Исследование рассеивания неуправляемого летательного аппарата
Проектирование летательного аппарата. Разработка комплекта технической документации, позволяющего осуществлять постройку и эксплуатацию. Модель динамики неуправляемого летательного аппарата с учетом влияния ветра. Параметры при максимальных порывах ветра.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.12.2015 |
| Размер файла | 840,2 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/
Исследование рассеивания неуправляемого летающего аппарата
Начальные данные.
Таблица 1: Исходные данные
(без учета ветра)
|
Калибр, d, м |
Общая масса mн, кг |
Масса топлива щ, кг |
Время горения топлива, ф, с |
Длина направляющих S, м |
Коэффициент формы i |
Угол направляющих
|
Эффективная скорость струи Ue, |
|
|
0.3 |
175 |
30 |
3,5 |
2 |
1.8 |
450 |
2000 |
Таблица 2: Расчёт начальных соотношений
|
Секундный массовый расход Q, |
Реактивная сила R, Н |
Площадь миделя S, м2 |
Среднее значение коэффициента лобового сопротивления Cx |
|
|
8.5 |
17000 |
0,07 |
0.255 |
Таблица 3: Расчёт движения по направляющим
|
Скорость vд, |
Время tд, с |
|
|
18,5 |
0,22 |
Таблица 4: Расчёт активного участка
|
Скорость vа, |
Угол иа |
Высота yа, м |
Дальность xа, м |
||
|
Метод Рунге-Кутта |
337,793 |
0,555 |
326,6 |
481,07 |
|
|
Метод Эйлера |
336,641 |
0,542 |
325,47 |
478,01 |
Таблица 5: Расчёт пассивного участка
|
Скорость vп, |
Угол ип |
Высота yп, м |
Дальность xп, м |
||
|
Метод Рунге-Кутта |
193.574 |
-0,866 |
0 |
6613,48 |
|
|
Метод Эйлера |
193.251 |
-0,854 |
0 |
6596,85 |
Параметры ветра
Максимальные порывы
Число испытаний N=(100) …(500).
Процесс создания летательного аппарата опирается на предварительно разработанный его проект, то есть на процесс проектирования. Проектирование летательного аппарата включает разработку комплекта технической документации, позволяющего осуществлять его постройку и эксплуатацию.
Автоматизированным называется проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и алгоритмы его функционирования, а также представление описаний на различных языках осуществляется путём взаимодействия человека с ЭВМ.
Проектирование летательного аппарата - процесс творческий, включающий этапы определения цели проектирования, выбор варианта решения проектной задачи, инженерный анализ, направленный на детализацию намеченных вариантов решения задачи и проверку его соответствия физическим законам и другим ограничениям, и, наконец, этап принятия решения, базирующиеся на теории принятия решений.
В основе инженерного анализа лежит моделирование, то есть исследование объекта проектирования с помощью модели, которая способна дать необходимую информацию о нём. При проектировании ЛА широко используются как физические (материально реализованные), так и математические (абстрактные) модели. Физическими моделями является маке ЛА, его продувочные модели, различные стенды и т.д. Физическое моделирование даёт наиболее полное и достоверное представление об исследуемых явлениях. Однако оно зачастую связано со значительными затратами времени и материальных ресурсов и является практически единственно возможным при исследовании новых закономерностей либо непредсказуемых теоретически, либо требующих экспериментальной проверки и подтверждения каких - то гипотез.
Математическое моделирование базируется на известных закономерностях прикладных наук, используемых при проектировании и расчёте летательного аппарата. В свою очередь, его можно разделить на аналитическое и численное. Аналитическое моделирование позволяет провести исследования в наиболее общем виде и получить результаты в наглядном, удобном для анализа виде. Однако построение аналитических моделей часто связано с необходимостью существенно упрощать рассматриваемое явление, что снижает достоверность полученных результатов. Численное моделирование с помощью ЭВМ в настоящее время становится одним из основных методов исследования сложных объектов и процессов, обеспечивая высокую точность и достоверность получаемых результатов.
Курсовой проект состоит из двух частей: первая часть - исследование достоверности моделирования случайных величин с заданными законами распределения. Вторая часть представляет собой разработку компьютерной модели исследуемого летательного аппарата с учетом влияния ветра, исследование динамики движения летательного и определение чувствительности дальности к действию ветра методами численного интегрирования (Рунге - Кутта).
