RU2321825C2 - Method for launching of two-stage guided missile from air carrier - Google Patents

Method for launching of two-stage guided missile from air carrier Download PDF

Info

Publication number
RU2321825C2
RU2321825C2 RU2006116250/02A RU2006116250A RU2321825C2 RU 2321825 C2 RU2321825 C2 RU 2321825C2 RU 2006116250/02 A RU2006116250/02 A RU 2006116250/02A RU 2006116250 A RU2006116250 A RU 2006116250A RU 2321825 C2 RU2321825 C2 RU 2321825C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rocket
carrier
stage
launch
flight
Prior art date
Application number
RU2006116250/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006116250A (en
Inventor
Аркадий Георгиевич Шипунов (RU)
Аркадий Георгиевич Шипунов
Владимир Иванович Морозов (RU)
Владимир Иванович Морозов
Борис Александрович Голомидов (RU)
Борис Александрович Голомидов
Федор Александрович Максимов (RU)
Федор Александрович Максимов
Любовь Александровна Шестакова (RU)
Любовь Александровна Шестакова
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2006116250/02A priority Critical patent/RU2321825C2/en
Publication of RU2006116250A publication Critical patent/RU2006116250A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321825C2 publication Critical patent/RU2321825C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: armament equipment, in particular, guided missiles of air-based anti-tank missile complexes.
SUBSTANCE: the method consists in missile launching with the aid of the booster engine from the transport-launching container located on the air carrier launcher. On termination of the booster engine operation the zero stage of the missile is separated, the ballistic flight of the zero stage and the controllable flight of the sustainer stage are accomplished, the missile control is carried out from the moment of its exit from the transport-launching container. The zero stage is used in the form of an aerodynamic stable finned body of revolution. The zero stage is separated after the missile has attained the flight speed corresponding to the Mach number within 3.0 to 4.5. Before the missile is launched the transport launching container is turned through an angle at which all possible trajectories of the separated zero stage pass below the carrier flight altitude.
EFFECT: prevented collision of the air carrier with the separated zero stage.
8 dwg, 12 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области техники вооружения, в частности к области управляемых ракет противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) воздушного базирования.The invention relates to the field of weapons technology, in particular to the field of guided missiles of anti-tank missile systems (ATGM) air-based.

При запуске с воздушного носителя управляемых ракет с отделяющимися элементами конструкции должны быть предприняты меры, исключающие столкновение отделившихся элементов конструкции ракеты с носителем.When launching guided missiles with detachable structural elements from an air carrier, measures must be taken to prevent collision of the separated rocket structural elements with the carrier.

Известен способ запуска противотанковой управляемой ракеты (ПТУР) Hellfire с помощью маршевого твердотопливного ракетного двигателя, который работает в течение 3 с, разгоняя ракету до скорости 500 м/с [Сборник научно-технической информации, Спецвыпуск. - Тула: ГУПКБП, 2005, с.5-26].A known method of launching an anti-tank guided missile (ATGM) Hellfire using a marching solid propellant rocket engine that runs for 3 s, accelerating the missile to a speed of 500 m / s [Collection of scientific and technical information, Special issue. - Tula: GUPKBP, 2005, p.5-26].

Известен также способ запуска ПТУР Spike с помощью двигательной установки, состоящей из двух двигателей: стартового (неотделяемого) двигателя и разгонно-маршевого двигателя. Стартовый двигатель (СД) обеспечивает выход ракеты из транспортно-пускового контейнера (ТПК) со скоростью 25 м/с. Затем включается маршевый двигатель, разгоняет ракету до скорости 180 м/с, после чего тяга двигателя снижается до величины, достаточной для сохранения скорости полета [Сборник научно-технической информации, №3(13) - Тула: ГУПКБП, 2005, с.24-58, с.62-76].There is also a known method of starting an ATGM Spike using a propulsion system consisting of two engines: a starting (inseparable) engine and an accelerating-marching engine. The starting engine (SD) provides the rocket exit from the transport and launch container (TPK) at a speed of 25 m / s. Then the main engine is turned on, accelerates the rocket to a speed of 180 m / s, after which the engine thrust is reduced to a value sufficient to maintain flight speed [Scientific and Technical Information Collection, No. 3 (13) - Tula: GUPKBP, 2005, p.24- 58, p. 62-76].

При этих способах запуска ракета не имеет отделяющихся элементов конструкции и не требуется применение специальных мер, призванных обезопасить носитель от отделяющихся частей ракеты.With these launch methods, the rocket does not have detachable structural elements and special measures are not required to protect the carrier from the separated parts of the rocket.

Наиболее близким к предлагаемому является способ запуска управляемой ракеты Mistral 1/2 (АТАМ), двигательная установка которой состоит из отделяющегося СД и маршевого двигателя. Ракета, находящаяся в ТПК, установленном на пусковой установке воздушного носителя, запускается с помощью СД, который за время движения ракеты по ТПК сообщает ей начальную скорость 40 м/с и через 0,4 с после выхода из контейнера отделяется от ракеты, неуправляемой на стартовом участке траектории полета, и падает вниз. После чего включается маршевый двигатель и разгоняет ракету до скорости 850 м/с. [Jane's Air-Launched Weapons, 2005 March, ISSUE 45, р.13-14].Closest to the proposed is a method of launching a Mistral 1/2 guided missile (ATAM), the propulsion system of which consists of a detachable LED and a marching engine. The rocket located in the TPK installed on the launcher of the air carrier is launched using the SD, which during the time the rocket moves along the TPK informs it of the initial speed of 40 m / s and after 0.4 s after leaving the container is separated from the rocket uncontrolled at the launch section of the flight path, and falls down. After that, the main engine is turned on and accelerates the rocket to a speed of 850 m / s. [Jane's Air-Launched Weapons, 2005 March, ISSUE 45, p. 13-14].

Стартовый двигатель, отделившийся от ракеты Mistral 1/2 (АТАМ), летящей с дозвуковой скоростью, представляет собой неоперенное тело вращения малого удлинения (λ<2) с большим коэффициентом сопротивления и практически нулевой подъемной силой. Под действием силы тяжести отделившийся СД падает вниз, и его траектория движения проходит ниже носителя, который продолжает сохранять направление полета, предшествующее пуску ракеты, или выполняет вертикальный маневр. Следовательно, и в этом наиболее близком к предлагаемому способу запуска ракеты с воздушного носителя нет необходимости предусматривать специальные меры, исключающие столкновение носителя с отделившейся стартовой ступенью.The starting engine, separated from the Mistral 1/2 rocket (ATAM), flying at subsonic speed, is an unstoppable body of rotation of small elongation (λ <2) with a large drag coefficient and almost zero lift. Under the influence of gravity, the separated SD falls down, and its trajectory passes below the carrier, which continues to maintain the direction of flight preceding the launch of the rocket, or performs a vertical maneuver. Therefore, in this closest to the proposed method of launching a rocket from an air carrier, there is no need to provide special measures to prevent the carrier from colliding with a detached launch stage.

Задачей предлагаемого изобретения является создание безопасного способа запуска с воздушного носителя противотанковой двухступенчатой управляемой ракеты с дальностью поражения цели более 20 км, управление которой осуществляется сразу после ее выхода из ТПК, а стартовый двигатель отделяется после того, как разгоняет ракету до максимальной скорости.The objective of the invention is to create a safe way to launch from an air carrier an anti-tank two-stage guided missile with a target range of more than 20 km, which is controlled immediately after it leaves the TPK, and the starting engine is separated after it accelerates the rocket to maximum speed.

