Введение. Страниц -66, рисунков -16, таблиц - 22.

Реферат

Страниц -66, рисунков -16, таблиц - 22.

Ключевые слова

Летательный аппарат, схема «утка», коэффициент трения, угол атаки, сила сопротивления, подъёмная сила, поляра, аэродинамическое качество, перехватчик, цель, траектория, демпфирующий момент, угол атаки рулевых поверхностей.

Аннотация

В данном сборнике работ выполнен расчёт и анализ аэродинамических характеристик ЛА, построены графики, позволяющие определить аэродинамические характеристики ЛА и его отдельных частей с учётом влияния между ними. Также был выполнен расчёт и анализ траектории наведения ЛА по методу пропорционального сближения. На участке траектории проведено численное интегрирование методом Эйлера, модифицированным методом Эйлера, методом Рунге-Кутта. Для исследуемого момента времени был определён угол атаки и угол отклонения рулевых поверхностей.

Сборник работ содержит одну курсовую работу (разделы 3, 4) и две расчётно – графических работ (раздел 2 и 5)

Оглавление

1. Расчёт и анализ аэродинамических характеристик ЛА.. 8

1.1. Введение. 8

1.2. Лобовое сопротивление ЛА.. 9

1.2.1. Общая характеристика лобового сопротивления. 9

1.2.2. Коэффициент сопротивления трения ЛА.. 10

1.2.3. Коэффициент донного сопротивления ЛА.. 11

1.2.4. Коэффициент волнового сопротивления ЛА.. 12

1.2.5. Коэффициент лобового сопротивления ЛА.. 14

2.3 Производная от коэффициента подъёмной силы ЛА по углу атаки. 14

2.3.1. Интерференция корпуса и несущих поверхностей. 14

2.3.2. Скос потока. 16

2.3.3. Производная коэффициента подъёмной силы ЛА по углу атаки. 17

2.3.4. Фокус ЛА.. 19

2.4. Нелинейность аэродинамических коэффициентов. 19

2.4.1. Зависимость коэффициента подъёмной силы ЛА от угла атаки. 19

2.4.2. Поляра ЛА.. 20

2.4.5. Максимальное аэродинамическое качество. 21

Вывод. 21

3. Расчёт и анализ траектории наведения ЛА.. 38

3.1. Общие сведения о траектории наведения. 38

3.2. Определение исходных данных для перехватчика и цели. 39

3.3. Формирование файла аэродинамических характеристик. 41

3.4. Результаты расчёта траектории перехвата на ЭВМ.. 43

3.5. Анализ параметров траектории. 44

4. Численное интегрирование уравнений движения центра масс ЛА для участка траектории. 49

4.1. Определение угла атаки и вычисление левых частей уравнений. 49

4.2. Общие сведения о численном интегрировании обыкновенного дифференциального уравнения. 53

4.3. Метод Эйлера. 54

4.4. Модифицированный метод Эйлера. 56

4.5. Метод Рунге-Кутта. 57

4.6. Дополнительный участок интегрирования. 60

4.7. Определение значения сил в заданный момент времени. 60

5. Определение угла атаки и угла отклонения рулевых поверхностей. 61

5.1. Выбор основных параметров для расчёта динамических коэффициентов 61

5.2. Определение параметров, связанных с отклонением управляющих поверхностей 62

5.3. Определение параметров, связанных с демпфирующими моментами. 64

5.4. Уточнение угла атаки и определение угла отклонения управляющих поверхностей. 66

Основные сведения об ЛА

Зенитный ракетный комплекс «Стрела - 10» (индекс 9К35) предназначен для прикрытия боевых порядков подразделений мотострелкового (танкового) полка в подвижных формах боя и на марше от низколетящих целей воздушного противника.

Основные тактико-технические характеристики комплекса:

Табл. 1. Основные технические характеристики комплекса «Стрела – 10».

Рис. 1.1. Ракета класса П-В «Стрела – 10»

Зенитная управляемая ракета 9М37 предназначена для поражения самолётов с реактивными, газотурбинными и поршневыми двигателями, самолётов-снарядов и вертолётов на высотах от 25 до 3500м при скорости полёта до 417 м/с (1500 км/ч) на встречных курсах и дл 306 м/с (1100 км/ч) на догонных курсах и маневрирующих с перегрузками 3-5 единиц в любое время года.