Расчетные соотношения:
Секундный массовый расход (Q) рассчитан по формуле:
Реактивная сила R рассчитана по формуле:
Коэффициент лобового сопротивления Cx рассчитан по формуле: , где - коэффициент лобового сопротивления эталонного ЛА.
Площадь миделя ЛА рассчитана по формуле: .
После подстановки исходных данных, соответствующих номеру варианта, в расчётные соотношения, заполняется таблица 2.
Таблица 2
|
Секундный массовый расход Q, кг/с |
Реактивная сила R, Н |
Площадь миделя S, м2 |
Среднее значение коэффициента лобового сопротивления Cx |
|
|
3,3 |
6666,7 |
0.007 |
0.255 |
Модель динамики неуправляемого ЛА с учетом влияния ветра
Движение ЛА по направляющим
Для решения системы дифференциальных уравнений движения ЛА необходимо найти скорость схода и время схода с направляющих: v и t. Направляющая считается абсолютно жесткой, неподвижной, прямолинейной. Из-за малости скорости движения пренебрегают силой лобового сопротивления, учитывают силу трения.
Примем коэффициент трения fтр=0.15 (для стали), расходом топлива при движении по направляющим пренебрегаем.
В общем случае, уравнение движения ЛА по направляющим (см рис.1):
Уравнения в проекциях оси координат направленные вдоль и перпендикулярно направляющим имеет вид:
Причем где - коэффициент трения ЛА об оси направляющих.
Перепишем уравнение в виде:
В нашем случае m=mн=const. Тогда мы имеем:
Отсюда находим
Далее вычисляем
где
С учетом получаем
Отсюда находится t0 через длину направляющей lн:
Результаты расчета движения по направляющим приведены в таблице 3.
Таблица 3
|
Скорость vд, м/с |
Время tд, с |
|
|
60.735 |
0,092 |
Активный участок
Запишем уравнение движения в векторной форме:
Проекции на касательную и нормаль к траектории уравнения движения:
Система из четырех нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка относительно четырех переменных решается численно с начальными условиями конца схода с направляющих:
Начальными условиями интегрирования системы являются конечные значения расчёта схода ЛА с направляющей: Условие окончания интегрирования является время горения топлива, т.к. так после завершения горения топлива прекращается действие реактивной силы и ЛА переходит в движение на пассивном участке.
Пассивный участок
Рассмотрим уравнения движения в проекциях на касательную и нормаль траектории:
,
,
,
Эта система уравнений интегрируется при следующих начальных условиях:
где индекс "а" обозначает конец активного участка. Конечные значения активного участка становятся начальными значениями пассивного участка. Условие окончания интегрирования: y = 0.
При расчете пассивного участка полета ЛА используется ряд допущений, а именно:
· Реактивная сила R равна нулю (R=0).
· Поверхность Земли представляется в виде бесконечной плоскости.
· Ветер считаем горизонтальным.
· Масса ЛА постоянна (=const).
Исследовательская часть
Графики распределения основных параметров при максимальных порывах ветра:
летательный аппарат параметр ветер
Отклонение дальности от номинальной.
L(W = 0 м/с) = 6613.51 м
L(W = - 15 м/с) =6294.4 м
L(W = 15 м/с) =6937.48 м
Исследование разброса значений для различного числа пусков.
|
2.612 |
31.624 |
5.624 |
58.935 |
33214.977 |
182.250 |
|
3.316 |
36.146 |
6.012 |
83.301 |
30371.413 |
174.274 |
|
2.804 |
35.890 |
5.991 |
70.933 |
22773.468 |
150.909 |
N=100
N=500
N=1000
Гистограммы распределения W(N)
N=100
N=500
N=1000
Гистограммы распределения dL(N)
N=100
N=500
N=1000
Выводы по проделанной работе
В ходе выполнения курсового проекта была построена математическая модель неуправляемого реактивного снаряда с учетом следующих допущений:
· Реактивная сила R равна нулю (R=0).
· Поверхность Земли представляется в виде бесконечной плоскости.
· Коэффициент сопротивления Cx считаем постоянным на всей траектории полёта снаряда.