Для решения указанной задачи в предлагаемом способе запуска двухступенчатой управляемой ракеты с воздушного носителя, включающем пуск ракеты с помощью стартового двигателя из транспортно-пускового контейнера (ТПК), размещенного на пусковой установке, разделение ступеней ракеты после окончания работы стартового двигателя, баллистический полет стартовой ступени и управляемый полет маршевой ступени, управление ракетой осуществляют с момента ее выхода из ТПК, отделение стартовой ступени, выполненной в виде аэродинамически устойчивого оперенного тела вращения, производят после достижения ракетой максимальной скорости полета, а ТПК перед пуском ракеты поворачивают на угол, заранее рассчитанный для конкретных режимов полета носителя по данным о характере управления ракетой и известным аэродинамическим характеристикам ракеты и стартовой ступени, при котором вся совокупность возможных траекторий отделившейся стартовой ступени проходит ниже высоты полета носителя.To solve this problem in the proposed method of launching a two-stage guided missile from an air carrier, including launching a rocket using a launch engine from a transport and launch container (TPK) located on the launcher, separating the rocket stages after the launch engine is finished, ballistic flight of the launch stage and controlled flight of the march stage, missile control is carried out from the moment it leaves the TPK, separation of the launch stage, made in the form of aerodynamically stable the rotation body is produced after the rocket reaches its maximum flight speed, and the TPK before launching the rocket is rotated by an angle calculated in advance for specific flight modes of the carrier according to the nature of the rocket control and the known aerodynamic characteristics of the rocket and the launch stage, in which the entire set of possible trajectories of the separated the launch stage goes below the flight altitude of the carrier.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг.1 показан внешний вид стартовой ступени: позиция 1 - корпус двигателя, позиция 2 - блок стабилизатора. На фиг.2 приведена область возможных траекторий полета стартовой ступени относительно носителя для носителя, летящего со скоростью 300 м/с на высоте 500 м при угле пуска ракеты ϑ0, превышающем допустимую величину ϑдоп. На фиг.3 для тех же условий полета носителя приведена область возможных траекторий полета стартовой ступени при угле пуска ракеты ϑ0 меньше допустимого ϑдоп. На фиг.4 для носителя, летящего со скоростью 300 м/с на высоте 500 м, приведены возможные координаты Yo, Zo стартовой ступени относительно носителя, зафиксированные в момент прохождения стартовой ступенью вертикальной плоскости, проходящей через начало связанной системы координат носителя. На фиг.5 для того же режима полета носителя приведена траектория полета стартовой ступени относительно носителя при угле пуска ракеты ϑ0, превышающем допустимую величину ϑдоп. На фиг.6-7 показана зависимость траекторий движения стартовой ступени относительно носителя от скорости Vn и высоты Yn полета носителя при постоянном угле пуска ракеты ϑ0. На фиг.8 представлен график изолиний ϑдоп в функции скорости Vn и высоты Yn полета носителя.The invention is illustrated by graphic material, where figure 1 shows the appearance of the starting stage: position 1 is the engine housing, position 2 is the stabilizer block. Figure 2 shows the region of possible flight paths of the launch stage relative to the carrier for the carrier flying at a speed of 300 m / s at a height of 500 m with a rocket launch angle ϑ 0 exceeding the permissible value величину add . In Fig. 3, for the same flight conditions of the carrier, the region of possible flight paths of the launch stage is given for a rocket launch angle меньше 0 less than the permissible ϑ add . In Fig. 4, for a carrier flying at a speed of 300 m / s at an altitude of 500 m, the possible coordinates Y o , Z o of the launch stage relative to the carrier are shown, recorded at the moment the vertical stage passes through the origin of the associated coordinate system of the carrier. Figure 5 for the same flight mode of the carrier shows the flight path of the launch stage relative to the carrier at a rocket launch angle ϑ 0 exceeding the allowable value величину add . 6-7 show the dependence of the trajectories of the launch stage relative to the carrier on the speed V n and the flight height Y n of the carrier at a constant angle of launch of the rocket ϑ 0 . On Fig presents a graph of isolines ϑ dop as a function of speed V n and altitude Y n flight of the carrier.

Способ осуществляется следующим образом. На этапе проектирования для выбранного способа управления ракетой, для рабочего диапазона скоростей Vn и высот Yn полета носителя, для заданного режима полета носителя (горизонтальный полет, пикирование, кабрирование) вычисляются значения допустимых углов пуска ракеты ϑдопnпк, где ϑn - угол тангажа носителя, ϑпк - угол поворота транспортно-пускового контейнера относительно продольной оси ОХn, связанной системы координат носителя, и заносятся в бортовую вычислительную систему (БВС) носителя в виде двумерного массива ϑдопдоп(Yn, Yn). Допустимыми ϑдоп считаются те углы, при которых все возможные траектории отделившейся стартовой ступени проходят ниже высоты полета носителя на заданном расстоянии ΔLдоп.The method is as follows. At the design stage, for the selected method of rocket control, for the operating range of the carrier flight speeds V n and altitudes Y n , for the given carrier flight mode (horizontal flight, dive, cabling), the values of permissible launch angles ϑ add = ϑ n + ϑ pc , where ϑ n is the pitch angle of the carrier, - pc is the angle of rotation of the launch vehicle relative to the longitudinal axis OX n , the associated coordinate system of the carrier, and entered into the on-board computer system (BVS) of the carrier in the form of a two-dimensional array ϑ extra = ϑ extra (Y n , Y n ). Acceptable ϑ extra are those angles at which all possible trajectories of the separated start-up stage go below the flight altitude of the carrier at a given distance ΔL extra .

При обнаружении цели БВС сравнивает значение угла пуска ϑ0nпк, необходимого для вывода ракеты на траекторию, обеспечивающую поражение цели, с допустимым ϑдоп для текущих условий полета носителя и, в случае выполнения условия ϑ0≤ϑдоп, дает разрешение на запуск ракеты.When a target is detected, the BVS compares the value of the launch angle ϑ 0 = ϑ n + ϑ pc , which is necessary for launching the missile onto the trajectory ensuring the destruction of the target, with a permissible для extra for the current conditions of the carrier’s flight and, if the condition ϑ0≤ϑ additional , the resolution to launch a rocket.

Траектория движения отделившейся стартовой ступени относительно носителя зависит от скорости и высоты полета носителя, а также от начальных возмущений, которые получает стартовая ступень после разделения ступеней ракеты. Известно, что основным возмущающим фактором, влияющим на траекторию отделившейся стартовой ступени, является угловая скорость ω оси ракеты относительно поперечных осей [Известия ТулГУ, Сер. «Проблемы специального машиностроения», Вып.8 - Тула: ТулГУ, 2005, с.45-49]. В том случае, когда механизм разделения не создает дополнительных возмущений разделяющимся ступеням ракеты, величина и направление угловой скорости ω оси ракеты определяются характером управляемого движения перед разделением. При полете с постоянной или плавно меняющейся командой угловая скорость ω оси ракеты относительно поперечных осей практически равна нулю. Если на ракету мгновенно подается команда, обнуляется действующая команда или изменяется знак команды, то ось ракеты начинает колебаться вокруг центра масс с угловой скоростью ω. Составляющие максимальной угловой скорости ω по осям OY, OZ связанной системы координат ракеты равны: ωу max=kmax·αбал·2π·f0, ωz max=kmax·βбал·2π·f0, где kmax - коэффициент заброса при изменении знака команды; αбал - балансировочный угол атаки, βбал - балансировочный угол скольжения, f0 - собственная частота ракеты. При максимальной угловой скорости ракеты относительно поперечной оси угол атаки (скольжения) близок к нулю.The trajectory of the separated launch stage relative to the carrier depends on the speed and height of the carrier’s flight, as well as on the initial disturbances that the launch stage receives after separation of the rocket stages. It is known that the main perturbing factor affecting the trajectory of the separated launch stage is the angular velocity ω of the missile axis relative to the transverse axes [Izvestia TulGU, Ser. “Problems of special mechanical engineering”, Vol. 8 - Tula: TulSU, 2005, p. 45-49]. In the case when the separation mechanism does not create additional perturbations to the separated rocket stages, the magnitude and direction of the angular velocity ω of the rocket axis are determined by the nature of the controlled movement before separation. When flying with a constant or smoothly changing command, the angular velocity ω of the missile axis relative to the transverse axes is practically zero. If a command is instantly given to the rocket, the current command is reset, or the sign of the command changes, then the axis of the rocket begins to oscillate around the center of mass with an angular velocity ω. The components of the maximum angular velocity ω along the OY, OZ axes of the associated coordinate system of the rocket are equal to: ω y max = k max · α ball · 2π · f 0 , ω z max = k max · β ball · 2π · f 0 , where k max - casting coefficient when the team sign changes; α ball is the balancing angle of attack, β ball is the balancing angle of sliding, f 0 is the natural frequency of the rocket. At the maximum angular velocity of the rocket relative to the transverse axis, the angle of attack (slip) is close to zero.

В общем случае перед разделением ступеней ракеты угловая скорость ее оси может иметь любое значение в диапазоне ±ωmax.In the general case, before the separation of the rocket stages, the angular velocity of its axis can have any value in the range ± ω max .

Траектория полета отделившейся стартовой ступени относительно носителя определяется в процессе решения системы уравнений движения летательного аппарата [А.А.Лебедев, Л.С.Чернобровкин. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. - М., Машиностроение, 1973, с.467, уравнения с 1 по 12 системы уравнений (11.1) и С.А.Горбатенко, Э.М.Макашов, Ю.Ф.Полушкин, Л.В.Шефтель. Механика полета. - М., Машиностроение, 1969, с.193, уравнения (4.135)] совместно с уравнениями движения носителя.The flight path of the separated launch stage relative to the carrier is determined in the process of solving the system of equations of motion of the aircraft [A.A. Lebedev, L.S. Chernobrovkin. Flight dynamics of unmanned aerial vehicles. - M., Mechanical Engineering, 1973, p.467, equations 1 through 12 of the system of equations (11.1) and S.A. Gorbatenko, E.M. Makashov, Yu.F. Polushkin, L.V. Sheftel. The mechanics of flight. - M., Mechanical Engineering, 1969, p.193, equations (4.135)] together with the equations of motion of the carrier.

