L 4 ь ОДМШШТШШ СМСТША ФОШГСИРОВКа ЗГКОВОГО УДАРА Полезкая модель относихся к области авнацгошой техники к классу систем пилотажно -швигациошого оборудования и может найти црименение для автоматизации исодедований явлений звукового удара при полете летательных аппаратов (ЛА) со сверхзвуковой шшрооты) Кро1яе того., быть иопояьзовано при обработке методов и средств для фокусирования энергии возмщевийв обус-« ловленных пролетом М в воздршой среде в заданной точке поверхности для военных целей Известен патент франции 2086000, I972g В64с 23/00 Ш1 , Pteuss 1-(е1и7 Устройё во отрат ная скачка уплотнения дяя летательнохю аппарата летящего ш ощархзвуковой скорости С целью увеличения энергии скачка уплотнения вознщшкь - 20М132422 liii pfr-- ш МШ B64c 23/00 1 1 1 L I , I устававдивают отражатель, ориентированный яо отношеишо к зелизе, уотанав швая ехю несколько выше корпуса этого ДА, В качестве отражателя может сл /жить как элемент самого корпуса ЛА так и доаолнвтельны элемент, например тошшвннй бак, Однако отражатель, уотаноЕденный в сверхзвуковом потоке оказывает значительное лобовое сопротивление в полете, затрудняет вшшшеше точной фокусгрОБКи волн звукового удара Известен взятый за прототип патент (Ж & 2938682, I960 l-at/it v c Е. од,а Методы и средства фокушрованля звуковых ударов« создаваемых самолетом. Разработаны метод и средства дая концентрации звукового удара создаваемого пролетом летательного аппарата (ДА) бо сверхзвуковой скоростью в районе расположения заранее выбранной дели Приведена конструкция телескопаческого устройства, с помощью которого летчак мокет осуществлять наблкщение объекта с целью фокусирования и концентрации зву. кшых удэров в месте его расположения Дается блок-схема системы наведения беспилотной ракеты, которая может шводиться по точной траектории.,чтобы сфокусировать звуковые удары, генерируемые при сверхзвуковом полете в заданной точке Описан метод фокусирования энергии возмщений, обусловленных щзолетом объекта в воздушной среде со скоростями превышавшими 1фитическую скорость распространения волн в направлении выбран ной дшш, цричем летщий объект нахфавляется по траектории, так чтобы поддержать кошюненту скорости по направлению в точке, равной скорости звука, Однако недостаточная точность и эффективность данной системы не дщет гозможность использовать ее при борьбе с наземныш целями X а. JчЬ , I : , , , , ,. , : Д§лью разработки naa eiaoi модели является ооздаане оисгемы лдя ко щен:грацги зв;рсо ого удара, создаваемого цродефом М. со оверхзв ково скоростью в районе распагожеиия заранее внбрашой цели обеспачааге средств« с помощью кофорш л@$чшс могет опредеЛИТЬ ТОЩ1УЮ траекторью полета йя кощентрацйй энергии возодщеяй в выбранной Фочке ,,,, , Для решения дайной задачи в сашолефнр) oHcfeihfy фокуащ оваш1я энергии возмущенийt обусловленных цролетои летательного аппарата (ЛА) в воздушной среде со скоростяш, цревншащиш критическую .:-. скорость распространения волн, в ширавленив выбранной дели, включающей летательный аппарат (14) навигационным комплексом, с вычислителемI соединешом с системой автоматического управления (еду) и ид №катором на лобовом стекле (И10)« в навигационный комддекс введены бортовая аппаратура потребителя сцутниковой навигади-рной системы (ШС), инердиальная швигадионнзя система (ИНС)« система воздушных (ОВС) радиовысотомер (РВ)« радиолокационная станция (МО), соединенные с ними вычишштеош траектории фокусировки звукового удара.,выход которой) подключен к САУ Ш фиг«1 изображена структурная охеш сашзлетной ссистешг фокусирования звукового удара. На фиг, 2 приведены области превш ения давления и область фокусировки. На фи1.. 3 приведены завжсишста превЁшешя давления при звуковом ударе от числа М и продольной перегрузки 14. На показаны параметры логар1фаической спирали.Tp eicTopuu /1Л, На изображены I - Космическая часть сцутниковой навагадаощой системы (СНС) 2 Бортовой шавига1щонннй комшсекс Й W si JJ j-/ , , г I 6 Шдшкафор на лобовом сгзкле (ИЮ) 7 - Р ровыоофомер (РВ) S - Рад1эаяокад0 шгдя станция 9 - Де тел&шШ ашшрат (ДА) 10 - Траектории «loKycsposKH звукового удара 11 Вадкр ШЮ 12 CBOte«a айтодафичеокого унраалеяая (СДУ),| -ЛЕТЧИК И д8aшФвJШ Л4| ;s- - рулевые аовер оо7В| {4 цель; 17- поражаемая дазь; 16 - ударная водаа В оамоле щой сиофеме фокусировки ше|)Ш1 звукового удара включающий лб ш;0вльиый ашшрах 9 с навягацаоншш комшшкоом 2, в котором борфовдя ашшращ а пофребнфеля опузщковой аав|1гахшошой еготеш (СШ) 3 шерцаалшая рвигащонщя (ШС) 4, сясгеш возд2 1шых сигЕа|(ов (СВС.