· Масса ЛА при движении по направляющим и на пассивном участке постоянна (=const).
· Ветер считался горизонтальным.
· Шаг интегрирование был взят =0,01с.
По построенной математической модели была создана компьютерная модель полета снаряда, которая заключалась в написание программ реализующих методы численного интегрирования (Рунге - Кутта). В ходе вычислений были получены N - испытаний с учетом влияния ветра, распределенного по нормальному закону. По этим данным была определена чувствительность дальности к действию ветра, а так же определены математическое ожидание и дисперсия отклонения дальности от номинальной. Как видно из значений математического ожидания и графика распределения отклонения дальности распределение отклонения дальности близко к нормальному. При увеличении числа пусков математическое ожидание ветра и отклонения дальности стремится к 0, а среднеквадратичное отклонение составляет приблизительно 0,6W.
Список использованных источников
1. Шалыгин, Аркадий Сергеевич. http: // library. voenmeh. ru/cgi/irbis64r_62/cgiirbis_64. exe? Z21ID=&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullw&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=M=&S21COLORTERMS=0&S21STR=Основы статистической динамики летательных аппаратов [Текст]: учебное пособие [для вузов] / А. С. Шалыгин; Ленингр. мех. ин-т. - Л.: [б. и.], 1989. - 163 с.: граф., ил., табл. - Библиогр.: с.160-162. - Приложение: с.150-160.
2. Шалыгин, Аркадий Сергеевич. http: // library. voenmeh. ru/cgi/irbis64r_62/cgiirbis_64. exe? Z21ID=&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullw&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=M=&S21COLORTERMS=0&S21STR=Статистический анализ и моделирование динамических систем [Текст]: лабораторный практикум / А. С. Шалыгин; Ленингр. мех. ин-т. - Л.: [б. и.], 1984. - 55 с.: рис., схем., табл. - Библиогр.: с.53.
3. Шалыгин, Аркадий Сергеевич. http: // library. voenmeh. ru/cgi/irbis64r_62/cgiirbis_64. exe? Z21ID=&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullw&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=M=&S21COLORTERMS=0&S21STR=Статистические методы в динамике беспилотных летательных аппаратов [Текст]: учебное пособие для вузов / А. С. Шалыгин, И. Л. Петрова; БГТУ "ВОЕНМЕХ". - СПб.: [б. и.], 2007. - 115 с.: табл. - Библиогр.: с.113.
4. Шалыгин, Аркадий Сергеевич. http: // library. voenmeh. ru/cgi/irbis64r_62/cgiirbis_64. exe? Z21ID=&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullw&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=M=&S21COLORTERMS=0&S21STR=Прикладные методы статистического моделирования [Текст]: монография / А. С. Шалыгин, Ю. И. Палагин. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - 320 с.: граф., рис., схем., табл. - Библиогр.: с.312-318.
5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учебник для вузов Изд.6-е/ 7-е/10-е, стереотип., М., Высшая школа, 2006;
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Модель движения жесткого летательного аппарата самолетного типа. Подсистемные элементы. Модель черного ящика. Структура движения летательного аппарата. Структурная схема в зависимости от сил и моментов, действующих на модель. Классификация модели.
курсовая работа [184,4 K], добавлен 29.09.2008Разработка аналитической и имитационной модели системы по оценке точности угла стабилизации летательного аппарата. Математическое описание алгоритма и обзор программы решения уравнения моментов по изменению вектора тяги при ошибках бортовых приборов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 24.08.2016Формирование расчетной схемы летательного аппарата, его основные геометрические и аэродинамические характеристики. Расчет коэффициента сопротивления трения корпуса. Определение коэффициента сопротивления давления аппарата при нулевом угле атаки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.12.2014Классификация моделей по типу отражаемых свойств средств управления. Этапы математического моделирования. Уровни и формы математического описания для системы управления летательного аппарата. Линейная модель многомерных систем в пространстве состояний.
презентация [600,0 K], добавлен 27.10.2013Определение тепловой нагрузки аппарата, расхода пара и температуры его насыщения, режима теплообменника. Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления. Подсчет расходов на приобретение, монтаж и эксплуатацию теплообменного аппарата.