Выполняя вычисления во всем возможном диапазоне значений ±ωmax, получаем область возможных траекторий стартовой ступени относительно носителя. Если угол пуска ракеты превышает допустимую величину, то возможен случай, когда, по меньшей мере, одна из траекторий стартовой ступени пройдет через носитель.Performing calculations in the entire possible range of values ± ω max , we obtain the region of possible trajectories of the starting stage relative to the carrier. If the angle of launch of the rocket exceeds the permissible value, then the case is possible when at least one of the trajectories of the launch stage passes through the carrier.

Следовательно, для того чтобы исключить возможность столкновения носителя со стартовой ступенью, угол пуска ракеты должен быть таким, чтобы все возможные траектории полета стартовой ступени относительно носителя при любом возможном значении угловой скорости ω оси ракеты в диапазоне от минус ωmax до плюс ωmax проходили ниже носителя.Therefore, in order to exclude the possibility of collision of the carrier with the launch stage, the launch angle of the rocket should be such that all possible flight paths of the launch stage relative to the carrier at any possible value of the angular velocity ω of the rocket axis in the range from minus ω max to plus ω max carrier.

Моделированием траектории движения отделившейся стартовой ступени относительно носителя при максимальных значениях угловой скорости ω и различных углах пуска ϑ0 определяется та допустимая величина угла пуска ϑдоп, при которой траектории отделившейся стартовой ступени пройдут мимо носителя при любом возможном значении угловой скорости оси ракеты в момент разделения ступеней.By modeling the trajectory of the separated launch stage relative to the carrier at the maximum angular velocity ω and different launch angles ϑ 0 , the allowable value of the launch angle ϑ dop is determined at which the trajectories of the separated launch stage pass by the carrier at any possible value of the angular velocity of the rocket axis at the moment of separation of the stages .

Пример 1Example 1

Носитель летит равномерно прямолинейно в режиме горизонтального полета со скоростью Vn, без крена и скольжения на постоянной высоте Yn с углом тангажа ϑn. Диапазон изменения скорости полета носителя от 150 до 300 м/с. Диапазон изменения высоты полета носителя от 0 до 5000 м над уровнем моря. Зависимость угла тангажа ϑn носителя от скорости и высоты полета приведена в таблице 1.The carrier flies uniformly rectilinearly in the horizontal flight mode with a speed of V n , without roll and sliding at a constant height Y n with a pitch angle ϑ n . The range of variation of the carrier flight speed is from 150 to 300 m / s. The range of the altitude of the carrier from 0 to 5000 m above sea level. The dependence of the pitch angle ϑ n of the carrier on the speed and altitude is shown in table 1.

Пусковая установка с ТПК может поворачиваться в вертикальной плоскости носителя относительно его продольной оси ОХn на угол ϑпк в диапазоне от 0 до минус 12°. При ϑпк=0° ось ТПК параллельна продольной оси носителя ОХn.The launcher with TPK can be rotated in the vertical plane of the carrier relative to its longitudinal axis OX n by an angle ϑ pc in the range from 0 to minus 12 °. At ϑ pc = 0 °, the axis of the TPK is parallel to the longitudinal axis of the carrier OX n .

Таблица 1
Угол тангажа носителя ϑn, град
Table 1
Pitch angle of carrier ϑ n , degrees
Vn, м/сV n , m / s Yn, мY n , m 00 30003000 50005000 150150 5,05,0 8,48.4 10,810.8 200200 3,13,1 4,34.3 5,55.5 250250 2,12.1 2,72.7 3,63.6 300300 2,02.0 2,62.6 3,53,5

В ТПК находится двухступенчатая осесимметричная ракета схемы «утка» с двухканальной системой управления, вращающаяся во время полета по крену за счет косо поставленного оперения.The TPK houses a two-stage axisymmetric duck missile with a two-channel control system, which rotates during a roll over the flight due to oblique plumage.

В зависимости от угла поворота ПУ угол пуска ракеты ϑ0nпк может изменяться от 10,8° при ϑпк=0° (Vn=150 м/с, Yn=5000 м, ϑn=10,8°) до минус 10° при ϑпк=12°(Vn=300 м/с, Yn=0 м, ϑn=2,0°).Depending on the rotation angle of the launcher, the launch angle угол 0 = ϑ n + ϑ pc can vary from 10.8 ° at при pc = 0 ° (V n = 150 m / s, Y n = 5000 m, ϑ n = 10, 8 °) to minus 10 ° at ϑ pc = 12 ° (V n = 300 m / s, Y n = 0 m, ϑ n = 2.0 °).

После начала работы стартового двигателя (t=0 с) под действием тяги стартового двигателя ракета перемещается по нарезам контейнера и к моменту tcx выхода из контейнера (tcx=0,2 с) получает продольную скорость Vcx, равную 30 м/с, и угловую скорость крена ωх, равную 5 об/с.After the start engine starts to work (t = 0 s), under the influence of the start engine thrust, the rocket moves along the cuts of the container and by the time t cx exits the container (t cx = 0.2 s) it receives a longitudinal velocity V cx of 30 m / s, and an angular roll speed ω x equal to 5 r / s.

После выхода ракеты из контейнера автономная система управления ракеты стабилизирует ее траекторию относительно заданного направления стрельбы и к моменту разделения угол ϑр тангажа ракеты равен углу пуска ϑ0.After the rocket leaves the container, the autonomous missile control system stabilizes its trajectory relative to the given direction of fire and, by the time of separation, the angle of the rocket pitch равен p is equal to the launch angle ϑ 0 .

В зависимости от скорости и высоты полета носителя над уровнем моря скорость ракеты перед разделением соответствует числам Маха от 3,0 до 4,5. Значения балансировочного угла атаки αбал и собственной частоты ракеты f0 для различных чисел Маха и высот над уровнем моря приведены в таблице 2. Здесь же представлены значения максимальной угловой скорости оси ракеты ωmax=kmax·αбал·2π·f0 при коэффициенте заброса ракеты kmax=2.Depending on the speed and altitude of the carrier’s flight above sea level, the speed of the rocket before separation corresponds to Mach numbers from 3.0 to 4.5. The values of the balancing angle of attack α ball and the natural frequency of the rocket f 0 for various Mach numbers and altitudes above sea level are shown in table 2. Here are the values of the maximum angular velocity of the axis of the rocket ω max = k max · α ball · 2π · f 0 with the coefficient throwing missiles k max = 2.

В общем случае при разделении ступеней ракеты угловая скорость ее оси в канале отклонения рулей может иметь любое значение в диапазоне ±ωmax. При ω=ωmax угол атаки не превышает αбал.In the general case, when the rocket stages are separated, the angular velocity of its axis in the rudder deflection channel can have any value in the range ± ω max . When ω = ω max, the angle of attack does not exceed α ball .

Таблица 2table 2 МM αбал α ball Y, мY, m 00 10001000 20002000 30003000 40004000 50005000 f0 f 0 ωmax ω max f0 f 0 ωmax ω max f0 f 0 ωmax ω max f0 f 0 ωmax ω max f0 f 0 ωmax ω max f0 f 0 ωmax ω max градhail ГцHz рад/сglad / s ГцHz рад/сglad / s ГцHz рад/сglad / s ГцHz рад/сglad / s ГцHz рад/сglad / s ГцHz рад/сglad / s 3.03.0 2.02.0 7.87.8 3.43.4 7.47.4 3.23.2 6.96.9 3.03.0 6.56.5 2.92.9 6.16.1 2.72.7 5.75.7 2.52.5 3.53.5 1.91.9 8.48.4 3.53.5 8.08.0 3.33.3 7.57.5 3.13.1 7.17.1 3.03.0 6.66.6 2.82.8 6.26.2 2.62.6 4.04.0 1.91.9 8.88.8 3.73.7 8.48.4 3.53.5 7.97.9 3.33.3 7.47.4 3.13.1 6.96.9 2.92.9 6.56.5 2.72.7 4.54.5 1.81.8 9.59.5 3.83.8 9.09.0 3.63.6 8.58.5 3.43.4 8.08.0 3.23.2 7.57.5 3.03.0 7.07.0 2.82.8

Для расчета траектории движения отделившейся стартовой ступени используем приведенную ниже аэробаллистическую модель.To calculate the trajectory of the separated launch stage, we use the aeroballistic model below.

