НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»

Атмосфера и управление движением летательных аппаратов. Школьный, Майборода. — 1973 г.

Евгений Павлович Школьный
Леонид Александрович Майборода

Атмосфера и управление
движением
летательных аппаратов

*** 1973 ***


DjVu


PEKЛAMA Заказать почтой 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD. Подробности...

Выставлен на продажу домен
mp3-kniga.ru
Обращаться: r01.ru
(аукцион доменов)



 

ВВЕДЕНИЕ
      На движение летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, ракет, космических кораблей и других подвижных объектов) в атмосфере Земли, помимо силы тяги, силы тяжести и аэродинамических сил, оказывает влияние также большое число случайных воздействий. К ним относят обычно флуктуации силы тяги двигателей; силы, связанные со случайными перекосами при монтаже крыльев, стабилизаторов, камер сгорания, рамы двигателей; случайные составляющие аэродинамических сил и др. В значительной мере движение летательных аппаратов определяется состоянием атмосферы Земли.
      Состояние атмосферы Земли характеризуется рядом физических параметров, которые испытывают большую изменчивость под влиянием процессов, протекающих внутри самой атмосферы (циклоническая и антициклоническая деятельность, конвентивный и турбулентные потоки тепла и т. д.), а также под действием процессов, происходящих на Солнце (потоки электромагнитной и корпускулярной радиации). Состояние атмосферы определяется также временем года, суток и широтой места.
      Указанные процессы определяют главным образом состояние плотных слоев атмосферы, под которыми понимаются нижние ее слои (тропосфера, стратосфера и мезосфера).
      При движении летательного аппарата в плотных слоях атмосферы на него действуют сила тяги Р, сила тяжести G и аэродинамические силы Q, К, Z. Рассмотрим уравнения движения центра масс самолета в земной системе координат. Начало координат Ох этой системы неподвижно относительно Земли, ось Оху направлена по силе тяжести G, ось Охх направлена в сторону движения самолета, а ось 0\Z перпендикулярна к осям Охх и Оху и направлена так, что составляет правую систему координат.
      Так как аэродинамические силы зависят от направления вектора скорости движения центра масс самолета, то вводят поточную систему координат. Начало координат этой системы расположено в центре масс самолета. Ось Охп направлена по вектору скорости, ось Оуп перпендикулярна к Охп и лежит в плоскости продольной симметрии самолета, ось Ozn направлена перпендикулярно к Охп и Оуи в правое крыло самолета при его движении вперед.
      Системы уравнений (1), (3) описывают движение центра масс летательного аппарата в земной системе координат. Из выражений (2) следует, что аэродинамические силы определяются плотностью воздуха р. Аэродинамические коэффициенты Сх, Су и С2 при околозвуковых, звуковых и сверхзвуковых скоростях движения летательных аппаратов зависят от углов атаки а и скольжения р, числа М и числа Рейнольдса Re:
      где I — длина летательного аппарата, v — динамическая вязкость воздуха, — скорость распространения звука в воздухе.
      Скорость звука определяется через характеристики невозмущенного потока формулой
      где k отношение удельных теплоемкостей, R — газовая постоянная воздуха, Т — абсолютная температура невозмущенного потока.
      Суммируя вышесказанное и учитывая взаимосвязь температуры, давления и плотности воздуха, можно отметить, что движение летательного аппарата в плотных слоях атмосферы определяется термодинамическими параметрами воздуха (плотностью, давлением и температурой) и ветром.
      При расчете траекторий летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы используется стандартная атмосфера (в СССР принята стандартная атмосфера СА-64 для высот до +200000 м).
      Однако фактические траектории, как правило, значительно отличаются от расчетных. Одной из причин этого являются отклонения действительного состояния параметров атмосферы (Т, р, р) от принятых в модели значений (Гст, рст, рСт):...
      Возможны три направления в учете влияния атмосферы на движение летательных аппаратов. Первое из них заключается в использовании фактического распределения физических параметров атмосферы. По своей сути оно является наиболее эффективным, однако в настоящее время еще нет способов определения состояния параметров атмосферы с нужной точностью и полнотой в заданное время.
      Второе направление связано с определением значений физических характеристик атмосферы путем использования гидродинамических моделей. К сожалению, такие модели для стратосферы и мезосферы еще не разработаны вследствие очень больших трудностей математического описания происходящих в них процессов, а существующие гидродинамические модели, позволяющие предвы-числять поля температуры и давления в тропосфере, не дают пока необходимой точности.
      Наконец, третье направление предполагает использование статистических характеристик физических параметров атмосферы и суть его заключается в следующем. Как известно, движение летательного аппарата описывается в общем случае системой нелинейных дифференциальных уравнений, в правые части которых входят внешние случайные возмущения, в том числе и атмосферные возмущения. Если статистические характеристики атмосферных возмущений известны, то различные методы статистического анализа динамических систем дают возможность определить характеристики рассеивания траекторий движения аппаратов в плотных слоях атмосферы.