Поражение целей ракетой 9М37 обеспечивается при стрельбе по визуально видимым целям днём на встречных и догонных курсах, а ночью – только на догонных курсах.

Ракета 9М37 (рис. 1.1. и 1.2.) представляет собой одноступенчатую, малогабаритную твердотопливную ракету, выполненную по аэродинамической схеме «утка». Рули ракеты расположены в передней части, а крылья размещены в хвостовой части. Рули и крылья расположены на ракете по Х-образной схеме и лежат в одной плоскости.

Ракета 9М37 наводится на цель системой пассивного самонаведения по методу пропорциональной навигации.

Ракета имеет двухканальную систему управления, аэродинамическое ограничение скорости крена, контактно-неконтактное взрывательное устройство, осколочно-фугасную боевую часть и бортовой источник питания.

Собранная ракета помещается в металлический контейнер.

Конструктивно ракета выполнена в виде пяти отсеков (рис. 1.3.) и контейнера.

1. Расчёт и анализ аэродинамических характеристик ЛА

Введение

Аэродинамический расчёт занимает ключевое, фундаментальное место в процессе проектирования ЛА. При исследовании его траекторий, устойчивости и управляемости, при расчёте на прочность, а также для решения многих других задач необходимо знание аэродинамических сил и моментов, действующих в полёте на ЛА.

Аэродинамические силы связаны с взаимодействием поверхности ЛА с обтекаемой его окружающей средой. Поэтому величина аэродинамической силы непосредственно связана с внешней формой ЛА, его ориентацией в пространстве и основными параметрами движения.

Обтекание современного ЛА на всех режимах полёта является очень сложным и слабо поддаётся математическому описанию. Суммарные аэродинамические силы, а также их составляющие, действующие на ЛА с определённой степенью точности можно рассчитать или получать различными методами. В настоящее время для этого используется:

· теоретические (аналитические) методы

· численный эксперимент

· метод аналогий

· физический эксперимент

Для получения аэродинамических характеристик ЛА (независимо от метода их получения) на различных этапах проектирования обычно используется два подхода. На завершающих этапах проектирования ЛА рассматривается как единое целое. Это позволяет получать наиболее достоверные сведения о его суммарных характеристиках. Однако при этом, оказывается, затруднительно выделить «вес» отдельных составляющих сил или каких-то элементов ЛА в суммарных характеристиках. А такая информация является весьма необходимой особенно на начальных этапах проектирования.

Поэтому на начальных этапах проектирования удобнее применять приближённые методы и рассматривать ЛА не как единое целое, а составленным из отдельных частей: корпуса, несущих поверхностей и т. д. Многие из этих элементов являются одинаковыми для различных ЛА, несмотря на большое многообразие летательных аппаратов. Это очень удобно для ракет, которые являются аппаратами одноразового применения и поэтому имеют более простые формы. Такой подход позволяет использовать громадное количество накопленных теоретических и экспериментальных материалов для изолированных корпусов и несущих поверхностей. При объединении этих элементов в единую конфигурацию, являющуюся ЛА, учитывается взаимное влияние между ними. При этом следует обратить внимание на то, что для рассматриваемых ЛА взаимное влияние его частей может оказаться настолько большим, что становится соизмеримым с вкладом отдельных изолированных элементов.

Этот подход позволяет достаточно быстро оценить аэродинамические характеристики ЛА и подобрать необходимую компоновку ЛА, варьируя размерами его частей (используя законы подобия) и их размещением. Следует отметить, что этот метод обеспечивает возможность быстрой оценки не только аэродинамических характеристик ЛА, но также его устойчивости и управляемости.

Кроме того, здесь, как и в некоторых других случаях при первом подходе, оказывается удобным также разделять силы на составляющие, имеющие различную физическую природу, а также различные методы их определения. Например, разделять их на силы трения и силы давления.

Этот подход более удобен на начальных этапах проектирования ЛА, так как он позволяет выделить роль отдельных составляющих сил и элементов ЛА, а также их взаимное влияние в формировании какой-либо суммарной величины. Так как он также является более удобным при изучении основ аэродинамики, то он будет использоваться и в дальнейшем. Конечно, он является приближённым, так как такое разделение является строгим и допустимым лишь при условии линейности уравнений, описывающих обтекание ЛА. Однако при правильном учёте взаимного влияния обычно удаётся получить достоверные результаты.