Аэробаллистическая модель движения стартовой ступениAeroballistic model of the launch stage movement

1. Уравнения движения стартовой ступени1. The equations of motion of the starting stage

Динамические уравнения движения центра масс СС:Dynamic equations of motion of the center of mass of the SS:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Кинематические уравнения движения центра масс СС:Kinematic equations of motion of the center of mass of the SS:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Динамические уравнения вращательного движения СС вокруг центра масс:The dynamic equations of the rotational motion of the SS around the center of mass:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Кинематические уравнения вращения СС вокруг центра масс:Kinematic equations of rotation of the SS around the center of mass:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Значения углов αт, βт и γа определяются из следующих уравнений:The values of the angles α t , β t and γ a are determined from the following equations:

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

При безветрии воздушная скорость СС V равна земной скорости СС Yк, а углы атаки α, скольжения β равны, соответственно, траекторному углу атаки αт и траекторному углу скольжения βт. При наличии ветра и известных проекциях скорости ветра Wx, Wy, Wz на оси местной географической системы координат, воздушная скорость и углы атаки, скольжения СС определяются по зависимостям:With no wind, the airspeed of the SS V is equal to the Earth's speed of the SS Y k , and the angles of attack α, slip β are equal, respectively, to the trajectory angle of attack α t and the trajectory angle of slip β t . In the presence of wind and known projections of the wind speed W x , W y , W z on the axis of the local geographic coordinate system, the air speed and angles of attack, SS slip are determined by the dependencies:

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

2. Аэродинамические силы и моменты, действующие на стартовую ступень2. Aerodynamic forces and moments acting on the starting stage

Составляющие аэродинамических сил и моментов в проекциях на оси, связанной с фюзеляжем системы координат OXYZ, продольная ось ОХ которой направлена вдоль оси фюзеляжа, определяются по формулам:The components of the aerodynamic forces and moments in the projections on the axis associated with the fuselage of the coordinate system OXYZ, the longitudinal axis OX of which is directed along the axis of the fuselage, are determined by the formulas:

Х=-Cx·q·Sx,X = -C x · q · S x ,

Y=Cy·q·Sx,Y = C y q q S x ,

Z=-Cz·q·Sx,Z = -C z q q S x ,

Mx=mx·q·Sx·Lx,M x = m x q q S x L x

My=my·q·Sx·Lx,M y = m y q q S x L x

Mz=mz·q·Sx·Lx,M z = m z q q S x L x

где

Figure 00000020
ρ - плотность воздуха; V - скорость стартовой ступени;Where
Figure 00000020
ρ is the air density; V is the speed of the starting stage;

Sx - характерная площадь. Sx=0,0133 м2;S x is the characteristic area. S x = 0.0133 m 2 ;

Lx - характерная длина. Lx=1 м;L x is the characteristic length. L x = 1 m;

Сх, Су, Cz - коэффициенты составляющих аэродинамической силы (продольной, нормальной и поперечной, соответственно) по осям связанной системы координат OXYZ;C x , C y , C z are the coefficients of the components of the aerodynamic force (longitudinal, normal and transverse, respectively) along the axes of the connected coordinate system OXYZ;

mx, my, mz - коэффициенты составляющих аэродинамического момента по осям связанной системы координат OXYZ.m x , m y , m z are the coefficients of the components of the aerodynamic moment along the axes of the associated coordinate system OXYZ.

Коэффициент сопротивления Сх вычисляется по формуле:The resistance coefficient C x is calculated by the formula:

Figure 00000021
Figure 00000021

Значения коэффициентов СхСС и ηM в функции числа М приведены в таблице 3.The values of the coefficients C xCC and η M as a function of the number M are given in table 3.

FфСС=π·DфСС·LФсс.F fss = π · D fss · L fss .

Dф CC - диаметр фюзеляжа стартовой ступени. Dф CC=0,170 м;D f CC - the diameter of the fuselage of the launch stage. D f CC = 0.170 m;

Lф CC - длина фюзеляжа стартовой ступени. Lф CC=1,454 м.L f CC - the fuselage length of the launch stage. L f CC = 1.454 m.

Δ(2сf)M=0=(2 сf)M=0(Н)-(2 сf)M=0(Н=0).Δ (2s f ) M = 0 = (2s f ) M = 0 (N) - (2s f ) M = 0 (H = 0).

Значения коэффициентов (2сf)M=0 в функции числа Рейнольдса (Re) приведены в таблице 4, число Re вычисляется по формуле:

Figure 00000022
The values of the coefficients (2c f ) M = 0 as a function of the Reynolds number (Re) are given in table 4, the number Re is calculated by the formula:
Figure 00000022

ν - кинематическая вязкость воздуха. Значения ν в функции высоты над уровнем моря Н приведены в таблице 5.ν is the kinematic viscosity of air. The ν values as a function of altitude H are shown in table 5.

Коэффициенты нормальной Cy и поперечной Сz силы равны:The coefficients of normal C y and transverse C z forces are:

Cуу фу ст,C y = C y f + C y st

Cz=Cz фz ст.C z = C z f + C z st

Коэффициенты нормальной и поперечной силы фюзеляжа стартовой ступени:The coefficients of the normal and lateral forces of the fuselage launch stage:

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Значения Сn ф CC (М,α) и Сn ф CC (М,β) приведены в таблице 6; α и β - углы атаки и скольжения, град;

Figure 00000025
The values of C n f CC (M, α) and C n f CC (M, β) are shown in table 6; α and β are the angles of attack and slip, degrees;
Figure 00000025

Коэффициенты нормальной и поперечной силы стабилизатора:The coefficients of the normal and lateral forces of the stabilizer:

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Значения Сn ст(М,α) и Сn ст(М,β) в функции числа Маха и угла атаки стабилизатора приведены в таблице 8.

Figure 00000028
The values of C n st (M, α) and C n st (M, β) as a function of the Mach number and the angle of attack of the stabilizer are shown in table 8.
Figure 00000028

Значения коэффициентов интерференции стабилизатора Кα ст приведены в таблице 10.The values of the interference coefficients of the stabilizer K α article are shown in table 10.

Коэффициенты момента крена:Roll moment ratios:

Figure 00000029
Figure 00000029

δст - угол установки консолей стабилизатора δст=0,25°.δ st - the angle of the stabilizer arms δ st = 0.25 °.

Значения производных коэффициентов момента крена

Figure 00000030
Figure 00000031
в функции числа Маха приведены в таблице 11.Derivatives of the angular momentum coefficients
Figure 00000030
Figure 00000031
as a function of the Mach number are given in table 11.

Относительная угловая скорость крена

Figure 00000032
равна:Relative roll angular velocity
Figure 00000032
is equal to:

Figure 00000033
где ωх - угловая скорость крена, рад/с.
Figure 00000033
where ω x is the angular velocity of the roll, rad / s.

Коэффициенты моментов рыскания и тангажа:Yaw and pitch moment ratios:

mу=mу ф+mу ст,m y = m y f + m y st

mz=mz ф+mz ст.m z = m z f + m z

Коэффициенты моментов рыскания и тангажа фюзеляжа стартовой ступени:The coefficients of the moments of yaw and pitch of the fuselage of the launch stage:

Figure 00000034
Figure 00000034

Figure 00000035
Figure 00000035

Хт - положение центра тяжести стартовой ступени. xт=0,812 м.X t - the position of the center of gravity of the starting stage. x t = 0.812 m.

Координаты точек приложения поперечной и нормальной силы xdz ф, xdy ф, определяются по зависимостям:The coordinates of the points of application of the transverse and normal forces x dz f , x dy f , are determined by the dependencies:

Figure 00000036
Figure 00000036

Figure 00000037
Figure 00000037

Значения относительного центра давления фюзеляжа стартовой ступени

Figure 00000038
и
Figure 00000039
приведены в таблице 7.The values of the relative center of pressure of the fuselage of the launch stage
Figure 00000038
and
Figure 00000039
are given in table 7.

Коэффициенты демпфирующих моментов mу фу) и mz фz) вычисляются по формулам:The coefficients of the damping moments m y fy ) and m z fz ) are calculated by the formulas:

Figure 00000040
Figure 00000040

Figure 00000041
Figure 00000041

Здесь (Сz ф)*=(Су ф)*=Су ф(М,α=1°),Here (C z f ) * = (C y f ) * = C y f (M, α = 1 °),

Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000042
Figure 00000043

ωу, ωz - проекции вектора угловой скорости стартовой ступени на оси OY, OZ связанной системы координат, 1/рад.ω y , ω z - projection of the angular velocity vector of the starting stage on the axis OY, OZ of the associated coordinate system, 1 / rad.