курсовая работа [544,4 K], добавлен 28.04.2015Материал детали и его свойства. Анализ и обоснование выбора получения заготовки. Разработка маршрутного описания технологического процесса. Расчет режимов резания на токарную и сверлильную операции. Определение технологической себестоимости детали.
курсовая работа [61,3 K], добавлен 11.12.2009Ознакомление с процессом создания посадочной платформы, отвечающей требованиям надёжности, удобства эксплуатации и мобильности. Рассмотрение и анализ условий для вертикального взлета беспилотного летательного аппарата. Характеристика системы торможения.
реферат [633,7 K], добавлен 09.05.2018Проект рулевого привода для малогабаритных летательных аппаратов, полет которых происходит в плотных слоях атмосферы. Технические требования к составным частям автоколебательной системы рулевого привода. Конструкции и принцип действия рулевого привода.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 10.09.2010Характеристика прототипа летательного аппарата: компоненты топлива, тяга двигателя и давление в камере сгорания. Краткие теоретические сведения о ракете Р-5, проведение термодинамического расчета двигателя. Профилирование камеры сгорания и сопла.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.10.2010Киль летательного аппарата – часть хвостового оперения самолета. Назначение, требования, и техническое описание киля. Конструктивно–силовая схема киля. Нормирование нагрузок. Проектировочные расчеты. Построение эпюр. Проектировочный расчет на прочность.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 23.01.2008Разработка документации, чертежей для сооружения аппарата с мешалкой. Характеристика основных геометрических размеров корпуса аппарата. Расчетная схема аппарата с мешалкой, его размеров. Анализ основных расчетов по основным критериям работоспособности.
курсовая работа [312,7 K], добавлен 16.12.2011Тепловой конструктивный, компоновочный, гидравлический и прочностной расчёты горизонтального кожухотрубного теплообменного аппарата. Тепловые и основные конструктивные характеристики теплообменного аппарата, гидравлические потери по ходу водяного тракта.
курсовая работа [120,4 K], добавлен 16.02.2011Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата. Определение коэффициента теплопередачи бойлера-аккумулятора. Расчет патрубков, толщины стенки аппарата, днищ и крышек, изоляции аппарата. Контрольно-измерительные и регулирующие приборы.
курсовая работа [218,3 K], добавлен 28.04.2016Назначение и область применения фальцевально-биговального аппарата. Факторы, влияющие на качество и производительность фальцовки. Устройство и принцип работы послепечатного оборудования типографии. Кинематический расчет узлов аппарата (дисковая биговка).
дипломная работа [2,7 M], добавлен 14.05.2015Методы консервирования продуктов питания. Критерии выбора аппарата для замораживания. Техническая характеристика флюидизационных аппаратов большой производительности. Выбор режима холодильной обработки. Описание устройства и принципа действия аппарата.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 28.11.2011Расчет оболочек нагруженных внутренним и внешним давлением с заданной рабочей средой и температурой, привода для механического перемешивающего устройства аппарата. Подбор фланцев, прокладок и фланцевых болтов. Определение основных элементов аппарата.
курсовая работа [326,3 K], добавлен 19.12.2010Рассмотрение общего устройства реакционного химического аппарата и выбор конструкционных материалов. Расчет стенки обечайки корпуса, рубашки, днища, отверстий аппарата исходя из условий его эксплуатации. Выбор фланцевого соединения, болтов и опоры.
курсовая работа [544,4 K], добавлен 04.08.2014Разработка конструкции химического аппарата с перемешивающими устройствами. Расчет обечаек, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость, с учетом термо-стойкости и коррозионной стойкости материала. Выбор и расчет мешалки, муфты и подшипников.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 09.09.2013Преимущества и недостатки спиральных теплообменников. Температурный режим аппарата. Средняя разность температур теплоносителей. Тепловая нагрузка аппарата. Массовый расход воды. Уточнённый расчёт теплообменного аппарата. Тепловое сопротивление стенки.
курсовая работа [43,8 K], добавлен 14.06.2012Подбор и расчёт корпусных элементов аппарата и рубашки, штуцеров и люка. Выбор, проверка прочности и жесткости фланцевых соединений. Расчёт вала и элементов мешалки. Подбор опор, построение эпюр напряжений и деформаций для корпусных элементов аппарата.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 06.03.2013