| -- 5« ралиовысотомер (РВ) - 7, радводокацщоавая о анцая (PJO) - 3 соедшеш о шшюдигелем 10 ., ,. который соедвяев о автошгяюокого удравлешя (GA7) - 12 и гвдгкатором на лобовом сгвкле (ИЛС) 6 Огстама работает сладр м образом 1огла ДА 0 пролетает в воздушной ореде оо окороот1|Ю равной нлг большей окороотн расцроотранешя волн в этой среде, то ДА создает возмущения х оявлящи ся в скачках уплотне- ния При шкированиа ДА со сверхзвуковой скоростью отмечаются больдше возБф ения давлений,довреждаше вазеА ныз: объектов зданий и %и движении ДА 9 сверхзвуковой скорос шэ в стационарной a i;Moc фере образуется коническая огибаедая возмщений которая соответ ствует фрош окачка уплотнения, Считал что размеры ДА малы до сравнению с 1фо%денным расстоянием скачок ушотненвя шжет рассмат-риваться как звуковая волна большой интенсивности величина кото рой уменьшается по мере увеличения расстояния движущегося источника Таким образоМ| если звуковые волны образовались на конечном отрезке y. r, , ц , а j J, а Дяя того« чтоби втм вошш подошли одшоарвмдшо необходшмо, чфобы ЛА дшгалвя по надравлению к дели со скорос шх звука« Еош cicopoois ДА больше скороотлз звука, то составжящая скорости ЛД ДО шцравлеквю к цели долша быть и .Пусть ДА двиЕнтоя со скоростью V , а заданная цель Т находртся на плоскости зешш, то кошсшеата скороств ДА по нап- равлешю к цшш Т, равна Vcos & Такая кошонента додоша быть равна скорости звука и а дш фокусироваивя ушрных волн дошшн выпшщяться соотношения: Vcose V/M , Со$е УМ 9 atctos/f i/Mj Т«е« значение угла мещ сраекторвей &сщ@та ДА и целью долшо поддерживаться равным uz.сео, /MJ а звуковые вол1Ш| гешрируеше ш ттчжоы интервале врешни будут сходиться в тошсе в оцределенный момент врешшз Дри сверхзвуковых скоростях полета угол атаки о большинства ДА очень шл и щ одолышя ось М - хх n PAAAE-AbkoU ; (CAUAtEAbHOC( JnP4eKTOpuu J-rt ft - О /77ГТ мшет рассштриваться и условии ск.ум-1 Область распространения воз1||Щений от сверхзвукового ЛА ограниче- на поверхностью головной волны (или фронта) которая начинается от носика фюзеляжа За головной ударной водшой в атмосфере распространяется еще одш или несколько ударных волн от различных частей ЛА Сот кршга,хвостового оперения и ,) faK в калщой унарной ваше избыточное давление шняется скачкообразно, то звуковой удар воспринимается как шум от сверхзвукового ЛА внезапно, как несколько быстро следущих друг за другом отдаленных взрывов, за которыми слышен слабый шри создаваемый двигателями ДА скорости X 1 ч1 , vL чЬ J-J. , ; J-- , чЬ L I I щесфвешне изменения эшорн избыточного кавления В бдшшем поле от 1А (вди на шверхностг земли ори пролете 14 на сравнительно малых высотах) эшры избыточного давления характеризуется несколькими ударными волнами, а изменение избыточного давления между ниш может иметь нелинейный характер. С течением времени более сильные ударные волнн рас1гроотранлшциеся в ашоо$ере с большой скорость®, достигают и сливаются с более слабывш Поэтому в дальнем поле от ЛЛ (шш цролете 14 на сравнительно больших высотах) в атмосфере остается только две ударные волны: головная и хвостовая с линейным профилем падения избыточного давления между ниш - М -образная волна (Д.Д«Лащоу ШШ тЛХ , 1945 Об ударных волнах на дальних расстояниях от места их возникновения). Звуковой удар зависит от $ормы Д4| режаш его полета состояния атмосферы рельефа местности и т«д Перепад давления на поверхности земви за головной волной от сверхзвукового 14 имеет порядок от атмосферного давления Роздрваеше сверхзвуковым ДА возБ ущешаясосредотачиваются в узкой зоне, непосредственно цримыкащей к поверхности фронта имещей ширину до нескольких десятков метров Ширина области . возмущённого движения значительно меньше характерного радиуса кривизны повер ости фронта и характерного расштоянгя,ш котором существенно меняются параметры невозмущенной атмосферы - , Зьвукрвн удэр в боковом направлении от трассн рассштри- вается как веер характеристических лучей i начинащихся в какой- либо момент времени на траектории полета Яри пересечении этих лучей с поверхность зеши образуется лишая воздействия а за некоторый промежуток времени - зона воздействия звукового удара;на фиг,2 изображена такая зона в полу плоскости XZ. jlc ф I Я у V . J I I коэфрцаенФ отражения волны of доверхносфи Земшз К 2« Шутра зош вндвдеш области с разншш штеноашостяш звукового удара Как видно, звуковому удару Лр ХОО Па подшергаетоя знаf,. шшшя 1Ю разиерам зона: ее пйЕуншриш достигает 30«50 шв а {фотлжбнвооть более ХООО км В штале зош раогояагаетоя наиболее сшшшя о зрения звукового удара область, ооответствующая шлшб (Шерхзвуковш окороотлм (§иг.