Метод определения проектных параметров системы «упругий летательный аппарат - пусковое устройство» при подводном старте
Автор: Степанов Владимир Викторович
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 4 т.15, 2015 года.
Бесплатный доступ
В работе разработан метод определения проектных параметров системы «упругий летательный аппарат - пусковое устройство» при подводном старте, учитывающий упругость корпуса летательного аппарата. В процессе движения летательного аппарата в пусковом устройстве происходит его нестационарное взаимодействие с водой и упругими элементами системы амортизации пускового устройства. Учет упругих колебаний корпуса летательного аппарата в воде представляет собой сложную междисциплинарную задачу вследствие физической разнородности системы «упругий летательный аппарат - вода» и отсутствия унифицированного математического аппарата для комплексного описания ее поведения. На основе применения метода потенциала простого слоя и представления корпуса летательного аппарата в виде свободной балки получены зависимости для определения коэффициентов гидродинамических сил, действующих на упругий летательный аппарат. Для описания динамики летательного аппарата при движении в пусковом устройстве представлена система дифференциальных уравнений. Результаты решения системы дифференциальных уравнений используются для определения распределения внутренних силовых факторов по оси летательного аппарата и динамических сил, действующих на пусковое устройство, а также для определения кратчайших расстояний между летательным аппаратом и пусковым устройством при старте. Демонстрируются сравнительные результаты расчета обжатия элемента амортизации пускового устройства с учетом и без учета упругости корпуса летательного аппарата. Разработанный метод позволяет более точно определять нагрузки, действующие на летательный аппарат, и перемещения относительно пускового устройства, что необходимо при разработке новых конструкций летательных аппаратов и пусковых устройств, обладающих минимальной массой и габаритами.
Летательный аппарат, пусковое устройство, упругость, подводный старт, гидродинамические силы
Короткий адрес: https://sciup.org/147151702
IDR: 147151702 | УДК: 629.76.085.5 | DOI: 10.14529/engin150402
Method for design parameters determination of the system “elastic aircraft - the launcher” at the underwater start
In this paper we developed a method for determining the design parameters of the system “aircraft - launcher”, taking into account the elasticity of the airframe. During the movement of the aircraft in the launcher, the aircraft interacts with water and elastic elements of the launcher’s amortization system. Accounting of the airframe’s elastic vibrations in water is a complex, interdisciplinary task, due to the physical diversity of the system “elastic aircraft - water” and the lack of the unified mathematical apparatus which describe the complexity of its behavior. Using the method of the simple layer potential and submitting the airframe in the form of a free beam, we have got the dependences for determining the coefficients of hydrodynamic forces acting on the elastic aircraft. To describe the dynamics of the aircraft motion in the launcher, we’ve got the system of differential equations. The results of the system of differential equations solutions are used to determine the distribution of internal force factors on aircraft axis and the dynamic forces influencing the launcher, and as well as determine the shortest distance between the aircraft and the launcher at startup. The paper presents the comparative results of the calculation of compression element launcher’s amortization with and without the elastic airframe. The presented method allows to more accurately determine the load, acting on the aircraft, and movement relative to the launcher, which is necessary for the development of new designs of aircraft and launchers with minimal weight and size.
Список литературы Метод определения проектных параметров системы «упругий летательный аппарат - пусковое устройство» при подводном старте
- Светлицкий, В.А. Динамика старта летательных аппаратов/В.А. Светлицкий. -М.: Наука, 1986. -280 с.
- Щеглов, Г.А. Исследование динамики опор упругого элемента выдвигаемого в плоскопараллельный поток/Г.А. Щеглов//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». -2008. -№ 4. -С. 48-58.
- Щеглов, Г.А. Исследование переходных процессов при выходе гладких упругозакрепленных тел в плоскопараллельный поток движущейся жидкости/Г.А. Щеглов//Аэрокосмические технологии 2004-2007: сб. тр. Всерос. и Междунар. науч.-техн. конф. -М., 2008. -С. 536-545.
- Щеглов, Г.А. Численный метод для моделирования гидроупругой динамики старта двухсредного летательного аппарата/Г.А. Щеглов//Аэрокосмические технологии 2004-2007: сб. тр. Всерос. и Междунар. науч.-техн. конф. -М., 2008. -С. 363-366.
