Описание выбранного прототипа снаряда

Таблица 1: Исходные данные

Калибр     d, м	Общая масса   mн, кг	Масса топлива   ω, кг	Время горения топлива τ, с	Длина направ-ляющих S, м	Коэффициент формы   i	Угол направ-ляющих	Эффективная скорость струи Ue,
0,12		6,5	0,65		1,4	450

Таблица 2: Расчёт начальных соотношений

Секундный массовый расход Q,	Реактивная сила   R, Н	Площадь миделя     S, м2	Среднее значение коэффициента лобового сопротивления   Cx
		0.0804	0.289

Таблица 3: Расчёт движения по направляющим

Скорость vд,	Время   tд, с
22.7084	0.2202

Таблица 4: Расчёт активного участка

	Скорость vа,	Угол   θа	Высота   yа, м	Дальность   xа, м	Время   tа, с
Метод Рунге-Кутта	432.42	0.574	552.47	789.37
Метод Эйлера		0.575	565.39	807.67

Таблица 5: Расчёт пассивного участка

	Скорость vп,	Угол   θп	Высота   yп, м	Дальность   xп, м	Время   tп, с
Метод Рунге-Кутта	237.377	-0.906		10426.327	46,488
Метод Эйлера	240.461	-0.914		10884.580	47.618

Графики параметров траектории см. в приложение.

Содержание:

стр.:

1. Введение………………………………………………………………………………..4

1. Описание выбранного прототипа снаряда……………………………...5-6

2. Построение компьютерной модели расчёта

траектории неуправляемого ЛА (с заданными характеристиками)…………………7-24

1. Анализ и представление исходных данных……………………………..7

2. Модель динамики неуправляемого летательного аппарата……………8-10

1) Движение летательного аппарата по направляющим………………...8-9

2) Движение летательного аппарата на активном участке………………9

3) Движение летательного аппарата на пассивном участке……………..9-10

3. Алгоритмы численного интегрирования………………………………...10-13

4. Построение модели одного шага интегрирования

методами Эйлера и Рунге – Кутта……………………………………….13

5. Расчет одного шага методом Эйлера…………………………………….13-15

6. Расчет одного шага методом Рунге – Кутта……………………………..15-22

7. Сравнение полученных значений расчёта………………………………22

8. Расчет параметров неуправляемого летательного аппарата…………...23-24

1) Расчет движения ЛА по направляющим………………………………23

2) Расчет движения ЛА на активном участке…………………………….23

3) Расчет движения ЛА на пассивном участке…………………………...23

9. Расчет движения ЛА по параболической теории……………………….23-24

3. Исследовательская часть………………………………………………………………..24-29

4. Приложения……………………………………………………………………………...30-37

5. Список используемых источников……………………………………………………..38

Введение:

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 (матерьяльно 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 матерьяльных 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 – выбор прототипа летательного аппарата со сходными тактико – техническими характеристиками. Вторая часть представляет собой разработку компьютерной модели исследуемого летательного аппарата, исследование динамики движения летательного аппарата на различных участках траектории методами численного интегрирования (Эйлера и Рунге – Кутта) и параболической теории.

Описание выбранного прототипа снаряда

На основании полученного задания для курсового проектирования осуществляется выбор прототипа ракетной системы залпового огня. В качестве прототипа принята полевая 122-мм дивизионная реактивная система залпового огня «Град».

Полевая 122-мм реактивная система залпового огня БМ-21 «Град» на протяжении трех десятилетий является наиболее массовой боевой машиной данного класса отечественного производства. Предназначена для поражения открытой и укрытой живой силы, небронированной техники и бронетранспортеров в районе сосредоточения, артиллерийских и минометных батарей, командных пунктов и других целей. Разработка системы началась 30 мая 1960 года. Головным исполнителем системы было назначено НИИ-147; СКБ-203 делало пусковую установку; НИИ-6 твердотопливные заряды; ГСКБ-47 снаряжение боевых частей. С самого начала перед конструкторами стояла задача создания простого в изготовлении и использовании комплекса, не уступавшего зарубежным аналогам по своим техническим характеристикам. В качестве ходовой части было выбрано шасси высокой проходимости «Урал 4320» производства Уральского автомобильного завода. Для упрощения конструкции направляющих, они были изготовлены трубчатыми. В первоначальном варианте штатное положение пакета направляющих для стрельбы было поперёк продольной оси автомобиля. Первые испытательные пуски показали полную непригодность такой схемы по причине сильного раскачивания платформы после старта первых снарядов и снижения точности стрельбы.

