Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007) (1242426), страница 8
Текст из файла (страница 8)
ст. 1 — тензор инерции, критерий качества Коз О = у, д, у) — коэффициент усиления соответствующего канала управления К вЂ” вектор кинетического момента тела переменной массы Ь вЂ” дальность стрельбы вдоль поверхности Земли ( — характерный линейный размер ЛА М вЂ” внешний момент, масса Земли М вЂ” число Маха, символ математического ожидания гп — масса ЛА т„тю т, — коэффициенты аэродинамических моментов крена, рыскания, тангажа т"*, тя ", т,'"' — безразмерные коэффициенты (вращательные производные) демпфирующих моментов крена, рыскания и тангажа и — перегрузка, размерность вектора или матрицы, число компонентов (членов) суммирования Р— тяга двигательной установки ЛА р — давление воздуха 1 — угол места, скоростной напор () — угловая скорость линии визирования Вз — радиус Земли Кх — вектор полного аэродинамического сопротивления г — радиус-вектор центра масс ЛА относительно начала базовой СК Я вЂ” площадь (в том числе площадь миделевого сечения ЛА) г, т — время ( т — дополнительно виртуальная температура) Т вЂ” температура, полное время полета ц — вектор управления (управление) ~' — скорость ЛА (в частном случае воздушная скорость) Х„ У, Я, — сила лобового сопротивления, аэродинамическая подъемная сила, аэродинамическая боковая сила 36 х — вектор состояния а — угол атаки, сжатие Земли )3 — угол скольжения у в угол крена Ь вЂ” угол отклонения органа управления, символ вариации у — угол рыскания (курса) д — угол тангажа Ч' — путевой угол (угол поворота траектории) 0 — угол наклона траектории (угол наклона вектора скорости к местному горизонту) Х вЂ” долгота, коэффициент функции Лагранжа (лагранжиана), параметр кватерниона з) — угол упреждения р — массовая плотность воздуха о среднее квадратическое отклонение д — широта йз — угловая скорость врашения Земли пз — угловая скорость ЛА Нижние индексы; 3 — Земля шах — максимальное значение к — конечная величина ппп — минимальное значение ц — цель 0 — начальное значение, начальная точка Верхние индексы: о — единичный вектор (орт), оптимальное значение т — знак транспонирования вектора или матрицы * — номинальное значение, локальная производная Прочие обозначения, принятые в пособии, непосредственно пояснены в тексте.
ВВЕДЕНИЕ Ракета получила свое название от итальянского слова «рокка», впервые употребленного в ! 379 г. (Мура Тори, Италия) и означающе- го в переводе «веретено». Уменьши~ельное от этого слова, а именно «рочетта», и послужило основанием для ввода в практику привычно- го сегодня для специалистов (и не только) термина, определяющего летательный аппарат, снабженный ракетным (реактивным) двигате- лем. Под баллистической ракетой принято понимать аппарат, движе- ние которого хотя бы на части траектории подчиняется законам бал- листики.
Строго говоря, «баллистика» (созвучно греческому слову, в пе- реводе означающему «бросаю») характеризует свободное движение, т.е. движение, не ограниченное никакими механическими связя- ми. Этот термин пришел в ракетную технику из артиллерии, где он означал науку о движении снаряда после потери им механической связи со стволом («внешняя баллистика») [10, 32). В этом смысле распространение указанного термина на ракеты, а тем более упра- вляемые (пусть даже баллистические ракеты), движение которых сопровождается связями в виде реактивных сил и управляюших воз- действий, представляется не вполне корректным.
Тем не менее за несколько последних десятилетий термин «бал- листика» прочно укоренился в ракетной технике. Следует признать, что этому в значительной степени способствовало издание одной из первых работ по теории полета управляемых баллистических ракет под названием «Баллистика управляемых ракет дальнего дей- ствия» [4[, По мере развития содержание баллистики управляемых ракет как науки постепенно трансформировалось. Уже начиная с 80-х годов ХХ столетия ей в большей степени отвечало определение как нау- ки, занимающейся изучением движения ЛА баллистического типа с учетом действуюших на них сил и моментов и разработкой методов и алгоритмов управления, а также информационно-навигационного обеспечения СУ БР в процессе полета [30]. Имея в виду данную формулировку предмета, современную баллистику управляемых ракет достаточно часто называют теорией полета ракет [! ! ! — ! ! 3), поэтому в настоящей работе не делается различия между терминами «баллистика ракет» и «теория полета ракет».
