Введение - Исследование рассеивания неуправляемого летательного аппарата

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.

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 нем. При проектировании ЛА широко используются как физические (материально реализованные), так и математические (абстрактные) модели. Физическими моделями является макеты ЛА, его продувочные модели, различные стенды и т. д. Физическое моделирование дает 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-либо гипотез.

Математическое моделирование базируется на известных закономерностях прикладных наук, используемых при проектировании и расчете 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.

Целью данной курсовой работы является разработка компьютерной модели исследуемого летательного аппарата с учетом турбулентности атмосферы, исследование динамики движения летательного и определение чувствительности дальности полета БПЛА к действию ветра.

Беспилотный летательный турбулентность атмосфера

Модель динамики неуправляемого ЛА с учетом турбулентности атмосферы

В общем случае, траектория полета неуправляемого ЛА состоит из следующих участков:

    * Движение по направляющим; * Активный участок; * Пассивный участок.

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 расчетные соотношения, заполняется таблица 2.

Таблица 2

Секундный массовый расход Q, кг/с

Реактивная сила R, H

Площадь Миделя S, м2

Среднее значение коэффициента лобового сопротивления Cx

10

20000

0.0113

0.255

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

60.734

0.092

Активный участок

Запишем уравнение движения в векторной форме:

Проекции на касательную и нормаль к траектории уравнения движения:

=V-W

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 расчета схода ЛА с направляющей: Условие окончания интегрирования является время горения топлива, т. к. после завершения горения топлива прекращается действие реактивной силы и ЛА переходит в движение на пассивном участке.

Похожие статьи




Введение - Исследование рассеивания неуправляемого летательного аппарата

Предыдущая | Следующая