Коэффициенты моментов рыскания и тангажа стабилизатора:Coefficients of yaw moment and stabilizer pitch:

Figure 00000044
Figure 00000044

Figure 00000045
Figure 00000045

Координаты точек приложения сил хdу ст и хdz ст:The coordinates of the points of application of forces x dy st and x dz st :

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

хст - расстояние от носка ракеты до бортовой хорды стабилизатора. хст=1,279 м,x st - the distance from the tip of the rocket to the onboard chord of the stabilizer. x st = 1.279 m

bб ст - длина бортовой хорды стабилизатора. bб ст=0,15 м. Значения центра давления стабилизатора

Figure 00000048
приведены в таблице 9.b b st - the length of the side chord of the stabilizer. b b st = 0.15 m. Values of the center of pressure of the stabilizer
Figure 00000048
are given in table 9.

Коэффициенты демпфирующих моментов mу сту) и mz стz) равны:The coefficients of the damping moments m y sty ) and m z stz ) are equal to:

Figure 00000049
Figure 00000049

Figure 00000050
Figure 00000050

Здесь (Cz ст)*=(Су ст)*у ст(М,α=1°).Here (C z st ) * = (C y st ) * = C y st (M, α = 1 °).

3. Начальные условия3. Initial conditions

Механизм разделения ступеней ракеты не создает разделяющимся ступеням дополнительных возмущений, поэтому начальные условия движения СС (VCC 0, θСС 0, ΨСС 0, хСС 0, уСС 0, zСС 0, ωx СС 0, ωу СС 0z CC 0, ϑCC 0, ψCC 0, γCC 0) практически равны тем значениям параметров движения, которые имела ракета перед разделением. Проекции угла вектора скорости отделившейся СС изменяются на величину

Figure 00000051
Figure 00000052
The separation mechanism of the rocket stages does not create additional disturbances for the divided stages, therefore, the initial conditions of SS motion (V CC 0 , θ CC 0 , Ψ CC 0 , x CC 0 , for CC 0 , z CC 0 , ω x CC 0 , ω for CC 0 , ω z CC 0 , ϑ CC 0 , ψ CC 0 , γ CC 0 ) are practically equal to the values of the motion parameters that the rocket had before separation. The projections of the angle of the velocity vector of the separated SS change by
Figure 00000051
Figure 00000052

где Vp - скорость ракеты перед разделением, Vy CC=Δхт·ωz, Vz CC =Δхт·ωу, Δхт - расстояние между центрами масс ракеты и СС перед разделением (Δхт=1.284 м), ωz, ωу - коэффициенты моментов рыскания и тангажа ракеты перед разделением.where V p is the rocket velocity before separation, V y CC = Δх t · ω z , V z CC = Δх t · ω y , Δх t is the distance between the centers of mass of the rocket and SS before separation (Δх t = 1.284 m), ω z , ω у are the coefficients of the yaw moment and pitch of the rocket before separation.

4. Исходные данные4. The source data

Таблица 3Table 3 МM 0,00,0 0,60.6 0,70.7 0,80.8 0,90.9 1,01,0 1,11,1 1,21,2 Сх0 СД C x0 SD 0,8360.836 0,8360.836 0,8500.850 0,8820.882 0,9150.915 1,2261,226 1,2281,228 1,3031,303 ηМ η M 1,0001,000 0,9500.950 0,9450.945 0,9350.935 0,9250.925 0,9150.915 0,9050,905 0,8900.890 Продолжение таблицы 3Continuation of table 3 МM 1,31.3 1,51,5 1,71.7 2,02.0 2,52,5 3,03.0 4,04.0 5,05,0 Сх0 СД C x0 SD 1,3171,317 1,3291,329 1,3251,325 1,2831,283 1,2331,233 1,1981,198 1,1291,129 1,0811,081 ηМ η M 0,8800.880 0,8400.840 0,8150.815 0,7650.765 0,7000.700 0,6400.640 0,5200.520 0,4200.420 Таблица 4
Удвоенный коэффициент трения плоской пластины
Table 4
Double friction coefficient of a flat plate
ReRe 00 1·106 1 · 10 6 2·106 2 · 10 6 3·106 3 · 10 6 4·106 4 · 10 6 5·106 5 · 10 6 7·106 7 · 10 6 1·107 1 · 10 7 2·107 2 · 10 7 3·107 3 · 10 7 (2сf)M=0 (2s f ) M = 0 0,009000.00900 0,009000.00900 0,007900,00790 0,007300,00730 0,006950,00695 0,006730,00673 0,006370.00637 0,005960.00596 0,005400.00540 0,005050,00505 Продолжение таблицы 4Continuation of table 4 ReRe 4·107 4 · 10 7 5·107 5 · 10 7 7·107 7 · 10 7 1·108 1 · 10 8 2·108 2 · 10 8 3·108 3 · 10 8 4·108 4 · 10 8 5·108 5 · 10 8 1·109 1 · 10 9 1·1010 1 · 10 10 (2сf)М=0 (2s f ) M = 0 0,004830,00483 0,004690.00469 0,004490,00449 0,004240.00424 0,003820,00382 0,003610,00361 0,003490,00349 0,003440,00344 0,003200,00320 0,003200,00320 Таблица 5
Кинематическая вязкость воздуха
Table 5
Kinematic viscosity of air
Y, кмY, km -0.5-0.5 00 2.52.5 5.05.0 7.57.5 10.010.0 12.512.5 ν, м2ν, m 2 / s 0,00001410,0000141 0,00001460,0000146 0,00001790.0000179 0,00002210,0000221 0,00002770,0000277 0,00003520.0000352 0,00004950,0000495 Продолжение таблицы 5Continuation of table 5 Y, кмY, km 15.015.0 17.017.0 20.020.0 25.025.0 30.030.0 35.035.0 90.090.0 ν, м2ν, m 2 / s 0,00007300.0000730 0,00010840.0001084 0,00016000.0001600 0,00035000,0003500 0,00083560,0008356 0,00116610.0011661 0,01575900.0157590

Таблица 6
Коэффициенты Сn ф СС(М,α) нормальной силы фюзеляжа СС
Если β=α, то Сn ф CC(М,β)=Сn ф CC(М,α)
Cn ф СС((М,(α<0))=-Сn ф CC(М,(α>0))
Table 6
Coefficients C n f SS (M, α) of the normal strength of the fuselage SS
If β = α, then C n f CC (M, β) = C n f CC (M, α)
C n f CC ((M, (α <0)) = - C n f CC (M, (α> 0))
МM α, градα, degree 00 22 4four 66 88 1010 1212 14fourteen 1616 18eighteen 20twenty 8989 0
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.7
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.7
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.130
0.131
0.131
0.131
0.132
0.137
0.144
0.147
0.150
0.157
0.164
0.171
0.176
0.176
0.169
0.130
0.131
0.131
0.131
0.132
0.137
0.144
0.147
0.150
0.157
0.164
0.171
0.176
0.176
0.169
0.279
0.281
0.282
0.283
0.285
0.295
0.307
0.315
0.319
0.336
0.349
0.364
0.375
0.379
0.374
0.279
0.281
0.282
0.283
0.285
0.295
0.307
0.315
0.319
0.336
0.349
0.364
0.375
0.379
0.374
0.447
0.451
0.452
0.454
0.457
0.472
0.492
0.503
0.511
0.538
0.559
0.588
0.613
0.665
0.704
0.447
0.451
0.452
0.454
0.457
0.472
0.492
0.503
0.511
0.538
0.559
0.588
0.613
0.665
0.704
0.633
0.640
0.642
0.646
0.651
0.672
0.699
0.715
0.726
0.769
0.804
0.868
0.961
1.084
1.093
0.633
0.640
0.642
0.646
0.651
0.672
0.699
0.715
0.726
0.769
0.804
0.868
0.961
1.084
1.093
0.837
0.848
0.853
0.860
0.868
0.895
0.929
0.952
0.971
1.038
1.114
1.297
1.452
1.538
1.511
0.837
0.848
0.853
0.860
0.868
0.895
0.929
0.952
0.971
1.038
1.114
1.297
1.452
1.538
1.511
1.057
1.078
1.086
1.095
1.107
1.143
1.192
1.225
1.251
1.390
1.575
1.854
1.981
2.021
1.962
1.057
1.078
1.086
1.095
1.107
1.143
1.192
1.225
1.251
1.390
1.575
1.854
1.981
2.021
1.962
1.292
1.327
1.339
1.353
1.376
1.427
1.488
1.532
1.582
1.897
2.186
2.442
2.537
2.530
2.447
1.292
1.327
1.339
1.353
1.376
1.427
1.488
1.532
1.582
1.897
2.186
2.442
2.537
2.530
2.447
1.542
1.596
1.613
1.642
1.678
1.742
1.822
1.917
2.014
2.556
2.856
3.057
3.121
3.071
2.985
1.542
1.596
1.613
1.642
1.678
1.742
1.822
1.917
2.014
2.556
2.856
3.057
3.121
3.071
2.985
1.805
1.884
1.918
1.962
2.010
2.106
2.252
2.418
2.595
3.286
3.532
3.693
3.720
3.646
3.538
1.805
1.884
1.918
1.962
2.010
2.106
2.252
2.418
2.595
3.286
3.532
3.693
3.720
3.646
3.538
2.080
2.195
2.252
2.311
2.391
2.561
2.811
3.069
3.343
4.031
4.238
4.346
4.350
4.270
4.111
2.080
2.195
2.252
2.311
2.391
2.561
2.811
3.069
3.343
4.031
4.238
4.346
4.350
4.270
4.111
18.584
23.307
24.365
24.717
24.542
24.369
24.108
23.845
23.758
22.934
22.443
22.446
22.448
22.447
22.442
18.584
23.307
24.365
24.717
24.542
24.369
10.248
23.845
23.758
22.934
22.443
22.446
22.448
22.447
22.442
Таблица 7
Положение центра давления