Баллистика ракет занимается решением четырех основных задач. Первая задача — расчет траекторий движения ЛА по заранее известным данным. Для решения этой задачи необходимо определить силы, действующие на ЛА в полете. Далее следует составить дифференциальные уравнения движения ЛА с учетом действующих сил. В результате решения дифференциальных уравнений получают все характеристики движения: скорость, углы, определяющие ориентацию вектора скорости и ЛА в пространстве, время полета, координаты центра масс, по которым может быть построена траектория.
Первую задачу иногда называют осиовной или прямой задачей баалистики. Число сил, действующих на ЛА в полете, характер их изменения, а также число уравнений и их вид зависят от назначения ЛА, его конструкции, способа стабилизации, предполагаемой траектории движения и принятых допущений. Вторая задача — определение проектных баллистических характеристик движения по заданным тактико-техническим требованиям [ТТТ).
Данная задача непосредственно связана с баллистическим проектированием систем, важным этапом которого является отыскание оптимальных режимов движения и траекторий полета. Исследование вопросов стабилизации ЛА различного назначения, определение условий управляемости и разработка баллистических алгоритмов управления движением в темпе полета составляет третью задачу баллистики. Расчет траекторий на начальной стадии проектирования ЛА ведется, как правило, в предположении идеально выполненного аппарата при использовании параметров атмосферы, отвечающих средним метеорологическим условиям. Однако в действительности появляется ряд факторов, вызывающих отклонение ЛА в полете от расчетной траектории. Рассеивание траекторий отдельных пусков может зависеть как от конструктивных и технологических причин, так и от отклонений условий полета от расчетных.
Изучение факторов, влияющих на рассеивание траекторий, рассмотрение способов уменьшения рассеивания и повышения точности наведения относится к четвертой задаче баллистики. Помимо перечисленных задач, баллистика дает основные данные для разработки правил и приемов прицеливания ракет. Перечень вопросов, составляющих содержание баллистики как науки, позволяет выделить в ней по крайней мере два основных направления, первое из которых называют баллистическим (или баллистика-навигационным) обеспечением полета, второе — проектной баллистикой. Баллистическое обеспечение полета ставит своей целью выполнение совокупности операций, направленных на непосредственное решение задач полета.
К числу таких операций может быть отнесено: ° определение и прогнозирование параметров движения ЛА по результатам навигационных измерений; ° анализ соответствия реализуемых параметров конечной цели полета; ° расчет корректирующих поправок или необходимых управляющих воздействий для приведения движения ЛА в соответствие с реализуемой программой полета.
В рамках постановки задач баллистики, решаемых при управлении полетом, обычно стремятся к использованию математической модели, наиболее полно отражающей не только основные, но и второстепенные факторы, влияющие на движение ЛА (например, «период последствия», эффекты, обусловленные разделением ступеней, переходные процессы при отработке управляющих воздействий и т. д.). Назначением раздела науки, называемого проектной баллистикой, является получение исходных данных для проектирования ЛА на основе анализа условий движения без привязки траектории к конкретным географическим координатам цели и точки старта, выбора наивыгоднейшей схемы полета и определения требуемого управления, обеспечивающего решение поставленной задачи.
Проектные баллистические расчеты проводятся в несколько приближений. Сначала при баллистическом проектировании определяют характеристики идеальной траектории ЛА с учетом массы боевой части и предполагаемых дальностей полета (максимальной и минимальной). При проведении расчетов на стадии баллистического проектирования считается уместным использование специально «загрубленных» упрощенных математических моделей, учитывающих 40 лишь основные факторы. В результате этих расчетов устанавливается целесообразность выбираемого метода управления, форма траектории, ее кривизна, значение касательных и нормальных ускорений. В процессе конструирования ракетного комплекса баллистические проектные расчеты повторяются с введением в них уточненных данных об аппарате, его системах управления и стабилизации. Динамика полета и управление движением баллистических ракет, как уже отмечалось ранее, является разделом общей теории движения беспилотных ЛА, по о~ношению к которой баллистика управляемых ракет является составной частью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
