Расчетное обоснование выбора парашютной системы
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
В°льной плотности Н(у) представляется следующим образом:
СА-64:H(y) = (1 - 2.26 10-5y*)4.247 при у < 11 000 м.
При вычислении в дальнейшем характеристик движения изделия на воздушном участке траектории эти изменения протности с высотой будут учитываться.
.2 Алгоритм решения задачи движения объекта на воздушном участке траектории
На начальной стадии проектирования, когда многих исходных данных еще не имеется, а требуется знать хотя бы приближенные значения условий приводнения, применяют приближенный метод решения задачи движения системы "груз-парашют".
Метод заключается в том, что систему заменяют материальной точкой, масса которой равна массе груза и парашюта, сила аэродинамического сопротивления равна сумме сопротивлений груза и парашюта. Кроме того, рассматривается движение в вертикальной плоскости при отсутствии ветра.
В этом случае уравнения движения системы принимают вид:
В этих уравнениях:
m - суммарная масса груза и парашюта;
V - скорость движения;
X - сила лобового сопротивления;
q - угол наклона траектории;
x, y - координаты траектории.
В выписанных уравнениях следует учитывать переменность плотности воздуха и зависимость коэффициента лобового сопротивления от числа Маха.
Естественно, уравнения решаются численным методом, причем здесь имеется возможность оценить влияние тормозного парашюта.
Алгоритм решения задачи состоит в следующем:
) Ввод исходных данных
-параметры груза: масса, площадь миделевого сечения, коэффициент лобового сопротивления при нулевом угле атаки и нулевом числе Маха;
-условия постановки: высота сбрасывания, скорость сбрасывания, начальный угол наклона траектории;
-параметры парашютной системы: площадь и коэффициент сопротивления тормозного парашюта, высоту раскрытия тормозного парашюта.
) Решение уравнений движения системы одним из численных методов. На каждом шаге интегрирования определяются характеристики движения (скорость, координаты траектории, угол наклона касательной к траектории к горизонту), а также изменение внешних условий (плотность воздуха), коэффициента сопротивления. Останов программы должен произойти, когда высота достигнет нулевого значения.
Представленный приближенный метод обладает существенной простотой и, в то же время, позволяет получить достаточно точные результаты, на основании которых можно судить о баллистических свойствах исследуемой системы груз-парашют.
.3 Возникающие перегрузки при раскрытии парашюта
После отделения буя от носителя начинается процесс наполнения парашюта. Этот процесс характеризуется большой динамичностью и сложностью математического описания. Имеется ряд приближенных методов, позволяющих с той или иной точностью описать процесс наполнения. Все они основаны на том, что процесс кратковременен и за время его протекания скорость системы груз-парашют изменяется незначительно.
На данном этапе проектирования нет необходимости исследовать этот процесс. Более важным является определение перегрузок, возникающих при раскрытии парашюта. Эту перегрузку можно найти через отношение действующих на объект сил к его весу. Так, перегрузка вдоль продольной оси найдется из:
,
где Q - сила лобового сопротивления;
m - масса изделия;
q - угол наклона траектории.
Обычно коэффициент перегрузки достигает значений несколько десятков (50 - 100). В нашем случае значения перегрузок ограничены и к вопросу их определения следует относиться серьезно.
Разработанная вычислительная программа определения внешнебаллистических характеристик движения позволяет определять коэффициент перегрузки на каждом шаге интегрирования, а также находить его максимальное значение.
Проведенные расчеты показали, что если открывать парашют сразу после отделения изделия от самолета, то возникают недопустимо большие перегрузки. Чтобы избежать этого необходимо каким-то образом в момент раскрытия парашюта снизить скорость объекта. Этого можно добиться двумя путями.
Первый из них состоит в том, что открывать тормозной парашют следует на такой высоте, где скорость изделия заметно уменьшится за счет аэродинамического сопротивления самого изделия. Путем использования специальных жестких стабилизаторов можно изменять аэродинамическое сопротивление в достаточно широком диапазоне.
Второй способ состоит в том, что используется двухступенчатая парашютная система. Основной участок траектории изделие движется с небольшим стабилизирующим парашютом, который обеспечивает устойчивость на траектории и, в тоже время, замедляет скорость движения. Тормозной парашют раскрывается на высоте, где скорость существенно меньше, чем при отделении от самолета. В таблице 3. приведены максимальные значения коэффициентов перегрузки при использовании жестких стабилизаторов и при раскрытии тормозного парашюта на различных высотах. Расчеты проводились для случая постановки изделия с высоты 400 м со скоростью 209 м/с. Площадь тормозного парашюта принималась равной 1,7 м2, а его коэффициент аэродинамического сопротивления Ср = 0,55. Коэффициент лобового сопротивления изделия С0 отнесен к площади миделевого сечения. Из приведенных данных видно, что при открытии парашюта сразу после отделения от самолета система испытывает большие перегрузки, однако если открытие парашюта происходит несколько позже, т. е. когда скорость объекта снизитс