Figure 00000053
фюзеляжа СС в долях длины фюзеляжа
Отсчитывается от носка корпуса
Если β=α, то
Figure 00000054

Figure 00000055
Table 7
Center of pressure position
Figure 00000053
SS fuselage in fractions of the fuselage length
Counted from the toe of the case
If β = α, then
Figure 00000054

Figure 00000055
МM α, градα, degree 00 22 4four 66 88 1010 1212 14fourteen 1616 18eighteen 20twenty 8989 0
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,7
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1,0
1,1
1,2
1.3
1.7
2.0
2,5
3.0
4.0
5,0
0,117
0,118
0,119
0,119
0,121
0,124
0,129
0,131
0,134
0,144
0,153
0,169
0,186
0,216
0,234
0.117
0.118
0.119
0.119
0.121
0.124
0.129
0.131
0.134
0.144
0.153
0.169
0.186
0.216
0.234
0,134
0,135
0,136
0,136
0,138
0,140
0,144
0,146
0,148
0,157
0,166
0,181
0,197
0,226
0,245
0.134
0.135
0.136
0.136
0.138
0.140
0.144
0.146
0.148
0.157
0.166
0.181
0.197
0.226
0.245
0,165
0,166
0,166
0,167
0,168
0,169
0,172
0,173
0,175
0,183
0,191
0,205
0,221
0,251
0,276
0.165
0.166
0.166
0.167
0.168
0.169
0.172
0.173
0.175
0.183
0.191
0.205
0.221
0.251
0.276
0,191
0,193
0,193
0,194
0,195
0,196
0,197
0,198
0,200
0,208
0,215
0,231
0,249
0,297
0,334
0.191
0.193
0.193
0.194
0.195
0.196
0.197
0.198
0,200
0.208
0.215
0.231
0.249
0.297
0.334
0,215
0,217
0,217
0,218
0,220
0,220
0,222
0,222
0,224
0,233
0,242
0,264
0,297
0,345
0,366
0.215
0.217
0.217
0.218
0.220
0.220
0.222
0.222
0.224
0.233
0.242
0.264
0.297
0.345
0.366
0,235
0,238
0,240
0,241
0,243
0,243
0,244
0,245
0,248
0,259
0,275
0,313
0,343
0,371
0,386
0.235
0.238
0.240
0.241
0.243
0.243
0.244
0.245
0.248
0.259
0.275
0.313
0.343
0.371
0.386
0,254
0,258
0,260
0,262
0,264
0,265
0,267
0,268
0,272
0,292
0,319
0,354
0,370
0,389
0,400
0.254
0.258
0.260
0.262
0.264
0.265
0.267
0.268
0.272
0.292
0.319
0.354
0.370
0.389
0.400
0,271
0,277
0,279
0,281
0,284
0,286
0,288
0,290
0,296
0,333
0,359
0,379
0,389
0,402
0,412
0.271
0.277
0.279
0.281
0.284
0.286
0.288
0.290
0.296
0.333
0.359
0.379
0.389
0.402
0.412
0,286
0,294
0,296
0,300
0,305
0,307
0,309
0,316
0,326
0,369
0,386
0,396
0,402
0,413
0,423
0.286
0.294
0.296
0,300
0,305
0,307
0,309
0.316
0.326
0.369
0.386
0.396
0.402
0.413
0.423
0,300
0,310
0,314
0,319
0,323
0,327
0,334
0,345
0,358
0,394
0,403
0,409
0,413
0,422
0,431
0,300
0.310
0.314
0.319
0.323
0.327
0.334
0.345
0,358
0.394
0.403
0.409
0.413
0.422
0.431
0,313
0,325
0,330
0,335
0,342
0,350
0,362
0,374
0,387
0,412
0,417
0,420
0,422
0,431
0,439
0.313
0.325
0.330
0.335
0.342
0.350
0.362
0.374
0.387
0.412
0.417
0.420
0.422
0.431
0.439
0,551
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0,553
0.551
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553
0.553

Таблица 8
Коэффициенты Сn ст(М,α) нормальной силы изолированного стабилизатора
Отнесены к площади двух консолей стабилизатора
Если β=α, то Сn ст(М,β)=Сn ст (М,α)
Сn ст(М,(α<0))=-Сn ст М,(α>0))
Table 8
Coefficients C n st (M, α) of the normal strength of the isolated stabilizer
Related to the area of two stabilizer consoles
If β = α, then C n st (M, β) = C n st (M, α)
С n ст (М, (α <0)) = - С n ст М, (α> 0))
α, градα, degree МM 00 0,60.6 0,70.7 0,80.8 0,90.9 1,01,0 1,11,1 1,31.3 1,51,5 1,71.7 2,02.0 2,52,5 3,03.0 4.04.0 5,05,0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 20twenty 0,9960,996 1,0841,084 1,1241,124 1,1741,174 1,2481,248 1,4161,416 1,2981,298 1,1221,122 0,9860.986 0,8640.864 0,7420.742 0,5720.572 0,4940.494 0,3600.360 0,2840.284 Таблица 9
Положение

Figure 00000056
центра давления стабилизатора в долях бортовой хорды.
Отсчитывается от начала передней кромки стабилизатора.
Если β=α, то
Figure 00000057

Figure 00000058
Table 9
Position
Figure 00000056
the center of pressure of the stabilizer in shares of the side chord.
It is counted from the beginning of the leading edge of the stabilizer.
If β = α, then
Figure 00000057

Figure 00000058
α,
град
α,
hail
МM
00 0,60.6 0,70.7 0,80.8 0,90.9 1,01,0 1,11,1 1,31.3 1,51,5 1,71.7 2,02.0 2,52,5 3,03.0 4,04.0 5,05,0 00 0,2980.298 0,2910.291 0,2850.285 0,2760.276 0,2640.264 0,3040,304 0,4600.460 0,5340.534 0,5560.556 0,5620.562 0,5590.559 0,5540.554 0,5510.551 0,5470.547 0,5430.543 20twenty 0,2980.298 0,2910.291 0,2850.285 0,2760.276 0,2640.264 0,3040,304 0,4600.460 0,5340.534 0,5560.556 0,5620.562 0,5590.559 0,5540.554 0,5510.551 0,5470.547 0,5430.543 Таблица 10Table 10 Коэффциенты интереренции стабилизатораCoefficients of interest of the stabilizer МM оabout 0,60.6 0,70.7 0,80.8 0,90.9 1,01,0 1,11,1 1,31.3 1,51,5 1,71.7 2,02.0 2,52,5 3,03.0 4,04.0 5,05,0 Кα ст K α article 1,811.81 1,811.81 1,811.81 1,811.81 1,811.81 1,811.81 1,771.77 1,691,69 1,621,62 1,551.55 1,451.45 1,321.32 1,241.24 1,171.17 1,151.15 Кα ст K α article 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,321.32 1,301.30 1,261.26 1,201.20 1,161.16 1,131.13 1,131.13 Таблица 11
Коэффициенты момента крена
Table 11
Roll moment ratios
МM 00 0.60.6 0.70.7 0.80.8 0.90.9 1.01.0 1.11.1 1.21.2
Figure 00000059
, l/град
Figure 00000059
, l / city
0,03070,0307 0,03070,0307 0,03140,0314 0,03230,0323 0,03350,0335 0,03650,0365 0,03680,0368 0,03580,0358
Figure 00000060
, l/рад
Figure 00000060
, l / glad
-0,527-0.527 -0,527-0.527 -0,540-0.540 -0,555-0.555 -0,576-0.576 -0,627-0.627 -0,633-0.633 -0,614-0.614
Продолжение таблицы 11Continuation of table 11 МM 1,31.3 1,51,5 1,71.7 2,02.0 2,52,5 3,03.0 4,04.0 5,05,0
Figure 00000059
, 1/град
Figure 00000059
, 1 / city
0,03480,0348 0,03230,0323 0,02990.0299 0,02660,0266 0,02150.0215 0,01870.0187 0,01400.0140 0,01480.0148
Figure 00000060
, 1/рад
Figure 00000060
1 / rad
-0,598-0.598 -0,560-0.560 -0,514-0.514 -0,457-0.457 -0,370-0.370 -0,321-0.321 -0,279-0.279 -0,279-0.279

Решая приведенную выше систему уравнений движения стартовой ступени, определяем ее координаты х, у и z в стартовой системе координат, положение которой относительно земли зафиксировано в момент начала работа стартового двигателя, а начало находится в центре масс ракеты в ТПК.Solving the above system of equations of motion of the launch stage, we determine its coordinates x, y and z in the start coordinate system, the position of which relative to the ground is fixed at the moment the start engine starts to work, and the beginning is located in the center of mass of the rocket in the TPK.

