CC BY
70
конференции «Шестые Окуневские чтения». T.III. СПб.: Балт. техн. ун-т., 2008. С. 133-137.
A.N. Stotskiy
MATHEMATICAL MODEL OF MOVEMENT OF A PULSE STREAM OF A LIQUID IN AIR TAKING INTO ACCOUNT TRANSIENTS IN THE FORMING DEVICE
The mathematical model of movement of a pulse stream of a liquid in air taking into account linear change of the expense of a working liquid in a nozzle is presented. Examples of calculation with use of the given approach are resulted.
Key words: recycling of ammunition, pulse stream of a liquid
УДК 623.4.086
И.А. Разуваев, инженер, (4872) 33-23-40, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ДЕФОРМАЦИОННАЯ АДАПТИВНОСТЬ КОНСОЛЕЙ СТАБИЛИЗАТОРОВ СНАРЯДОВ РЕАКТИВНЫХ СИСТЕМ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ
Рассмотрено свойство деформационной адаптивности консолей стабилизаторов неуправляемых снарядов РСЗО. Построена сопряженная математическая модель аэродинамического обтекания и деформирования консоли, и при помощи технологий массивно-параллельного программирования получены результаты, позволяющие обосновать новые механические эффекты (деформагщонную адаптивность).
Ключевые слова: неуправляемый реактивный снаряд, деформационная
адаптивность, проектирование.
Использование деформационной адаптивности предполагает как изменение конструктивного облика отдельных деталей и агрегатов РС, так и перераспределение жесткостей с целью обеспечения положительного влияния деформаций на полет РС.
Таким образом, обоснование возможности использования деформационной адаптивности является актуальной задачей на данный момент.
Устойчивость движения снарядов РСЗО на траектории обеспечивается многими факторами, в том числе их вращением относительно продольной оси, сначала при помощи предварительной раскрутки в пусковой трубе, а затем, после вылета из нее, при помощи консолей блока стабилизации, установленных под некоторым углом к продольной оси летательного аппарата (ЛА). Чтобы избежать резонансных явлений, диапазон угловой скорости снаряда должен быть ограничен снизу частотой собственных колебаний корпуса как твердого тела, а сверху критической частотой вращения, совпадающей с частотой /-го тона его изгибных колебаний. При фиксированных значениях установочных углов консолей с увеличением скорости полёта угловая скорость может достигнуть предельного значения. Таким образом, актуальной задачей является обеспечение значения угло-
вой скорости снаряда в некотором узком неопасном для РС диапазоне
На расстоянии / от корневой хорды лопасти, начиная от задней ее кромки, выполнен паз, параллельный корневой хорде. На линии, параллельной задней кромке лопасти и отстоящей от нее на расстоянии, равном длине паза, выполнены равноотстоящие друг от друга, от концевой хорды лопасти и от кромки паза отверстий диаметром, равным ширине паза. Так-
же возможен вариант исполнения консоли с несколькими продольными пазами (рис. 2).
Рис. 2. Вариант консоли с несколькими продольными пазами
При построении математической модели обтекания консоли в каждый расчетный момент времени используется теория приближенного расчета обтекания тонкого профиля маловозмущенным потоком. При этом консоль в плане разбивается на большое число малых по размерам прямоугольных элементов. В данном случае принимаются следующие основные допущения:
— модель не учитывает перетекания потока на краях консоли;
— при расчете давления под каждым из элементов принимается скорость набегающего потока, наблюдаемая под предыдущим по потоку элементом;
— модель не учитывает интерференцию консоли и корпуса.
В результате значение избыточного давления на нижнюю поверхность каждого элемента можно найти по зависимости [4]
^Рпред.эл.^^пред.эл.^'сс Ф
Р
і
м
2
пред.эл.
1
где рПредэл " избыточное давление на предыдущий по потоку элемент; М- число Маха в области предыдущего по потоку элемента;-
пред.эл. скорость звука.
Каждый из элементов пластины дает свой вклад в общий крутящий момент консоли (рис. 3).
Рис. 3. Схема расчета крутящего момента консоли
Общий крутящий момент консоли можно определить по следующей зависимости:
г'=иэл
Мкр = £ М >
і=1
где £эл - площадь элемента; /7 - расстояние от продольной оси ЛА до центра элемента - плечо силы.
Однако определяющей величиной в данной постановке задачи является частота вращения Л А относительно его продольной оси. Эту величину можно найти из условия равенства крутящего момента ЛА демпфирующему моменту крена [5]. При этом будем считать ЛА крестокрылым, и поэтому
4 Мт = М;
м
демпф
0,8
кр
с,
V У
демпф
С
У из.кр.пф
■со.
из.кр
где
( со тх
у а
V Су
V У У
Са выбирается из ряда результатов экспериментальных
У из.кр.пф
из.кр
табличных значений; — площадь консоли; / - полуразмах крыла; V — скорость набегающего потока; сох — угловая скорость ЛА; <7 — скоростной напор.
