книги из ГПНТБ / Величко К.Ф. Основы теории полета управляемых баллистических ракет учебное пособие
.pdfВОЕНЮ-ПОЛИТИЧВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА КРАСНОЗНАМШАЯ АКДДОЩ
ИМЕНИ В-И.ЛЕНИНА
ОСНОШ ТЕОРИИ ПОЛЕТА УПРАВШШК БАЛЛИСТИЧЕСКИХ РАКЕТ Учебное поообне
Москва - 1*968 г
с. ПУбЛ^чиАЯ "~1
НО1 • • -“‘А* ilA СССР
U—
г?
■‘Я ОЯ”?
( уцебное пособив написано в соответствии с программой
курса Основ теории полета управляемых баллистических ракет. Пособие состоит иа введения а четырех глав.
рр ВВЕДЕНИИ даетоя общее понятие о предмете и вадачах
курса теории полета УБР, а также сообщаются краткие сведе ния ив истории развития данной науки.
р ПЕРВОЙ Ш ЕЕ излагаются основные сведения о оилах я моментах , действующих на ракету в полете, деются необхо
димые аавиоинооти, характеризующие силы я цементы а испольауемыа в последующих главах для изучения движения ракеты.
ВО ВТОРОЙ ШВЕ рассматривается движение ракеты /г о -
яоаыой часта/ я |
пассивном участке траектории, ивлагаются |
основш е сведения |
об аллаптичеохой теории и ее приложении |
для определения высоты, дальности, угла нажбольаей дальнос ти и времени полети.
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ даются краткие оведенмя о движении космических аппаратов. При втем рассматриваются основные втапм космического полета.
В ЧЕТВЕРТОЙ ШВЕ излагаются вопросы, ся вантам с двк-
менаим ракеты я активном участка траектории я рассматрива ется сущность численного интегрирования уравнений движения.
Поообие предназначено для самостоятельной
работа служителей а в первую очередь для слушателей мощ ного факультета.
Работа авторов распределялась следующим обраяои:
Введенкв к 1 глава напвеаны полковником К.Ф.ВЕЛ1НК0
Глава |
П-я |
|
" |
инженер-подполковняком |
|
|
|
|
С . И.ЧИСТОВЫМ |
Главк |
I я |
1Х -я |
" |
инженер-майором |
Н.С.ФОМЧЕНКО
ал1д ев и. в
Предает и аадач» курса Основ теории помета управляемых ба ддиотических рака»
упреваяемая баллистическая ракета, начиная о момента старта к до момента падения» двикегоя в Чрезвычайно сложных условиях. Её траектория движения проходит как в плотных,гак и оидьно регрехеиных слоях венной атмооферы. На воем пута движения ракеты на нее дейотвупт различные силы и моыенты.Ваяболяе слояныы является двяхение ракеты на активном участке
траектории, когда работает двигатель, а ракета в целен являвгоя телон переменной массы. Несомненно, что для решения веш ней шей вадечи попадания ракетой в цель с данной точки старта или для решения вадачи вывода ракетой полевного груза в ве данную точку охоловеыного пространства необходимо внять за коны движения управляемой баллистической ракеты. Научение за конов движения управляемой баллистической ракеты необходимо"
и при решении ряда других вадач. Сэдв относятся прежде воего вадачи, возникающие при проектировании ракеты, прх выбора программы полета на активном участке траектории, при проекти ровании едеыентов системы управлениями др . -
Изучением законов полета ракет вамимается наука, нави ваемая теорией полета, ракет.
~ Теория полета ракет, как наука о вакономерностях дяяхения управляемой баллистической ракеты, в своих иосладоияниях бавируетоя на математике, фивике, теоретической механике, аэродинамике, метеорологии и гецдеаии. Данные егих наук ис пользуются для установления ваконов движения управляемой баллистической ракеты, начиная с момента отарта до момента ее падения. В то же время теория полета ракет даёт необхо димые данные для проектирования ракет, двигательных устано вок и систем управления с учетом влияния основных конструк тивных параметров на летные характеристики и вырабатывает
- 4 -
методику расчетов траектории и составления таблиц цусков ра кет, а также ивучает вопросы, связанные с раооемванием ра кет.