При равномерном прямолинейном полете носителя его координаты в момент времени t в стартовой системе координат в общем случае определяются по зависимостям:With a uniform straight flight of the carrier, its coordinates at time t in the starting coordinate system in the general case are determined by the dependencies:

xn=Vn·(t-tcx)·cosθ·cosΨn;x n = V n · (tt cx ) · cosθ · cosΨ n ;

yn=Vn·(t-tcx)·sinθn;y n = V n · (tt cx ) · sinθ n ;

zn=-Vn·(t-tcx)·cosθn·sinΨn.z n = -V n · (tt cx ) · cosθ n · sinΨ n .

В рассматриваемом примере носитель находится в режиме горизонтального полета и после пуска ракеты не меняет направление полета. В этом случае θnn=0 и в стартовой системе координат в момент времени tIn this example, the carrier is in the horizontal flight mode and after the launch of the rocket does not change the direction of flight. In this case, θ n = Ψ n = 0 and in the starting coordinate system at time t

xn=Vn·(t-tcx);x n = V n · (tt cx );

уn=zn=0. n = z n = 0.

Координаты ракеты относительно носителя в момент времени t равны:The coordinates of the rocket relative to the carrier at time t are equal to:

xO=x-xn;x O = xx n ;

уо=y-yn;y o = yy n ;

zo=z-zn.z o = zz n .

Введем понятие «критерия безопасности» - минимального допустимого расстояния между носителем и отделившейся стартовой ступеньюWe introduce the concept of “security criterion” - the minimum permissible distance between the carrier and the separated start stage

Figure 00000061
Figure 00000061

Зададим значение «критерия безопасности» равным 100 м.We set the value of the "security criterion" equal to 100 m.

ϑдоп, градϑ add grad

Таблица 12Table 12 Vn, м/сV n , m / s Yn, мY n , m 00 500500 10001000 15001500 20002000 25002500 30003000 35003500 40004000 45004500 50005000 150150 21,421,4 21,721.7 22,022.0 22,422.4 22,622.6 22,722.7 22,922.9 23,123.1 23,223,2 23,523.5 23,923.9 200200 9,29.2 9,29.2 8,88.8 8,78.7 8,48.4 8,18.1 7,87.8 7,87.8 7,87.8 8,08.0 8,38.3 210210 7,47.4 7,27.2 6,96.9 6,66.6 6,26.2 5,85.8 5,55.5 5,45,4 5,45,4 5,65,6 6,06.0 220220 5,75.7 5,35.3 5,05,0 4,74.7 4,24.2 3,83.8 3,53,5 3,33.3 3,33.3 3,53,5 3,93.9 230230 4,24.2 3,73,7 3,33.3 2,92.9 2,42,4 1,91.9 1,61,6 1,41.4 1,41.4 1,71.7 2,02.0 240240 2,72.7 2,32,3 1,81.8 1,31.3 0,70.7 0,20.2 -0,1-0.1 -0,3-0.3 -0,3-0.3 0,00,0 0,20.2 250250 1,41.4 0,90.9 0,30.3 -0,2-0.2 -0,9-0.9 -1,4-1.4 -1,7-1.7 -1,8-1.8 -1,7-1.7 -1,5-1.5 -1,3-1.3 260260 0,20.2 -0,4-0.4 -1,0-1.0 -1,6-1.6 -2,3-2.3 -2,7-2.7 -3.1-3.1 -3,2-3.2 -3,0-3.0 -2,8-2.8 -2,6-2.6 270270 -0,9-0.9 -1,6-1.6 -2,1-2.1 -2,9-2.9 -3,5-3.5 -3,9-3.9 -4,3-4.3 -4,3-4.3 -4,2-4.2 -4,0-4.0 -3,7-3.7 280280 -1.9-1.9 -2,6-2.6 -3,3-3.3 -4,0-4.0 -4,6-4.6 -5,1-5.1 -5,4-5.4 -5,3-5.3 -5.3-5.3 -5,0-5.0 -4,7-4.7 290290 -3,0-3.0 -3,6-3.6 -4,4-4.4 -5,1-5.1 -5,6-5.6 -6,2-6.2 -6,3-6.3 -6,3-6.3 -6,2-6.2 -5,9-5.9 -5,5-5.5 300300 -3,9-3.9 -4,6-4.6 -5,4-5.4 -6,0-6.0 -6,6-6.6 -7,0-7.0 -7,1-7.1 -7,1-7.1 -7,0-7.0 -6,7-6.7 -6,3-6.3

Вычисляя траектории полета отделившейся стартовой ступени относительно носителя при различных значениях угла пуска ракеты ϑ0, определяем то минимальное значение - допустимый угол пуска ϑдоп - при котором вся совокупность возможных траекторий проходит ниже носителя на расстоянии Lo≥Lmin.Calculating the flight paths of the separated launch stage relative to the carrier for various values of the launch angle ϑ 0 , we determine the minimum value - the permissible launch angle ϑ additional - at which the entire set of possible paths passes below the carrier at a distance of L o ≥L min .

Результаты расчета приведены в таблице 12.The calculation results are shown in table 12.

Значения ϑдопдоп(Vn, Yn) вводятся в бортовую вычислительную систему носителя, которая дает разрешение на запуск ракеты, если требуемый угол пуска не превышает допустимый.Values ϑ add = ϑ add (V n , Y n ) are entered into the on-board computer system of the carrier, which gives permission to launch the rocket if the required launch angle does not exceed the permissible.

Пример 2Example 2

Для носителя и ракеты из примера 1 рассмотрим частный случай.For the carrier and rockets from example 1, we consider a special case.

Носитель летит равномерно прямолинейно в режиме горизонтального полета без крена и скольжения. Vn=300 м/с, Yn=500 м, ϑn=2,1°.The carrier flies uniformly rectilinearly in the horizontal flight mode without roll and slip. V n = 300 m / s, Y n = 500 m, ϑ n = 2.1 °.

Перед носителем находятся две цели.There are two targets in front of the carrier.

Для поражения первой цели ракету нужно запустить под углом ϑ0nпк=0°, для поражения второй цели - под углом ϑ0nпк=-6,5°.To hit the first target, the missile needs to be launched at an angle ϑ 0 = ϑ n + ϑ pc = 0 °, to hit the second target - at an angle ϑ 0 = ϑ n + ϑ pc = -6.5 °.

Исходя из условий безопасности, угол пуска ракеты при Vn=300 м/с, Yn=500 м не должен превышать ϑдоп=-4,6° (таблица 12). Следовательно, ракета должна быть запущена по второй цели.Based on safety conditions, the angle of launch of the rocket at V n = 300 m / s, Y n = 500 m should not exceed ϑ extra = -4.6 ° (table 12). Therefore, the rocket must be launched on the second target.

Посмотрим, что может произойти, если ракета будет запущена по первой цели под углом пуска ϑ0=0°.Let's see what can happen if the rocket is launched on the first target at a launch angle ϑ 0 = 0 °.

В момент разделения ступеней параметры движения ракеты следующие: V=1305 м/с (М=3,82), θ=-0,9°, Ψ=0, х=1323 м, у=-11 м, z=0, ωх=10,5 об/с, ωу=0, ωz=2,34 рад/с, ϑ=0, ψ=0, γ=-2,5°).At the moment of separation of the stages, the rocket's motion parameters are as follows: V = 1305 m / s (M = 3.82), θ = -0.9 °, Ψ = 0, x = 1323 m, y = -11 m, z = 0, ω x = 10.5 rpm, ω y = 0, ω z = 2.34 rad / s, ϑ = 0, ψ = 0, γ = -2.5 °).