Следовательно, значение частоты вращения ЛА определяется по зависимости
V = 0,625М
V
кр С га тх
/~і а
\^у У
Са і
У из.кр.пф
У
из.кр
Расчет по приведенным зависимостям проводился на МР1-кластере с применением технологий массивно-параллельного программирования для большого ряда возможных значений ширины паза м> (рис. 4), его длины Ь, расстояния от корневой хорды до паза /, диаметров отверстий и количества отверстий п. Базовые параметры консоли, такие как толщина И, радиус закругления Я, длина Ькорн х , длины передней и задней опор
^передн.оп. и ^задн.оп. ■> Расстояние от кромок консоли до опор І^ередн.оп. и ¡задн он ’ размах консоли и материал консоли, взяты со штатного образца РС «Град».
в-в
/ §
і I
АТ 7а
§
БІ Лб
Рис. 4. Чертеж модели консоли
Известно, что диапазон частот вращения PC типа «Град» 20 — 50 Гц в доступном для снаряда диапазоне чисел Маха до 2,0 не опасен. Исходя из этого, найдены параметры деформационно-адаптивной консоли, при которых частота вращения снаряда не выходит из безопасного диапазона при увеличении скорости полета до числа Маха 3,0.
Наилучший результат достигнут при длине паза, составляющей
0,12 м, число отверстий 6, ширина паза 1,5 мм, диаметр отверстий 1,5 мм. Зависимость частоты вращения снаряда от скорости полета показана на рис. 5.
>0
40
30
10
б г А
Рис. 5. Сравнительный график с результатами расчетов
Сплошной линией на рис. 5 показана зависимость частоты вращения для штатной консоли. Очевидно, при выходе за значение числа Маха 2,0 наблюдается опасное возрастание значения частоты вращения JIA. Пунктирной линией показана соответствующая зависимость частоты вращения JIA, оснащенного деформационно-адаптивными консолями, от скорости полета — очевидно, что во всем рассматриваемом диапазоне чисел Маха JIA не подвержен опасным частотам вращения. В процессе деформационной адаптации в пластине консоли развивались максимальные напряжения около 80 МПа, что ниже заявленного предела текучести материала АМг5М 100 МПа.
Список литературы
1. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.
541 с.
2. Колкунов Н.В. Основы расчета упругих оболочек: учеб. пособие для строит, спец. вузов. 3-е изд., перераб и доп. М.: Высш. шк., 1987. 56 с.
3. Jim Ruppert. A Delaunay Refinement Algorithm for Quality 2-Dimentional Mesh Generation, NASA Ames Research Center, Submission to Journal of Algorithms, 1994.
4. Краснов Н.Ф. Аэродинамика: учебник для студентов вузов. М.: Высш. шк., 1980.
5. Орлов А.Р., Сатаров А.В., Троицкий А.Н. Прикладная аэродинамика беспилотных летательных аппаратов: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 132 с.
I.A. Razuvaev
DEFORMATION ADAPTABILITY OF STABILIZATION UNITS OF MLRS PROJECTILES
This article is about deformation adaptability of stabilization units of MLRS projectiles. The term Deformation adaptability is described in details. Mathematical model of process and results of computing is given.
Key words: MLRS projectile, stabilization unit, deformation adaptability.
УДК 68.52
М.Б. Данилов, асп., (4872) 35-05-52, рЬб[email protected] М.Б. Богданов, канд. техн. наук, доц., доц., (4872) 35-05-52, [email protected], В.В. Савельев, д-р техн. наук, проф., зав. каф., (4872) 35-05-52 (Россия, Тула, ТулГУ)
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ОБРАЗЦОВ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ПЕРСПЕКТИВНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ
Рассмотрены тенденции развития и отличительные особенности ракетной техники различных классов на примере конкретных образцов, выпускающихся преимущественно с 2000 года.
Ключевые слова: крылатая ракета, технические характеристики, перспективы развития.
Целью работы является обоснование технических требований к перспективной навигационной системе для ракетной техники. Для достижения поставленной цели выявлены тенденции развития и отличительные особенности ракетной техники различных классов на примере конкретных образцов, выпускающихся преимущественно с 2000 года. В обзоре использованы материалы только открытых источников.
По причине отсутствия информации о каких-либо образцах противотанковых ракет, использующих навигационные системы (НС), такие ракеты в аналитический обзор не включены. Также в обзор не включены снаряды РСЗО, т.к. применение на них НС является перспективной задачей и требует отдельного освещения.
Типичным представителем ракет класса «воздух - воздух» является управляемая ракета средней дальности Р-77 (РВВ-АЕ, Россия, [1]), предназначенная для поражения сверхманёвренных самолётов, вертолётов и крылатых ракет. Ракета реализует принцип «пустил и забыл», при этом имеет-
