Теория полёта ракетного летательного аппарата
Анализ математической модели движения ракетного летательного аппарата на активном участке траектории. Рассмотрение схемы сил с учетом допущений в полете. Особенности выбора программы тангажа. Характеристика алгоритма расчета полной дальности полета.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.03.2013 |
| Размер файла | 562,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Теория полёта ракетного летательного аппарата
Таблица 1 - Исходные данные
|
№ ступени |
Goi |
мki |
нni |
Pмi |
Pуд.пі |
Sai |
иki |
|
|
кгс |
- |
- |
кгс/м2 |
с |
м2 |
град |
||
|
1 |
180000 |
0,45 |
0,5 |
20000 |
315 |
3,45 |
27 |
|
|
2 |
60000 |
0,35 |
0,75 |
10000 |
350 |
1,15 |
27 |
где Goi - стартовые веса ступеней;
мki = Gki/Goi - коэффициент конструктивно совершенства;
нni = Goi/Pni - коэффициент энерговооруженности ступени;
Pмi = Goi/Sмі - нагрузка на мидель (или характерное сечение РКЛА);
Pуд.пі = Pni/G - удельная тяга, которая характеризует энергетические свойства компонентов топлива;
Sai - площадь выходного сечения сопла;
иki - угол бросания.
математический алгоритм полет ракетный
1. Математическая модель движения РКЛА на активном участке полёта
1.1 Принятые допущения и системы координат
· Земля не вращается, движение плоское;
· атмосфера стандартная, гравитационное поле центральное;
· обтекание корпуса РКЛА симметричное (б=0, в=0);
· управление РКЛА безинерционое;
· РКЛА есть жесткое тело.
Используем стартовую систему координат OgXgYg и связанную систему координат OXY для определения высоты и дальности полёта РКЛА на активном участке полёта и положения продольной оси OX относительно плоскости стартового горизонта. Также используем скоростную систему координат (атмосферную) OaXaYa для определения скорости поступательного движения центра масс РКЛА.
1.2 Модели гравитационного поля и атмосферы
а) В качестве модели гравитационного поля используют ньютоновскую модель центрального однородного поля. Для этой модели Земля есть шар равномерной плотности (равной по объему реальной Земле). Здесь ускорение силы тяжести направлено по радиусу, соединяющему центр масс РКЛА и центр Земли.
Основными параметрами гравитационного поля являются ускорение g и потенциал гравитационного поля U. Основной параметр гравитационного поля в соответствие с допущениями описываем зависимостью:
g(r) = g(Rз + H) = go(Rз/(Rз + H))2 , где
Rз=6371,11 км;
g - ускорение гравитационного поля;
g(r) = (f*Mз)/r2 = K/r2
где произведение f*Mз=K - гравитационный параметр планеты;
go(Rз) = K/Rз2 - поверхность Земли;
g(Rз + H) = K/(Rз + H)2
для произвольной высоты; go=9.806 м/с2
б) В качестве модели для атмосферы используем стационарную сферическую ее форму (стандартная), т.е. основные параметры атмосферы есть функцией только высоты полета Н:
p=p(Н)
с=с(Н)
Т=Т°(Н)
а?= а?(H)
Параметры атмосферы давление р, плотность с, скорость звука а? берём либо из таблиц стандартной атмосферы, либо из аппроксимационных зависимостей.
Для поверхности Земли такой атмосферы принято:
ро = 10332 кгс/м2
с = 0,125 кг*с2/м4
а? = 340,3 м/с2 (? означает невозмущенная среда)
Т = 15°С
1.3 Схема сил. Зависимости
Рис. 1
На рис.1 показано:
1. G - cила тяжести
2.
G = m(t)•g(r)
m(t) = mo-mt = mo(1-еt), е=m/mo, где m - расход топлива в секунду
g(r) = go(Rз/(Rз+ycg))2
G = mo go(1-еt) (Rз/(Rз+y))2
3. Ха - сила лобового сопротивления
4.
Ха = Сха*(снV2)*Sм/2, где
Сха = Сха(М, б)
коэффициент силы лобового сопротивления (коэффициент формы) M = V/а? - число Маха
Коэффициент силы лобового сопротивления аппроксимируется зависимостью:
сH/сo = 0.298exp[(11000 - H)/6400] ; 11000 м<H?100000 м
3. P - сила тяги двигателя
P(H) = gomPуд.п.[1-A(pH/po)]
A = (Pуд.п. - Pуд.o.)/ Pуд.п.
