Проектирование СК СН
ЧАСТЬ 1
Построение графика изменения продольной силы, действующей на полузамкнутую цилиндрическую полость (ПЦП) в зависимости от высоты подъема ракеты Q(Y), а также в зависимости от времени подъема Q(t) при строго вертикальном движении ракеты (без поперечного смещения по оси Х). Ракета из ПЦП вылетает под действием давления, создаваемого ПАДом, и на определенной высоте от среза ПЦП () запускается двигательная установка (ДУ) ракеты. При этом высотой запуска ДУ в программе (HVDU) считается расстояние между срезом ПЦП и положением центра масс ракеты Lcm (положение центра масс принимается равным 10 м), HVDU=Lcm+. Считается, что ракета движется равномерно от высоты запуска ДУ (HVDU) до максимальной заданной высоты (Lmax) за время подъема Tpod, с. При этом тяга двигателя R, которая определяется в программе автоматически, исходя из параметров струи на срезе сопла и диаметра сопла, считается во все время движения постоянной и равной максимальному значению.
Исходными данными считаются следующие (окна 1-3):
1. Исходные данные струи, 1 окно (параметры, постоянные для всех частей ЛР)
Параметры струи
1. Число Маха
2. Угол полураствора сопла
3. Давление на срезе сопла
Остальные параметры (показатель адиабаты на срезе сопла и др.) берутся равными, приведенными ниже.
1 окно
(
Число Маха …
Угол полураствора, градус …
Давление на срезе сопла, ата ...
Показатель адиабаты на срезе сопла 1.1900
Газовая постоянная на срезе сопла, дж/(кг K) 360.0000
Диаметр на срезе сопла, м 1.0000
Температура торможения на срезе, K 2000.0000
Показатель адиабаты заторможенного газа 1.1900
Газовая постоянная заторможенного газа, дж/(кг K) 360.0000
Температура стехиометрическая, K 2500.0000
Показатель адиабаты стехиометрический 1.2500
Газовая постоянная стехиометрическая, дж/(кг K) 360.0000
Относительная концентрация п.с. стехиометрическая .3600
Давление окружающей среды, ата 1.0000
Температура окружающей среды, K 293.0000
Показатель адиабаты окружающей среды 1.4000
Газовая постоянная окружающей среды, дж/(кг K) 287.0000
)
2. Исходные данные полости, 2 окно (параметры, постоянные для всех частей ЛР)
1. Диаметр полости Dpk, м (2 м)
2. Длина полости Lpk, м (20 м)
3. Диаметр днища Ddn, м = диаметр полости (2 м)
4. Угол установки Alfa_pk, град (900)
2 окно
(
Исходные данные полости
Диаметр полости Dpk, м 2.0000
Длина полости Lpk, м 20.0000
Диаметр днища Ddn, м 2.0000
Угол установки Alfa_pk, град. 90.0000
)
3. Параметры изделия, 3 окно
1. Высота запуска ДУ , при этом в программе в соответствующее поле вбивается значение HVDU=Lcm+;
2. Положение ЦМ Lcm (10 м) (постоянно для всех частей);
3. Максимальная высота подъема ракеты Lmax от среза контейнера, т.е. расстояние, пройденное ракетой от (HVDU=Lcm+) до максимальной высоты подъема Lmax, при этом Lmax = Lmax +Lcm, т.е. с учетом положения центра масс ракеты;
4. Тяга максимальная и постоянная на всей траектории движения ракеты;
5. Время подъема 1,9 с.
3 окно
(
Параметры изделия
Высота запуска ДУ, м …
Положение ЦМ, м 10.0000
)
4. Траектория, 4 окно
Высота запуска ДУ (HVDU), заданная в третьем окне, автоматически отображается в четвертом окне во втором столбце (Y,м) в самой верхней ячейке.
Необходимо графики построить по 20 точкам, т.е. разбить высоту и время подъема на 19 интервалов (от 0 до 1,9 с с шагом 0,1 с и соответствующую этим временам высоту подъема Y от HVDU до Lmax ), но так как в четвертом окне всего 10 строк, то необходимо провести две серии расчетов (от 0 до 0,9 с – первая серия расчетов, при этом ракета поднимается на половину высоты, а затем во второй серии расчетов – от 1,0 с до 1,9 с, ракета поднимает до максимальной высоты).
В четвертом окне надо в 10 точках ввести в первом столбце (T,с) дискретно время с шагом 0,1 с (от 0 до 0,9 с – первая серия расчетов, а затем во второй серии расчетов – от 1,0 с до 1,9 с), во втором столбце (Y,м) ввести, разбив на приблизительно равные интервалы, высоту подъема от верхнего среза ПЦП (от HVDU до Lmax). В третьем столбце – боковое смещение ракеты Х,м забить нули, а также забить нули в 4 и 5 столбцах.
5. Диаграмма работы ДУ, 5 окно
В пятом окне в каждый момент времени тяга R,т должна быть постоянна и равна максимальному значению (проверить, чтобы автоматически определенная тяга в поле «Предельная тяга» была введена в остальные десять полей в соответствующем столбце «R,т»).
Провести расчет (меню «Расчет» -> «Нагрузок»). Привести таблицы результатов (меню «Результаты» -> «Таблицы») и построить по ним графики Q(t), Q(Y). Из таблицы результатов один раз в работе привести пункты «Параметры струи», «Параметры изделия», «Параметры полости», чтобы можно было проверить правильность ввода исходных данных.
ЧАСТЬ 2
Построение графика изменения продольной Q(X) и поперечной P(X) сил, действующих на ПЦП, в зависимости от бокового смещения ракеты по Х (от -1,5 и до +1,5 м) на разных высотах. Считается, что ракета на заданной высоте (задается несколько высот ) смещается с постоянной скоростью от центрального положения вправо и влево по Х от 0 до 1,5 м за время от 0 до 0,9 с (положение ракеты по Х в каждый момент времени задается по 10 точкам). Формально надо провести две серии расчетов смещения ракеты по Х: от 0…+1,5 м и 0…-1,5, но фактически проводится одна серия расчетов от 0…+1,5 м, подробнее – см. ниже. Тяга ДУ принимается постоянной и равной максимальной.
Исходными данными считаются:
1. Боковое смещение ракеты по Х от -1,5 до 1,5 м;
2. Время смещения от 0 до 0,9 с (за это время ракета смещается от 0 до +1,5 м);
3. Высота положения ракеты от среза ПЦП, на котором происходит смешение. Задается 3 значения высоты запуска ДУ, в программе вводится соответствующее HVDU=Lcm+.
Первые два окна программы остаются без изменения.
В третьем окне задается высота запуска ДУ (HVDU= Lcm+) из задания.
В четвертом окне «Траектория» в столбце T,c задается время с шагом 0,1 с от 0 до 0,9 с; в столбце Y,м вводится заданная высота запуска (постоянная во всем столбце); в столбце X,м вводится боковое смещение ракеты, соответствующее данному моменту времени (от 0 до +1,5м с приблизительно равным шагом: 0 с – 0 м, 0,1 с – 0,15 м, 0,2 с – 0,35 м, … , 0,9 с – 1,5 м, в идеале шаг по X равен 1,5/9=0,1666); в 4 и 5 столбцах по-прежнему забиваются нули.
Пятое окно остается без изменения: тяга постоянна и равна максимальному значению (проверить, чтобы тяга не поменялась).
Для смещения ракеты от 0 до -1,5 м надо после проведения расчета скопировать таблицу результатов и в нее добавить вручную значения смещений по Х со знаком «минус» и к поперечной силе P(X) также добавить знак «минус».
Провести расчет для 3 заданных высот положения ракеты над ПЦП. Привести таблицы результатов и графики Q(X), P(X) для каждой высоты положения ракеты над срезом ПЦП (на графиках Q(X), P(X) должно быть по 3 кривых, соответствующим разным высотам запуска ДУ).
3 ЧАСТЬ
Целью 3 части (она состоит из двух пунктов) является построение графиков изменения продольной силы Q(Y), Q(t), графиков изменения высоты подъема ракеты Y(t); для второго пункта – также график изменения тяги двигателя R(t) (см. ниже) при:
1. равноускоренном движении ракеты с постоянной максимальной тягой (первый пункт)
2. неравноускоренном движении ракеты (второй пункт)
за время работы двигателя .
Исходными данными являются:
Пункт 1.
Для первого пункта (равноускоренное движение) масса ракеты не нужна.
, , , , ,
. (*)
при , (1)
где ускорение a вычисляется по (*).
В третьем окне ввести высоту запуска ДУ HVDU=Lcm+. Разбить τ на равные интервалы от 0 до τ (интервал равен τ/19) (20 точек, 2 серии по 10 точек, от 0 до τ/2 – первая серия и от (τ/2+τ/19) до τ), в четвертом окне ввести соответствующие моменты времени в столбец T,c, в столбец Y,м ввести соответствующие моментам времени высоты подъема ракеты, посчитанные по (1), в остальных столбцах забить 0, в пятом окне ввести значения тяги, равные максимальному значению.
Провести расчет. Привести таблицы результатов. Построить графики Q(t), Q(Y), Y(t).
Пункт 2.
Тяга двигателя изменяется по следующему закону:
, (2)
ускорение ракеты:
.
Дважды проинтегрировав , найдем и .
,
. (3)
Здесь – максимальное значение тяги.
В третьем окне ввести высоту запуска ДУ HVDU=Lcm+, аналогично разбить на равные интервалы (20 точек, 2 серии расчетов по 10 точек), в четвертом окне ввести соответствующие моменты времени в столбец T,c, в столбец Y,м ввести соответствующие моментам времени высоты подъема ракеты, посчитанные по (3), в остальных столбцах забить 0. В пятом окне соответствующим моментам времени ввести соответствующие значения тяги, посчитанные по (2).
Провести расчет. Привести таблицы результатов. Построить графики Q(t), Q(Y), Y(t), R(t).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.