Использование специальной вставки для получения по таблицам интересующих зависимостей.
В Excel, кроме обычного режима копирования, можно применять копирование значений в режиме «Специальная вставка» (Правка → Специальная вставка). Выбор опции значений позволяет выполненный расчет сохранить в новом блоке для последующего использования. Таким образом, таблица расчета просчитывается многократно с разными значениями параметров, а результаты расчетов копируем в специальную таблицу результатов с целью последующей обработки.
Таблица 1. Вид таблицы Excel для оптимизации массы топлива отдельных степеням ЛА
Название |
Обозначение |
Значение |
Размерность |
Масса топлива ступени 1 |
mт1 |
21924,68437 |
кг |
Масса топлива ступени 2 |
mт2 |
10426,11662 |
кг |
Масса топлива ступени 3 |
mт3 |
3181,712457 |
кг |
Плотность топлива ступени 1 |
ρт1 |
1200 |
кг/м3 |
Плотность топлива ступени 2 |
ρт2 |
1300 |
кг/м3 |
Плотность топлива ступени 3 |
ρт3 |
1400 |
кг/м3 |
Удельный импульс ступени 1 |
Iуд1 |
2500 |
м/с |
Удельный импульс ступени 2 |
Iуд2 |
2600 |
м/с |
Удельный импульс ступени 3 |
Iуд3 |
2700 |
м/с |
Плотность конструктивных материалов ступени 1 |
ρконсм1 |
2500 |
кг/м3 |
Плотность конструктивных материалов ступени 2 |
ρконсм2 |
2300 |
кг/м3 |
Плотность конструктивных материалов ступени 3 |
ρконсм3 |
2300 |
кг/м3 |
Объём ступени 1 |
V1 |
18,27057031 |
м3 |
Объём ступени 2 |
V2 |
8,020089704 |
м3 |
Объём ступени 3 |
V3 |
2,272651755 |
м3 |
Масса конструкции ступени 1 |
mконс1 |
2283,821289 |
кг |
Масса конструкции ступени 2 |
mконс2 |
922,310316 |
кг |
Масса конструкции ступени 3 |
mконс3 |
261,3549519 |
кг |
Коэффициент α1 |
α1 |
0,05 |
|
Коэффициент α2 |
α2 |
0,05 |
|
Коэффициент α3 |
α3 |
0,05 |
|
Масса начальная ступени 1 |
mнач1 |
40000 |
кг |
Масса начальная ступени 2 |
mнач2 |
15791,49434 |
кг |
Масса начальная ступени 3 |
mнач3 |
4443,067409 |
кг |
Масса конечная ступени 1 |
mкон1 |
18075,31563 |
кг |
Масса конечная ступени 2 |
mкон2 |
5365,377725 |
кг |
Масса конечная ступени 3 |
mкон3 |
1261,354952 |
кг |
Масса полезной нагрузки |
mпн |
1000 |
кг |
Начальная масса ЛА |
mЛА |
40000 |
кг |
Приращение скорости ступени 1 |
ΔV1 |
1985,83056 |
м/с |
Приращение скорости ступени 2 |
ΔV2 |
2806,712176 |
м/с |
Приращение скорости ступени 3 |
ΔV3 |
3399,727934 |
м/с |
Конечная скорость |
Vкон |
8192,27067 |
м/с |
Таблица 2. Вид таблицы Excel для оптимизации массы топлива отдельных степеням ЛА
Название |
Обозначение |
Значение |
Размерность |
Масса топлива ступени 1 |
mт1 |
21924,6843705496 |
кг |
Масса топлива ступени 2 |
mт2 |
10426,116615661 |
кг |
Масса топлива ступени 3 |
mт3 |
3181,71245731666 |
кг |
Плотность топлива ступени 1 |
ρт1 |
1200 |
кг/м3 |
Плотность топлива ступени 2 |
ρт2 |
1300 |