      Сказанное в полной мере относится к задачам управления космическими полетами. В этом случае статистические характеристики флуктуаций физических параметров атмосферы используются при решении задач оптимизации систем управления полетом и прогнозирования состояния атмосферы в целях управления. В предлагаемой монографии авторы останавливают свое внимание именно на этом третьем направлении.
      Монография состоит из двух частей, связанных друг с другом, но в то же время обладающих определенной автономностью. Последняя заключается в том, что представленные в них результаты могут быть использованы при решении других, не связанных с рассматриваемой проблемой задач.
      В первую часть входят четыре первые главы книги, посвященные собственно атмосфере. В первой главе рассматриваются особенности температурного режима, распределения давления и плотности воздуха в плотных слоях атмосферы, кратко анализируются причины, порождающие те или иные изменения перечисленных физических параметров атмосферы, указываются пределы возможных изменений этих параметров. Особенностям ветрового режима в тропосфере, стратосфере и мезосфере посвящена вторая глава. Третья глава содержит сведения о вертикальной статистической структуре йолей температуры, давления, плотности воздуха и ветра в плотных слоях атмосферы. Представленные в этой главе многочисленные статистические характеристики получены для двух групп широт на основе данных американского ракетного зондирования. Они подробно анализируются и оцениваются с точки зрения их статистической значимости.
      Четвертая глава является тем мостиком, который соединяет структуру полей физических параметров атмосферы с вопросами статистического анализа динамических систем и синтеза управлений. В ней рассматривается ряд статистических моделей физических параметров атмосферы. Содержащиеся в главе теоретические выводы широко иллюстрируются конкретными примерами моделей температуры, плотности воздуха и составляющих скорости ветра.
      Вторая часть книги состоит из четырех последних глав и посвящена изложению методов статистического исследования процессов управления движением летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы, описанных нелинейными дифференциальными уравнениями.
      В пятой главе на базе указанных выше статистических моделей строятся математические модели процессов движения летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы, описанных нелинейными дифференциальными уравнениями. Основное внимание в этой главе уделяется методам статистического анализа рассеивания параметров траекторий движения летательных аппаратов при использовании различных математических моделей. Наряду с методами статистического исследования нелинейных процессов по линейному приближению излагаются приближенные численные методы статистического анализа нелинейных систем (метод статистических испытаний, метод Б. Г. Доступова, интерполяционный метод и др.), указываются пути использования метода наименьших квадратов в задачах статистического анализа. Актуальными задачами исследования движения летательных аппаратов в атмосфере Земли являются задачи оценки влияния атмосферных возмущений на рассеивание траекторий движения. Рассмотрению методов их решения и посвящена шестая глава. Значительное внимание в ней уделяется изложению метода вероятностной аппроксимации применительно к задачам построения полиномиальных зависимостей параметров движения от случайных факторов, характеризующих атмосферные возмущения.
      В главе седьмой излагаются численные методы статистической оптимизации процессов управления движением летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы. Развитие численных методов статистической оптимизации процессов управления стало возможно благодаря применению в практике проектирования систем управления быстродействующих цифровых вычислительных машин. Это определило и характер рассматриваемых в книге методов и их алгоритмической структуры. В этой главе дается сравнительная характеристика различных вычислительных аспектов методов поиска экстремума для статистических характеристик стохастических процессов управления.
      Рассмотренные в данной главе методы и алгоритмы статистической оптимизации могут успешно применяться и для оптимизации стохастических процессов управления различными объектами других типов, описанных нелинейными стохастическими дифференциальными уравнениями.
      Восьмая глава посвящена методам статистического прогнозирования параметров движения летательных аппаратов, описанных нелинейными стохастическими дифференциальными уравнениями. Вывод математических соотношений для решения задачи прогноза фазовых координат дается в рамках регрессионного анализа.
      В книге приводится большое количество статистических характеристик физических параметров атмосферы и результатов решения практических задач.
      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru