден­ ное время t , составим выражение для dL

циент Cj, все время увеличивается, горизонтальный полет может

получаемого при помощи соотношения (179). Следовательно, для максимальных значений t и L получатся следующие выражения:

z'min г.п

114

§ 3. КВАЗИСТАЦИОНАРНОЕ СНИЖЕНИЕ ПО ИНЕРЦИИ, ВОЗМОЖНОСТЬ ПОСАДКИ ГИПЕРЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Недостатком рассмотренного в предыдущем параграфе гори­

уменьшения скорости поддерживать равновесие подъемной силы У

гружаться таким образом, чтобы уменьшение скорости компен­ сировалось увеличением плотности р и подъемная сила все время имела бы необходимую для поддержания равновесия величину. Ввиду малости скорости вертикального перемещения аппарата полученное движение можно приближенно рассматривать как осуществление серии горизонтальных полетов на различной вы­ соте, то есть трактовать как квазигоризонтальный полет. Так как этот полет совершается без тяги, его можно условно назвать квазистационарным снижением (или погружением) по инерции.

Совершенно ясно, что в процессе стационарного снижения коэффициент су можно также изменить по какому-то закону, причем этот закон может быть выбран различным образом. Так, например, значение су можно сохранять постоянным или рав­ ным С у нпий (в общем случае сунаив зависит от высоты и скорости полета). В последнем случае полет будет все время происходить при К = Ктах. Можно так изменять су, что качество К будет сохраняться постоянным (если снижение начинается с высоты Н = Нопт, то это постоянное значение будет равно Ктах на вы­

Так как квазистационарное снижение рассматривается нами как некоторая совокупность горизонтальных полетов на различ­ ной высоте, то есть наклон скорости к горизонту считается

пренебрежимо малым, то уравнения Движения будут такие же, как и для горизонтального полета. В частности, для времени t и дальности L получатся те же самые формулы (235) и (237). Только качество К в этих формулах будет определяться по-дру­ гому.

Если задана программа снижения (241), то для определения К нужно прежде всего найти зависимость между Н я v, соответ­ ствующую этой программе. Для этого следует из формулы (179) определить р:

делить М и Re как функции от V , а затем вычислить, используя

В том случае, когда снижение производится до земли, то скорость г»! в формулах (243) и (244) представляет собой ско­ рость, при которой для плотности р0= 0,125 кг-сек2,м4и для значения качества К, при котором осуществлялось снижение,

116

ГЛАВА VII

ХАРАКТЕРНЫЕ УЧАСТКИ ПОЛЕТА В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

§ 1. АКТИВНЫЙ УЧАСТОК И УЧАСТОК ВЫХОДА НА МАРШ

Для осуществления полета по баллистической траектории, гиперзвукового горизонтального полета по инерции или же ги­ перзвукового квазистационарного снижения по инерции летатель­

или менее сложной системы ракетных двигателей разгоняется, а траектория движения центра тяжести аппарата искривляется нужным образом. Точно так же для летательных аппаратов, снабженных маршевой силовой установкой, которая обеспечи­ вает движение аппарата на марше, но не является достаточно мощной для того, чтобы вывести аппарат на марш, необходимо наличие участка выхода на марш, назначение и роль которого аналогичны назначению и роли активного участка.

Силовая установка, работающая на активном участке или участке выхода на марш, может состоять из ЖРД, ВРД и дви­ гателей, работающих на твердом топливе. Эта силовая уста­ новка может быть одноступенчатой и многоступенчатой (двух­ ступенчатой, трехступенчатой и т. д.). У одноступенчатой сило­ вой установки все двигатели работают одновременно. У много­ ступенчатой вначале работает одна часть двигателей, затем дру­ гая, йотом третья и т. д. в зависимости от числа ступеней. После окончания работы двигателя на активном участке он н обслуживающая его аппаратура, а также ставшие ненужными резервуары (баки) для хранения горючего и другие отслужившие части обычно отделяются от работающей системы для того, чтобы полезная работа тяги двигателей не расходовалась на увеличение кинетической энергии массы, ставшей бесполезной. Таким образом, при переходе от работы одной ступени к другой масса работающей системы скачкообразно уменьшается. Кроме

118

того, значительное уменьшение массы происходит в процессе работы ступени из-за выгорания горючего.

Благодаря весьма сильному уменьшению массы в современ­ ных ракетных системах достигаются космические и близкие к ним скорости полета аппарата, выходящего на пассивный участок или на марш. Однако при этом вес аппарата может быть в не­ сколько сот раз меньше начального стартового веса выводящей его ракетной системы.

Говоря в дальнейшем о движении летательного аппарата на активном участке или участке выхода на марш, мы будем под словом „аппарат1* подразумевать всю ракетную систему, со­ стоящую из самого аппарата и всех скрепленных с ним в дан­ ный момент работающих и неработающих двигателей. Точно так же, употребляя термин „активный участок1*, мы, для сокра­

Но выражения для ау и п- будут иные, чем те, которые были получены нами в главе 111 [формулы (65) и (66)], так как в дан­

ном случае тяга Р не направлена по скорости движения:

119