кг/м3 |
Плотность топлива ступени 3 |
ρт3 |
1400 |
кг/м3 |
Удельный импульс ступени 1 |
Iуд1 |
2500 |
м/с |
Удельный импульс ступени 2 |
Iуд2 |
2600 |
м/с |
Удельный импульс ступени 3 |
Iуд3 |
2700 |
м/с |
Плотность конструктивных материалов ступени 1 |
ρконсм1 |
2500 |
кг/м3 |
Плотность конструктивных материалов ступени 2 |
ρконсм2 |
2300 |
кг/м3 |
Плотность конструктивных материалов ступени 3 |
ρконсм3 |
2300 |
кг/м3 |
Объём ступени 1 |
V1 |
=mт1/ρт1 |
м3 |
Объём ступени 2 |
V2 |
=mт2/ρт2 |
м3 |
Объём ступени 3 |
V3 |
=mт3/ρт3 |
м3 |
Масса конструкции ступени 1 |
mконс1 |
=V_1*ρконсм1*α1 |
кг |
Масса конструкции ступени 2 |
mконс2 |
=V_2*ρконсм2*α2 |
кг |
Масса конструкции ступени 3 |
mконс3 |
=V_3*ρконсм3*α3 |
кг |
Коэффициент α1 |
α1 |
0,05 |
|
Коэффициент α2 |
α2 |
0,05 |
|
Коэффициент α3 |
α3 |
0,05 |
|
Масса начальная ступени 1 |
mнач1 |
=mкон1+mт1 |
кг |
Масса начальная ступени 2 |
mнач2 |
=mкон2+mт2 |
кг |
Масса начальная ступени 3 |
mнач3 |
=mкон3+mт3 |
кг |
Масса конечная ступени 1 |
mкон1 |
=mнач2+mконс1 |
кг |
Масса конечная ступени 2 |
mкон2 |
=mнач3+mконс2 |
кг |
Масса конечная ступени 3 |
mкон3 |
=mпн+mконс3 |
кг |
Масса полезной нагрузки |
mпн |
1000 |
кг |
Начальная масса ЛА |
mЛА |
40000 |
кг |
Приращение скорости ступени 1 |
ΔV1 |
=Iуд1*LN(mнач1/mкон1) |
м/с |
Приращение скорости ступени 2 |
ΔV2 |
=Iуд2*LN(mнач2/mкон2) |
м/с |
Приращение скорости ступени 3 |
ΔV3 |
=Iуд3*LN(mнач3/mкон3) |
м/с |
Конечная скорость |
Vкон |
=ΔV1+ΔV2+ΔV3 |
м/с |
|
|
|
|
Запускаем программу оптимизации с ограничением , .
Сформируем зависимости для дальности полета (конечная скорость) от свойств используемых материалов и топлив
Расчет выполняем расчеты оптимального варианта для каждой плотности топлива 1 ступени из следующего списка: 1200,1300,1400,1500,1600 кг/м3 . Каждый вариант расчета сводим посредством специальной вставки в результирующую таблицу, вид которой представлен в табл.3.
Расчет выполняем расчеты оптимального варианта для каждой плотность конструкционного материла из следующего списка: 2500,3000,3500,4000,4500 кг/м3. Каждый вариант расчета сводим посредством специальной вставки в результирующую таблицу, вид которой представлен в табл.4.
По данным таблиц 3 и 4 формируются графические зависимости для скорости ЛА в точке бросания и массы топлива на отдельных ступенях при оптимальном распределении массы топлива по отдельным ступеням ЛА для различных значениях плотности топлива 1 ступени и плотности конструкционных материалов 1 ступени ЛА. На рис.1-4 представлены полученные завимсимости.
В таблице 5 представлены варианты выполняемых студентом расчетов с соответсвии с порядковым номером с списке студенческой групп.
Данные расчетов представляются в форме таблиц и графических зависимостей.т