P(H) = mWa+Sa(pa-ph)
(pH/po) - берем из таблиц стандартной атмосферы
1.4 Уравнение движения на активном участке траектории
а) Уравнение поступательного движения центра масс РКЛА получим, проектируя уравнение Мещерского на оси скоростной системы координат OaXaYa (рис.1):
Проекция на ось OXa: m(t)dV/dt = Р - Ха - Gsinи.
Проекция на ось OYa: V2/r = V(rщz)/r = { щz = dи/dt } = Vdи/dt
m(t) Vdи/dt = 0 - 0 - Gcosи - гравитационный разворот.
Уравнения, определяющие дальность и высоту центра масс получим, проектируя вектор скорости V на оси стартовой систем координат OgXgYg
Vxg = dXg/dt = V cosи - дальность
Vyg = dYg/dt = V sinи - высота
1.5 Особенности выбора программы тангажа
Закон изменения угла наклона продольной оси ракеты относительно плоскости стартового горизонта называют программой тангажа.
Рис. 2
Функция угла тангажа записывается в следующем виде:
При построении функции и = ипр(м), траекторию активного участка разбивают на :
стартовый подучасток, форма траектории - вертикаль, и = 90°, б = 0.
Здесь осуществляют прицеливание ракеты, т.е. разворот её плоскости вертикальной симметрии на угол гпр.
подучасток разворота (участок отделения ступеней), форма траектории - парабола, 90°>и? иk2.
На этом участке сбрасывают обтекатель полезной нагрузки (Н=30 км), отделяют разгонный блок первой ступени (Н=60?80 км) и разгонный блок второй ступени (Н=200 км).
подучасток наведения, форма - наклонная прямая, и = иk1, или иk2 = const, и = 0.
Подается главная команда на выключение ДУ при достижении Vрасчк и команда на отделение полезной нагрузки.
2. Определение дальности полета РКЛА
Дальность состоит из дальности полета на АУТ и дальности полета на СУТ:
L = lауп + lсв = Rзцк + RзЦс, т.К - точка конца АУТ.
Рис.
2.1 Принятые допущения
· Земля не вращается, движение плоское;
· гравитационное поле однородное и сферическое;
· атмосфера отсутствует;
· РКЛА есть материальная точка.
Используем полярную систему координат Озrц c началом в центре Земли.
Схема сил представлена на на рис.1
2.2 Уравнение движения
Используем метод Лагранжа, т.к. РКЛА взаимодействует с гравитационным (консервативным) полем.
где
-кинетическая энергия;
- обобщенные скорости, , ;
- обобщенная координата;
- обобщенная сила.
Выражение для кинетической энергии имеет вид:
Берем частные производные от выражения (2):
Подставим производные в уравнение (1):
Решением системы (3) будет уравнение в полярных координатах (r,ц):
где Р - фокальный параметр
е - эксцентриситет.
Уравнение (4) после преобразований и перехода к принимает вид:
где ?k - относительная скорость.
Т.к. траектория пересекает поверхность Земли, то r = Rз и = Фс.
3. Схема расчета
3.1 Определяем относительную скорость
3.2 Определяем коэффициенты уравнения
3.3 Определяем угловую дальность Цс:
3.4 Определяем полную дальность
рад
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка конструкции двигателей летательных аппаратов. Выбор оптимальных материалов корпуса и соплового блока на примере тормозного ракетного твердотопливного двигателя трехблочной системы посадки космического летательного аппарата "Восход" на Землю.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.03.2013Содержание программы полета космического аппарата. Стадия разработки рабочей документации и изготовления космического аппарата. Задачи управления эксплуатацией ЛК. Программа поддержания ЛК в готовности к применению, структура системы эксплуатации.
контрольная работа [179,5 K], добавлен 15.10.2010Возникновение силы тяги в ракетном двигателе. Устройство, принцип действия, сфера использования, преимущества и недостатки жидкостного ракетного двигателя. История создания твердотопливного ракетного двигателя. Особенности ядерных ракетных двигателей.
презентация [6,6 M], добавлен 16.08.2011Разработка конкурентоспособного ракетного двигателя, его детальное проектирование. Схема двигателя, система подачи, охлаждения, величина давления в выходном сечении сопла, коэффициент избытка окислителя, допустимый уровень потерь в камере сгорания, сопле.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 18.12.2012Основные параметры двигательной установки. Давление в камере сгорания и на срезе сопла. Расчет оптимального давления в камере сгорания. Расчет характеристик прогрессивности щелевого заряда. Теплозащитное покрытие твердотопливного ракетного двигателя.