В более подробном наложении теория полета ракет решает следующие основные вадачи:
1. Ивучает силы и мсыерты, действующие на ракету в
лете.
2» Составляет уравнения движения ракеты на различных участках.траектории полета я разрабатывает методы их реше ния, с учетом кввеотных конструктивных характеристик ракеты. 8то так называемая аадача расчета движения управляемой бал листической ракеты.
3 . Обосновывав? выбор конструктивных параметров самой ракеты, двигательной установки к оиотемы управменяя, обеспе чивающих ведению латные и точностные характеристики. |т а аадачк получила ввивание задачибаядиоткчаокого проектиро вании.
д 4 . Исследует влияние малых отклонений конструктивных параметров ракеты, погрешостей работы-за оистеин упревав ши и ивмененае уеловей полета ш отклонение параметров двааения ракеты. Эта аадача овяаана с методами определения характермотаи равброоа параметров двикения и реооеивания точек падевмя.
. 5* Разрабатывает методы расчета требуемых установок првборов оиотемы управлении а наведения ранеты на основании дананх о полоыании точка старта и точен цели. Эту аадачу навивает вадачей подготовки данное на пуск упрквяяемой бал-
лмстичвекой ракеты.
Нитине сведения ив истории развитая теории
полета ракет
Теория помета управляемых баллистических ракет являет ся дальнвйвшм раввитием внешней баялиотики снарядов - наука о помета снарядов отвояькых артиллерийских онстеы.-
- 5 -
Неоценимый вкиад в развитие теории попега ракет внесли своими трудами русские ученые И.В.Ыещерский и К.Э.Циолковс-
внй. |
4 |
В обоих: работах И.В.Мвщерский /1859-1935/ вывей уравне ния движения тед переменной массы, к которым также относится ракета, составил уравнение вертикального движения ракеты.
Теоретические работы Константина Эдуардовича Цяояков-
ского /1857-1935 г г / в области ракетной техники явились ооновой для создания современных космических аппаратов и ракет. К.Э.Пиолковский в своих ранних работах обравно объяснил сущ ность реактивной силы, в 1903 г . опубликовал ¥руд "Исследо вание мировых пространств реактивными приборами", где приво дится формула для определения наибольшей .скорости движения ракеты в предположении отсутствия сопротивления воедуха и оилы тяжести.
Кроме больших научных исследований, Циолковский внес ряд ценных предложений. Сода относится его идея использова ния жидкого горючего для ракетных двигателей, применение газовых рулей в беевовдушом пространстве, предложение о составных ракетных поездах для получения больших скоростей. Предвидя трудности, связанные с полетом живых оуществ в реактивном аппарате, К.Э.Пиолковский в своих трудах, ставил вопрос о необходимости проведения испытаний с цевье учета влияний различных условий на человеческий организм, обра тив внимание на проблему нагрева тел, перемещающихся о боль шими скоростями.
Научные юследования и идеи К.Э.Циолковского и многих его учеников ^А.Н.Федоров, ф.А.Цандер и д р . / в условиях царской Росс и не получили должного признания.
После Великой Октябрьской социалистической револици* исследование вопросов создания ракетной техники приобретает невиданный размах , в результате чего Советскому Союзу уда лось добиться известных всему миру результатов.
Большие работы по аэродинамике проводил Н.Е^Жуковокий,
- б -
которого в»ИЛенин в специальном постановлении СНК назвал "отцом русской авиации".
Теория полета ракет во многом обяаана и таким выдающим ся учеши, как А-Н.Крылов, С.А.Чаплыгин, B-U.Трофимов, Н.ф.Дроадов и др. А.Н*Крылов разработал метод численного ин тегрирования дифференциальных уравнений движения снарядов, который применим в настоящее время для раочета траекторий ракет.рааличного назначения. А.С*Чаплыгин являлся основателем
гавовой динамики и до конца своей |
жидок /1869 -1942 г ./о с т а |
вался руководителем отечественной |
аеродинамики/. |
Современная теория полета управляемых баллистических ра кет, обеспечивающая пуски ракет на большие дальности,- вывод спутников 8емли и межпланетных кораблей, впитала в себя все лучше научные исследования прошлого и основывается на дости жениях широкого круга современных.наук. В ее дальнейшей раз работке и совершенствовании в свявн о новыми требованиями к раавитню ракетной и космической техники принимают участие епбЦишюты многих облаотей наук.