Отделившаяся стартовая ступень имеет те же начальные параметры движения, что ракета перед разделением, за исключением проекций угла вектора скорости, которые изменятся на величинуThe separated launch stage has the same initial motion parameters as the rocket before separation, with the exception of the projections of the angle of the velocity vector, which will change by

Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000062
Figure 00000063

Решая приведенную выше систему уравнений движения, получаем траекторию полета стартовой ступени относительно носителя, которая в координатах xo,

Figure 00000064
sign(lo)=sign(yo) приведена на фиг.5. При xо=0 расстояние lо между носителем и стартовой ступенью равно нулю: происходит столкновение носителя со стартовой ступенью.Solving the above system of equations of motion, we obtain the flight path of the launch stage relative to the carrier, which in coordinates x o ,
Figure 00000064
sign (l o ) = sign (y o ) is shown in Fig. 5. At x о = 0, the distance l о between the carrier and the starting stage is zero: the carrier collides with the starting stage.

Попутно заметим, что в момент разделения ступеней ракета может иметь любые значения угловых скоростей ωу, ωz в диапазоне от минус 3,54 рад/с до плюс 3,54 рад/с (таблица 2), а угол крена ракеты γ - любое значение в диапазоне от 0 до 360°. Координаты стартовой ступени относительно носителя в момент прохождения стартовой ступенью вертикальной плоскости, проходящей через начало связанной системы координат носителя, при ωуz=3,54 рад/с для значений γ от 0 до 360° приведены на фиг.4. Здесь же приведен график для варианта ωу=0, ωz=2,34 рад/с и γ от 0 до 360°.In passing, we note that at the time of separation of the stages, the rocket can have any angular velocity values ω у , ω z ranging from minus 3.54 rad / s to plus 3.54 rad / s (table 2), and the angle of heel of the rocket γ is any value in the range from 0 to 360 °. The coordinates of the launching step relative to the carrier at the moment the launching stage passes the vertical plane passing through the origin of the associated coordinate system of the carrier, at ω у = ω z = 3.54 rad / s for values of γ from 0 to 360 ° are shown in Fig. 4. Here is a graph for the variant ω у = 0, ω z = 2.34 rad / s and γ from 0 to 360 °.

Из рисунка видно, что при запуске ракеты под углом ϑ0, величина которого превышает ϑдоп, найдется по меньшей мере одна траектория полета стартовой ступени, проходящая через носитель.It can be seen from the figure that when the rocket is launched at an angle ϑ 0 , the magnitude of which exceeds ϑ extra , there will be at least one flight path of the launch stage passing through the carrier.

При запуске ракеты по второй цели под углом ϑ0nпу=-6,5°, величина которого меньше ϑдоп=-4,6°, все возможные траектории полета стартовой ступени пройдут ниже носителя (фиг.3, 4).When launching a rocket at the second target at an angle ϑ 0 = ϑ n + ϑ pu = -6.5 °, the value of which is less than ϑ extra = -4.6 °, all possible flight paths of the launch stage will pass below the carrier (Figs. 3, 4 )

Конструкция ракеты, реализующей этот способ, подобна той, которая входит в состав многоцелевого ракетного комплекса «Гермес», представленного на выставке IDEX-2005 [Рынки вооружений, АРМС-ТАСС, 2005, №1-2, с.6-9]. В этой конструкции управление ракетой осуществляется сразу же после выхода ракеты из ТПК, а стартовый двигатель отделяется после того, как разгоняет ракету до максимальной скорости. У таких ракет стартовая ступень, отделяющаяся после окончания работы стартового двигателя, представляет собой аэродинамически устойчивое оперенное тело вращения большого удлинения. Аналогичная конструкция стартовой ступени описана в изобретении RU 2202761. Механизм разделения ступеней, конструкция которого подобна описанной в изобретении RU 2233424, не создает дополнительных возмущений разделяющимся ступеням ракеты.The design of the missile that implements this method is similar to that which is part of the Hermes multipurpose missile system presented at the IDEX-2005 exhibition [Arms Markets, ARMS-TASS, 2005, No. 1-2, p.6-9]. In this design, the rocket is controlled immediately after the rocket leaves the TPK, and the starting engine is separated after it accelerates the rocket to maximum speed. For such missiles, the starting stage, which separates after the start of the starting engine, is an aerodynamically stable feathered body of revolution of large elongation. A similar construction of the launch stage is described in the invention RU 2202761. The mechanism of separation of stages, the design of which is similar to that described in the invention RU 2233424, does not create additional disturbances to the separated stages of the rocket.

Представленный способ пуска двухступенчатой управляемой ракеты с воздушного носителя позволяет исключить столкновение отделившейся стартовой ступени с носителем при любых возможных управляющих командах в момент разделения ступеней ракеты.The presented method for launching a two-stage guided missile from an air carrier makes it possible to exclude a collision of the separated launch stage with the carrier at any possible control commands at the time of separation of the rocket stages.

Claims (1)

Способ запуска двухступенчатой управляемой ракеты с воздушного носителя, включающий пуск ракеты с помощью стартового двигателя из транспортно-пускового контейнера (ТПК), размещенного на пусковой установке воздушного носителя, отделение стартовой ступени ракеты после окончания работы стартового двигателя, баллистический полет стартовой ступени и управляемый полет маршевой ступени, отличающийся тем, что осуществляют управление ракетой с момента ее выхода из ТПК, используют стартовую ступень в виде аэродинамически устойчивого оперенного тела вращения, а отделение стартовой ступени производят после достижения ракетой скорости полета, соответствующей числам Маха 3,0-4,5, при этом ТПК перед пуском ракеты поворачивают на угол, при котором все возможные траектории отделившейся стартовой ступени проходят ниже высоты полета носителя.A method of launching a two-stage guided missile from an air carrier, including launching a rocket using a launch engine from a transport and launch container (TPK) located on the air carrier launcher, separating the rocket launch stage after the launch engine has finished, ballistic launch stage flight and controlled flight flight stages, characterized in that they control the rocket from the moment it leaves the TPK, use the launch stage in the form of aerodynamically stable operas body of revolution, and the launch stage is separated after the missile reaches a flight speed corresponding to Mach numbers 3.0-4.5, while the TPK before launching the rocket is rotated at an angle at which all possible trajectories of the separated launch stage are below the flight altitude of the carrier.
RU2006116250/02A 2006-05-11 2006-05-11 Method for launching of two-stage guided missile from air carrier RU2321825C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006116250/02A RU2321825C2 (en) 2006-05-11 2006-05-11 Method for launching of two-stage guided missile from air carrier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006116250/02A RU2321825C2 (en) 2006-05-11 2006-05-11 Method for launching of two-stage guided missile from air carrier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006116250A RU2006116250A (en) 2007-11-27
RU2321825C2 true RU2321825C2 (en) 2008-04-10

Family

ID=38959912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006116250/02A RU2321825C2 (en) 2006-05-11 2006-05-11 Method for launching of two-stage guided missile from air carrier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321825C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527610C2 (en) * 2012-10-03 2014-09-10 Министерство обороны Российской Федерации Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" Two-stage antitank guided missile

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jane"s Air-Launched Weapons. 2005, March, ISSUE, p.13-14. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527610C2 (en) * 2012-10-03 2014-09-10 Министерство обороны Российской Федерации Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" Two-stage antitank guided missile

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006116250A (en) 2007-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Siouris Missile guidance and control systems
US8664575B2 (en) Miniature missile
US20060219094A1 (en) Real time dynamically controled elevation and azimuth gun pod mounted on a fixed wing aerial combat vehicle
WO2020222250A1 (en) Modified re-entry vehicle design with dynamic trajectory glide control system
RU2151370C1 (en) Method for destruction of moving target by guided projectile with active guidance system and pre-acceleration engine
HERMAN et al. Subsystems for the extended range interceptor (ERINT-1) missile
RU2321825C2 (en) Method for launching of two-stage guided missile from air carrier
RU2599270C2 (en) Cruise missile-surface effect craft (cmsec)
US4530270A (en) Method of directing a close attack missile to a target
RU2544446C1 (en) Rolling cruise missile
Baba et al. Air combat guidance law for an UCAV
Sethunathan et al. Aerodynamic Configuration design of a missile
Hallion Science, technology and air warfare
Goncharenko et al. A method to maneuver aeroballistic missiles under counteractions
Bolonkin Optimal trajectories of air and space vehicles
DE8602212U1 (en) Free-flying side force controlled gun barrel for defense against low-flying, armored attack helicopters
RU2720569C1 (en) Adaptive aviation-missile system
Jacewicz et al. Miniature bomb concept for unmanned aerial vehicles
Davies Republic F-105 Thunderchief
Kravchuk et al. Flight Range Extension of a Guided Aerial Bomb with a Rocket Engine during Climb Bombing
Rigby Weapons integration
Davies Usaf Mcdonnell Douglas F-4 Phantom Ii
Watson et al. Development of a 6-DoF model for mine clearing darts
Gardner Guided missiles
Elrataimi The Path Performance Analysis of Missile

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner

Effective date: 20190118

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190125