З) полета Л4« когда уокорение 14 приводит к заметно|||;у уоиленш звукового yдapa J или к фокусировке В $тш к поверхности зешш {гриходят лу отразившиеся от (штрихована), Основной характеристикой звукового удара является расяределение в ударной волне избыточного давления Р яо вредзеш t Эпюра избыто ого давления падашщий на поверхности Зешш удахшоЁ волны зависит от многих факторов:формы М и режима его обтекания веса М« М« угла атаки и др характеризущие оообешостн распределения пол емной сшш вдоль оси ЛА; режиш полета Д4: высоты скорости, а также связанные с маневром ускорения и 4рявизна траектории; состояния атмосферы распределения температуры давления скорости и направления ветра , - Распространение возвау- ний от ДА вдоль 1 ектории некоторого |шкс | ованного лу происходит квазиодщомерно , независимо от дру17шслучей«€ крой удар от ДА при полете на больших высотах определяется в основном под:&е1шой сило у а влияние объеш незначитёлшо О ушньшением высоты полета увеличивается вклад объеш и при полете на сравнительно низких высотах звуковой удар от Л4 почти не зависит от подъемной силы и определяется объемом, Сшбне вош щрния, создаваенше в атмосфере М, распростравяются характеристшбш поверхностями« расходящимися от траекто рии полета М со скоростью относительно частиц воздуха равно я стной окорости звука. Скорость распространетая ударной волны / ., vL; .. I ч. ; I 4 I г . 4,. L отнооифедьно чао1ид воздуха равна орвдне«у скороота , звука н0посрвдс$в0нно до м после ударной водны, Еодш уведищвать ускорение Ж, о коэффициенты в уравнении звуковохч) удара обращаю гся в бесконечнос 1 ь В этш ошуч®е возникает - ...,.,. , - .фокуощровка возвфцвшйф вшванная шневрои М, Spis фокусировке возмущен) траектории имеют огибащуш - каустику Вблизи каустики избдагощое давление и средняя кривизю доверхнооти фрон. , . .- та становятся бесконечно бодьшиш. Время задэрхки 1 образной волны зависит от высоты Н над отражаадей шверхностью н угла падения волны звукового удара, ДЕЯ волны ( падения равшш 9 (с верТикалш) и высоты Н йад эейлей,вреш задержки равно 2blcos9/a в первом приближении (если дренебречь влшшием рефракции цри расцростра-:, ,.. нении в aTfiiocfepe) моашо считать что фронт волны звукового УДЗра цриходит и зеше под тем же углом что и угол составдяешй у18арной водкой с летщим ДА, равным , Тогда задержка ам VMW л. р - скорость звука Навигационный вычислитель 10 выполняет решение задачи полета .: ПО логарифшческой спирали плоско кривой, уравнение которой в полярны( координатах вид (): tojnf c(p , ., где - -радиус-вектор i ср - угол поворота вектора С постоянная величина 3 процессе полета летчик по экрану FIO - 8 с помшшэ визира ЩС - Д находит назешше цели на которые должен быть сфоку и, . , , ,, .,. .,..,, рован звуковой удар Дроцесс выхода на цель с помшщк ЩС - 3 связанного с вычислителем траектории фокусировки звукового L sL L t L С ь с СШ - 3, ШС - 4, GBC - 5, РВ - 7, которые выдают необходимую дяя этого расчета няфрршцию Kt AESAHu i Возбущденге г|дашзй звуковш у сором в основном определяется распространением ващш но воздуху ir ш зеще Иространственвая с ктура Ь «odpaasot волны давления джя М может ишть даиау до 300 Ш1, поэтому зтшк могу подвер1 т&вя оашш разнообразным наз рузкам в завиовмооти от структуры i нахфавдешгя расцространенвя ударной волнн. Сначала здание нагружается сбоку в результате воздействия паяоЕИтельного переднего фронта водны т боковую шверхноо Вслед за этим шо подтверзщается сжатию со всех сторон« затем разряжешш« и шкошц снова нагружению сбоку отридателошнм давлением. Такая смена нагрузок будет проис ХОДИТЬ за время окодо 0,3 с в может вызвать сложные неустановивдшеся колебания здания и его элементов, Звуково удар способен возбудить низкочастотные вибрагши каркаса здания, внутренних стен и стекол Максимальное средшеквадратйче1 кое значение ускорения стен при воздействий звукового удара интенсивностью 100 Па составляет 0|3 i вознимют резонансные явления 1фи атом пиковые f уровни избыточного давления внутри зданий в нещояько раз больше интенсивности воздействущей волны