- Щеглов, Г.А. Исследование гидроупругой динамики выдвижения тела в поток из-за преграды/Г.А. Щеглов//Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: материалы XV междунар. симп. -М., 2010. -Т. 1. -С. 183-184.
- Review of hydroelasticity theories for global response of marine structures/X.-J. Chen, Y.-S. Wu, W.-C. Cui, J.J. Jesen//Ocean Engineering. -2006. -Vol. 33. -P. 439-457. DOI: DOI: 10.1016/j.oceaneng.2004.04.010
- Hirdaris, S.E. Two-and three-dimensional hydroelastic modelling of a bulker in regular waves/S.E. Hirdaris, W.G. Price, P. Temarel//Marine Structures. -2003. -Vol. 16. -P. 627-658. DOI: DOI: 10.1016/j.marstruc.2004.01.005
- Wang, S. Computationally efficient techniques in the hydroelasticity analysis of very large floating structures/S. Wang, R.C. Ertekin, H.R. Riggs/Computers and Structures, 1997. -P. 603-610. DOI: DOI: 10.1016/S0045-7949(96)00268-4
- Huang, L.L. The hydrostatic stiffness of flexible floating structures for linear hydroelasticity/L.L. Huang, H.R. Riggs//Marine Structures. -2000. -Vol. 13. -P. 91-106. DOI: DOI: 10.1016/S0951-8339(00)00007-1
- Бишоп, Р. Гидроупругость судов/Р. Бишоп, У. Прайс. -Л.: Судостроение, 1983. -384 с.
- Numerical simulations of vortex-induced vibration on flexible cylinders/С.T. Yamamoto, J.R. Meneghini, F. Saltara et al.//Journal of Fluids and Structures. -2004. -Vol. 19. -P. 467-489. DOI: DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2004.01.004
- Jauvtis, N. Vortex-Induced vibration of a cylinder with two degrees of freedom/N. Jauvtis, C.H.K. Williamson//Journal of Fluids and Structures. -2003, Vol. 17. -P. 1035-1042. DOI: DOI: 10.1016/S0889-9746(03)00051-3
- Щеглов, Г.А. Анализ гидроупругой динамики незакрепленной балки при пространственном обтекании/Г.А. Щеглов, С.А. Кроткий//Методы дискретных особенностей в задачах математической физики: тр. XIV междунар. симп. -Харьков; Херсон, 2009. -Ч. 1. -С. 106-109.
- Морозов, В.И. Математическое моделирование сложных аэроупругих систем/В.И. Морозов, А.Т. Пономарев, О.В. Рысев. -М.: Физматлит, 1995. -736 с.
- Аэрогидроупругость конструкций/А.Г. Горшков, В.И. Морозов, А.Т. Пономарев, Ф.Н. Шклярук. -М.: Физматлит, 2000. -592 с.
- Дегтярь, В.Г. Метод расчета гидродинамики и динамики старта подводного аппарата с учетом упругих колебаний его корпуса/В.Г. Дегтярь, В.И. Пегов, В.В. Степанов//Вестник Концерна ПВО «Алмаз -Антей». -2015. -№ 1. -С. 49-54.
- Пегов, В.И. Анализ гидродинамических сил, обусловленных эффектами гидроупругости/В.И. Пегов, В.В. Степанов, И.Ю. Мошкин//Механика и процессы управления: материалы XXXXIV Всерос. симп. -М.: РАН, 2014. -С. 134-143.
- Фершинг, Г. Основы аэроупругости/Г. Фершинг; пер.с нем. К.Ф. Плитта; под ред. Г.М. Фомина. -М.: Машиностроение, 1984. -600 с.
- Дегтярь, В.Г. Гидродинамика подводного старта ракет/В.Г. Дегтярь, В.И. Пегов. -М.: Машиностроение/Машиностроение -Полет, 2009. -448 с.
- Rattayya, J.V. Potential Flow about Bodies of Revolution with Mixed Boundary Conditions-Cross Flow/J.V. Rattayya, J.A. Brosseau, M.A. Chisholm//Hydronautics. -1981. -Vol. 15. -P. 81-89.
