Липанов А.М.   Королев С.А.   Русяк И.Г.  

Разработка модели аэродинамического сопротивления при движении ракеты в струе реактивного двигателя

Reporter: Королев С.А.

При последовательных пусках из блоков ракет одним из факторов, влияющих на точность стрельбы, является разброс, вызванный влиянием ракет друг на друга. Так расстояние между корпусами ракет в моменты пусков составляет l = 0,8-1,2 м. Поэтому последующие ракеты движутся в аэродинамическом следе предыдущих ракет. Для минимизации влияния ракет друг на друга последовательные пуски максимально разнесены по расположению в пусковом блоке. Однако при наличии возмущений, например, при стрельбе с подвижного носителя, траектории ракет могут смещаться и влияние ракет друг на друга усиливаться.
Для уточнения расчета траекторий движения ракет при последовательных пусках разработана модель аэродинамического сопротивления при движении ракет в струе реактивного двигателя. Положение второй ракеты относительно реактивной струи первой ракеты (расстояние по длине l и радиусу r струи, а также углы ориентации второй ракеты относительно реактивной струи δr, δt) определяется на основе решения траекторной задачи.
Моделирование обтекания тела сверхзвуковым потоком газа реализовано на основе численного решения уравнений Навье-Стокса осредненных по Фавру [1, 2]. Проведена серия вычислительных экспериментов обтекания ракеты С-8 струей реактивного двигателя для следующего диапазона изменения параметров: расстояние между ракетами l=0.8÷20 м; скорость ракет V=42÷420 м/с; расстояние между осями ракет r=0÷0.5 м; угол атаки δ=-5÷5°.
Путем обработки результатов численного эксперимента построены аппроксимационные зависимости для поправок к аэродинамическим коэффициентам сил и моментов [3]. Форма зависимостей выбиралась на основе характерных распределений параметров в осесимметричной струе [4]. Значения коэффициентов уравнений регрессии определялись с помощью метода наименьших квадратов. Погрешность аппроксимации коэффициентов аэродинамической силы и момента не превышает 3%.
Разработанная модель аэродинамического сопротивления ракет, учитывающая влияние реактивной струи, использовалась в методике расчета траектории движения ракет при стрельбе с подвижного носителя [5]. Проведено исследование влияния начальных условий стрельбы: интервал между пусками, начальное расстояние между осями ракет, начальное значение угла атаки, на кучность и точность стрельбы.

1. Lipanov, A.M., Rusyak, I.G., Korolev, S.A., Karskanov, S.A. Numerical Solution of the Problem of Flow Past Projected Bodies for Determining Their Aerodynamic Coefficients // Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2019, 92(2), с. 477-485
2. Lipanov A.M., Korolev S.A., Rusyak I.G. Optimization of aerodynamic form of projectile for solving the problem of shooting range increasing // XXV Conference on High-Energy Processes in Condensed Matter (HEPCM 2017). AIP. Conf. Proc. 1893. – 2017. – P. 030085.
3. Липанов А.М., Русяк И.Г., Королев С.А. Влияние воздействия струи реактивного двигателя на движение ракет при залповых пусках с подвижного носителя // Сб. матер. IX Всеросс. конф. по внутрикамерным процессам и горению в установках на твердом топливе и ствольных системах (ICOC’2017). 10-12 октября 2017 года, Москва, Россия. – С. 161-167.
4. Теория турбулентных струй / Под ред. Г.Н. Абрамовича. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. – 717 с.
5. Королев С.А., Русяк И.Г., Суфиянов В.Г. Методика расчета траектории движения снарядов и ракет при стрельбе с подвижного носителя // Интеллектуальные системы в производстве. № 4(31). 2016. – С. 13-18.


To reports list