5 1. Элементы траектории управляемой баллистической ракеты
управляемая баллистическая ракета дальнего действия
стартует с пускового стола. В течение нескольких первых се кунд ракета, осуществляя вертикальный полет, набирает ско
рость |
и ватем с определенного момента начинается ее-програм |
м ой |
разворот. Программный равворот осуществляется системой |
управления с помощью органов управления ракеты и продолжает ся до момента выхода ракеты на участок выключения двигателя. При достижении ракетой скорости, необходимой для получения ваданной дальности, двигатель ракеты выключается. После вто- - го начинается участок свободного полета, где ракета1^ /голов ная часть / летит как свободно брошенное тело до точки паде ния.
При изучении законов движения управляемой баллистической рметы пользуются следующими определениями и обозначениями
/р и с .1 . 1/ .
Траекторией полета управляемой баллистической ракеты называется воображаемая пространственная кривая, описываемая центром тяжести /м асс/ ракеты /головной части/ от точки стар та до точки падения.
Она состоит из двух основных учаотков:
-.активного участка GK;
-пассивного участка КВС.
Активдам участком траектории называется участок траек тории, на котором ребвтает ракетный двигатель.
Пассивным участком траектории называется участок свобод ного полета ракеты /головной части/ от точки выключения р а - кетного двигателя до точки падения.
х/ В случае отделения головной части от корпуса ранеты траек тория пассивного участка описывается центром тяжести /м асс/
головной части.
- 9 -
Рис. Ы
№рисунке ы приняты следущие обовначения:
О“ точке старта, которая определяется положение! центре
**моти ваправленной ракеты,установленной не пусковом СТ0Л6у
Oj -качало программного разворота ракеты;
К- конец активного участка траектории
Р- точка разделения ступеней ракеты;
В- вершина траектории Дочка траектории, наиболее удален ная от поверхности Земли/;
-я -
С- точна падения /точка пересечения траектории с поверх ностью Земли/;
С ето ч к а падения ракеты |
/головной |
чаоти/, соответствующая |
максимальной дальности полета; |
|
|
Cmi5 ,очка падения ракеты |
/головной |
част и/^соответствующая ‘ |
минимальной дальности |
полета; |
|
00/ - вертикальный отревок пути полета ракеты на активном учаотке траектории;
ОКт,п криволинейный отревок пути полета ракеты на активном учаотке траектории;
Aпрямолинейный отрезок полета ракеты на активном участие траектории /участие выключения двигате
ля/. На этом 'отрезке, в любой его точке, возможно вы ключение двигателя ракеты. Выключение двигателя в точке Kmi>tсоответствует минимальной дальности полета ракеты.
Выключение двигателя в точке К„„„соответствует максимальной дальности полета ракеты. Выключение двигателя между точками Kmin и Ктаж будет отвечать промежуточным дальностям полета ракеты;
Л * - высота конца активного участка траектории над поверх ностью Земли;
-горизонтальная дальность полета ракеты на активном участке траектории, измеренная вдоль поверхности Зем ли;
V |
- |
скорость ракеты в произвольной точке траектории; |
|
Vx - |
скорость ракеты в конце активного участка траектории; |
||
Ve - скорость ракеты в точке падения; |
|||
Q |
- |
угод наклона |
вектора скорости к лестному горизонту в |
QH - |
произвольной |
точке траектории; |
|
угол наклона вектора скорости к местному горизонту |
|||
|
|
в конце активного участка траектории, который назы |
|
вс |
|
вается углом |
бросания; |
- |
угол падения; |
|
t- время полета ракеты от точки старта до произвольной точки траектории;