Về một phương pháp nghiên cứu thuật toán nhận dạng các đặc trưng hệ số khí động của các thiết bị bay dựa trên các giá trị về độ quá tải và các tốc độ góc

Bài báo trình bày phương pháp và sơ đồ chung nhận dạng các hệ số khí động theo các giá trị quá tải và các vận tốc góc của thiết bị bay. Để đơn giản, ta sẽ xử lý sáu đại lượng đặc trưng vô hướng không ổn định của thiết bị bay gắn liền với các phần không biến dạng của thiết bị bay trong hệ tọa độ khảo sát. Nghiên cứu thuật toán lặp xác định các đặc trưng và hệ số khí động dựa trên mô hình chuyển động chính xác cao của thiết bị bay và kiểm tra kết quả tính toán. Chương trình tính toán dựa trên thuật toán xây dựng được tính cho một bộ thông số đầu vào đưa ra một số kết quả đánh giá.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Về một phương pháp nghiên cứu thuật toán nhận dạng các đặc trưng hệ số khí động của các thiết bị bay dựa trên các giá trị về độ quá tải và các tốc độ góc Tên lửa & Thiết bị bay VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN NHẬN DẠNG CÁC ĐẶC TRƯNG HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ BAY DỰA TRÊN CÁC GIÁ TRỊ VỀ ĐỘ QUÁ TẢI VÀ CÁC TỐC ĐỘ GÓC Nguyễn Thanh Bình1*, Phan Tương Lai2, Lê Tuấn Anh3 Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp và sơ đồ chung nhận dạng các hệ số khí động theo các giá trị quá tải và các vận tốc góc của thiết bị bay. Để đơn giản, ta sẽ xử lý sáu đại lượng đặc trưng vô hướng không ổn định của thiết bị bay gắn liền với các phần không biến dạng của thiết bị bay trong hệ tọa độ khảo sát. Nghiên cứu thuật toán lặp xác định các đặc trưng và hệ số khí động dựa trên mô hình chuyển động chính xác cao của thiết bị bay và kiểm tra kết quả tính toán. Chương trình tính toán dựa trên thuật toán xây dựng được tính cho một bộ thông số đầu vào đưa ra một số kết quả đánh giá. Từ khóa: Thiết bị bay, Đặc trưng khí động, Đặc trưng hệ số khí động. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu chuyển động của các TBB (thiết bị bay) với tốc độ lớn trong khí quyển là bài toán phức tạp nên cần thiết phải tính đến các đặc tính thực của môi trường như độ nhớt, độ nén của dòng khí quyển, khả năng dẫn nhiệt và các yếu tố phi tuyến ảnh hưởng đến góc tấn và thay đổi các đặc tính khối lượng - quán tính của thiết bị bay…Việc tính đến các yếu tố đó là quá lớn và không phải lúc nào bằng nghiên cứu lý thuyết cũng có thể giải quyết được vấn đề này, đặc biệt là đối với các thiết bị bay có hình dạng khí động phức tạp. Hiện nay, việc ứng dụng các hệ phương trình động lực học dòng chảy theo ba chiều có thể xác định được các hệ số khí động ổn định và không dừng (tổng cộng gồm 17 tham số) đối với các vật thể dạng tròn xoay [2,3,5]. Tuy nhiên, đối với các TBB có bề mặt bất đối xứng có thể tồn tại sự thay đổi các tham số của dòng chảy không nhớt và cấu trúc của lớp biên bao quanh TBB [4]. Từ đặc tính của dòng chảy này có thể khẳng định rằng, những kết quả thực nghiệm về sự phân bố áp suất lên bề mặt TBB thực sự khác biệt so với các tính toán lý thuyết. Kết quả là các giá trị dự báo của hệ số khí động so với thực nghiệm có sai số khá lớn. Vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng đối với các thiết bị bay hoạt động với tốc độ siêu âm. Mục đích của bài báo này là cải thiện độ tin cậy của một vài tham số hệ số khí động của TBB trên cơ sở xây dựng vòng lặp thuật toán nhận dạng bộ tham số khí động của TBB [1,2]. Vì dung lượng có hạn nên bài báo tập trung vào mô tả vắn tắt các hệ tọa độ, hệ phương trình liên quan thuật toán nhận dạng, đánh giá kiểm tra kết quả tính toán các tham số khí động so với bộ số liệu khí động đầu vào ban đầu [2,5]. 2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN VÀ CÁC PHƯƠNG TRÌNH LIÊN QUAN 2.1. Các giả thiết cơ bản Bài báo nghiên cứu chuyển động của TBB có khối lượng m trong tầng khí quyển trái đất. Hệ tọa độ tốc độ OXaYaZa có gốc trùng với tâm khối của TBB (hình 1), trục OXa trùng với vector không tốc Vc của tâm khối TBB. Mặt phẳng OXaZa vuông góc với mặt phẳng đối xứng của TBB. Trục OYa vuông góc với mặt phẳng OXaZa tạo thành hệ tọa độ tam diện thuận. Giả thiết rằng trái đất có dạng hình cầu với bán kính Rtd=6.371.106 m (trường trọng lực nằm ở tâm trái đất với hằng số hấp dẫn π0=3.986032.1014 ) Sự quay của trái đất và chuyển động của TBB so với trái đất được mô tả nhờ hệ tọa độ địa tâm O0X0Y0Z0 gắn liền với trái đất. Gốc tọa độ của hệ được đặt tại tâm cầu trái đất O0, còn trục O0Y0 hướng dọc theo vận tốc góc quay của trái đất trong 1 ngày đêm. Tất cả các hệ trục tọa độ là hệ tọa độ Decarter theo tam diện thuận. Ta đưa vào các ký hiệu sau đây: 16 N.T.Bình, P.T.Lai, L.T.Anh, “Về một phương pháp nghiên cứu … các tốc độ góc.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Ca - ma trận chuyển đổi từ hệ trục tọa độ OX0Y0Z0 sang hệ tọa độ OXaYaZa T R  X0 Y0 Z 0  - vector đặc trưng vị trí tâm khối của TBB (điểm O0) trong hệ tọa độ OX0Y0Z0 với X o  ( Rtd  H )cos kd sin  ; Yo  ( Rtd  H )sin kd ; Z o  ( Rtd  H )cos kd cos ; H - độ cao của thiết bị bay so với bề mặt trái đất; kd ,  - kinh độ và vĩ độ địa tâm tại điểm O; Chuyển động của TBB và trái đất được đặc trưng bởi các tham số sau: T V c  V ,0,0 - vector không tốc của TBB với các tọa hình chiếu của nó lên các trục tọa độ OXaYaZa . T  o   0,  , 0  - vector vận tốc góc quay của trái đất với các tọa độ hình chiếu của nó  Yo  2 lên các trục tọa độ OX0Y0Z0 với   ( rad / s ) Yo 24 . 3600 T     ,  Y ,  Z  - vector vận tốc góc quay của hệ tọa độ OXaYaZa trong hệ tọa độ Xa a a  OX0Y0Z0 . Khi viết các phương trình sẽ sử dụng toán tử “*” chuyển đổi một vector bất kỳ T a   aX , aY , aZ  về dạng ma trận đối xứng lệch :  0 aZ aY   *  A   aZ 0 aX    aY aX 0  Khi đó, tích có hướng a x b ở dạng ma trận được viết như: a * b . Các lực tác dụng lên TBB, hình chiếu của nó lên các trục hệ tọa độ OXaYaZa được xác định theo các biểu thức sau đây: m o C a R Rg   3 , R a  qS C R ...