курсовая работа [575,9 K], добавлен 20.11.2009История изучения Титана в докосмическую эру, основные сведения о котором были получены недавно при помощи аппарата Гюйгенс. Представление о Титане после полета аппарата "Кассини-Гюйгенс". Моря, подлёдный водяной океан, нефть и газ. Терраформинг Титана.
реферат [171,9 K], добавлен 27.02.2011Выбор места посадки космического аппарата на Луну. Поиск точек либрации. Определение видимости КА без учета лунного рельефа. Расчет угла места КА над горизонтом. Реализация алгоритма на языке С++. Разработка программы для оптимального места посадки.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 08.02.2017История развития ракетного дела. Применение реактивной тяги для пилотируемого полета. Ракетостроение после Второй мировой войны. "Космическая гонка" или "Битва за космос". Разработки русских ученых по трофейным документациям. Полет человека в космос.
реферат [31,2 K], добавлен 16.12.2013Анализ схемных решений и выбор базового варианта подачи компонентов топлива. Оценочный расчёт проектных параметров жидкостного ракетного двигателя. Расчёт топливного отсека. Описание схемы пневмогидросистемы и её работа на всех этапах функционирования.
курсовая работа [7,0 M], добавлен 06.12.2009Изучение факторов, действующих на организм в условиях космического полета и изменений в различных системах организма. Особенности протекания физических процессов и бытовых действий на борту космического аппарата. Подготовка космонавтов к невесомости.
реферат [682,1 K], добавлен 23.10.2013Исследования Солнечной системы с помощью автоматических машин. Идея проекта "Большой тур", особенности гравиационного маневра. Продолжительность и продуктивность полета "Вояджер-2", энергообеспечение аппарата, радиосвязь и передача информации на Землю.
реферат [4,4 M], добавлен 04.08.2010Обзор миссий к точкам либрации. Методы моделирования движения космического аппарата вблизи точек либрации. Моделирование орбитального движения спутника в окрестности первой точки либрации L1 системы Солнце-Земля. Осуществление непрерывной связи.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 17.10.2016Основные виды испытаний, которые проводятся в рамкам предпусковой подготовки летающего аппарата (пневматические и электрические). Факторы, влияющие на целостность изоляции кабелей. Обработка результатов эксперимента методом регрессионного анализа.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 24.12.2016Ограниченная круговая задача трех тел и уравнения движения. Типы ограниченных орбит в окрестности точек либрации и гравитационная задача. Затенённость орбит и моделирование движения космического аппарата. Проекция долгопериодической орбиты на плоскость.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 01.07.2017К. Циолковский как родоначальник ракетостроения. Принцип работы ракетного двигателя. Выведение первого спутника на орбиту Земли и полет человека в космос. Цели создания проекта "Союз"-"Аполлон". Первые шаги человека на Луне и рекорды космонавтики.
презентация [428,9 K], добавлен 28.01.2014История эволюции вселенной и первые мгновения ее жизни. Теория "Большого взрыва", анализ попыток создания математической модели Вселенной. Что такое звезды, галактики и млечный путь. Строение солнечной системы, характеристика ее планет и их спутников.
реферат [1,3 M], добавлен 09.11.2010Выбор основных параметров ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ). Расчет теплозащитного покрытия двигателя. Выбор давления в камере сгорания и на срезе сопла. Расчет характеристик прогрессивности щелевого заряда и звездчатого заряда РДТТ.
курсовая работа [549,5 K], добавлен 30.11.2009Особенности и основные способы проектирования электрореактивной двигательной установки космического аппарата. Этапы разработки циклограммы энергопотребления, анализ чертежа движителя. Характеристика космических электроракетных двигательных установок.
дипломная работа [496,1 K], добавлен 18.12.201212 апреля 1961г. совершен первый орбитальный космический полет человека. 108 минут полёта навсегда изменили жизнь Юрия Гагарина. Лётчик истребительного авиационного полка, проложив дорогу в космос, в одночасье стал одним из самых знаменитых людей в мире.
презентация [1,1 M], добавлен 05.02.2011Изучение истории и хронологии полета в космос Юрия Гагарина. Запуск с помощью ракеты Р-7 первого искусственного спутника Земли. Судьбоносное решение Совета главных конструкторов СССР о проектировании космического корабля для полета человека в космос.
презентация [1,9 M], добавлен 30.04.2011