Кроме поворота направляющих была усилена подвеска и приняты меры для стабилизации кузова. Теперь стрельба (как одиночными снарядами, так и залпом) стала возможна не только строго по продольной оси автомобиля, но и под острым углом к ней. Две опытные установки «Град» прошли заводские испытания в конце 1961 года. С 1 марта по 1 мая 1962 года в Ленинградском Военном округе прошли Государственные полигонно - войсковые испытания комплекса «Град». Система «Град» была принята на вооружение 28 марта 1963 г. Сдача серийных образцов «Града» была начата в 1964 году. В 90-х годах к «Граду» были созданы принципиально новые образцы боеприпасов. Кроме того, ведутся работы по модернизации боевой машины БМ-21. Наиболее важное направление ее модернизации замена пакета направляющих труб из металла на два моноблока одноразовых транспортно - пусковых контейнеров (ТПК), изготавливаемых из полимерных композитных материалов. Они устанавливаются на боевую машину с помощью специальной дополнительной переходной рамы. В этом случае перезаряжание боевых машин производится с помощью грузоподъемных средств. Время заряжания сокращается до 5 минут.

Состав БМ-21 состоит из: ПУ, Шасси - Урал-375, Артиллерийская часть состоит из 40 направляющих, образующих пакет: четыре ряда по 10 труб в каждом. Труба предназначена для направления полета снаряда, а также для его транспортировки. Калибр трубы 122,4 мм, длина 3 м. Наведение пакета труб в вертикальной и горизонтальной плоскостях производится с помощью электропривода. Старт всех 40 снарядов проходит в течение 20 секунд. Снаряд имеет предохранитель, взводящий взрыватель после удаления выстеленного снаряда на 150-400 м. Установка имеет возможность дистанционного управления наведением и стрельбой с выносного пульта на расстоянии до 50 метров. Перевод системы из походного положения в боевое занимает 3,5 минуты. Наведение в вертикальной и горизонтальной плоскости производится с помощью электропривода и прицела по типу артиллерийского. Запуск сорока снарядов занимает двадцать секунд. Стабилизация снарядов в полете комбинированная: как за счет стабилизаторов, складывающихся при установке в направляющие, так и за счет гироскопического эффекта, возникающего при вращении снаряда во время полета к цели. Лопасти стабилизатора, расположенные в хвосте снаряда, установлены под углом к направлению полёта. Они выполнены складывающимися. Для инициирования вращения снаряда на корпусе выполнен штифт, продвигающийся по спиральному пазу в направляющей.

Основными типами боеприпасов являются: осколочно-фугасный снаряд 9М21ОФ, осколочно-фугасный снаряд 9М28Ф или 9М22У, комплект из семи снарядов 9М519-1...7 для создания радиопомех, снаряд с кассетной головной частью 3М16 для дистанционной постановки противопехотных мин, снаряд с кассетной головной частью 9М28К для дистанционной постановки противотанковых мин. Возможна также стрельба химическими снарядами 9M21, реактивными дымовыми снарядами массой 66 кг на дальность до 20,6 км, а также осветительными снарядами, освещающими на местности круг диаметром 1000 м с. высоты 450-500 м. в течение 90 секунд. Высокие динамические качества и проходимость позволяют эффективно использовать комплекс «Град» совместно с бронетанковой техникой как на марше, так и на передовых позициях во время проведения боевых операций. Дизельный двигатель мощностью 176 кВт, шины повышенной проходимости с центральной системой регулировки давления позволяют этой системе залпового огня не только не уступать в мобильности другим войсковым транспортным средствам и боевым машинам, но и превосходить их. Без преувеличения можно сказать, что и сегодня «Град» является самой эффективной системой залпового огня для комплексов калибра 100-152 см.

Испытания и эксплуатация. Также была создана легкая установка ракетной системы залпового огня БМ-21В на шасси автомобиля ГАЗ-66Б, в которой число 122-мм труб было уменьшено с 40 до 12, по сравнению с РСЗО «Град» на шасси «Урала-375». В 1966 году началось проектирование корабельного варианта «Града». Корабельный комплекс получил название «Град-М» А-215. Он включает в себя пусковую установку, приборы управления стрельбой и дальномерное визирное устройство с лазерным дальномером. Пакет с 40 направляющими был полностью унифицирован с армейской боевой машиной БМ-21. Корабельные испытания комплекса А-215 были проведены на Балтике с 20 марта по 7 мая 1972 года на большом десантном корабле БДК-104 (проект 1171). Испытания выявили ряд конструктивных недостатков в системах заряжания и наведения, в лазерном дальномере и др. После нескольких этапов доработки и испытания комплекс А-215 в 1978 году был принят на вооружение десантных кораблей.

В 80-х годах «Град» модифицировали для борьбы с подводными диверсантами (боевыми пловцами) и сверхмалыми подводными лодками. В арабских странах артиллерийскую часть «Града», сократив число труб до 30, устанавливали на различные шасси - от советских автомобилей ЗИЛ-131 до японских ISUZU. В 70-90 гг. комплекс «Град» успешно применялся в самых различных климатических условиях: в Азии. Африке и Латинской Америке, а также в России во время боевых действий в Чечне, причем в последнем случае с обеих сторон.

Технические характеристики:

Экипаж	6 человек
Калибр	122 мм.
Количество направляющих
Вес в боевом положении	13700 кг.
Масса снаряда (НУР)	66 кг.
Дальность стрельбы (max)	21 км.
Площадь поражения одним залпом	около 21 га.
Время полного залпа	около 20 сек.
Боекомплект	штатный – 3 залпа