Xây dựng điều kiện ổn định bay của đạn pháo phản lực

Trong bài viết phương trình vi phân cấp hai của góc tấn phức được thiết lập dựa vào hệ phương trình vi phân chuyển động trên quỹ đạo của đạn từ đó thiết lập điều kiện ổn định bay của đạn dựa vào tiêu chuẩn ổn định Hurwitz, áp dụng mô hình này để nghiên cứu tính ổn định của đạn GRAD.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng điều kiện ổn định bay của đạn pháo phản lựcNghiên cứu khoa học công nghệ XÂY DỰNG ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHÁO PHẢN LỰC Trần Xuân Diệu1*, Nguyễn Phú Thắng1, Phan Văn Chương1, Trần Quang Minh2 Tóm tắt: Trong bài báo phương trình vi phân cấp hai của góc tấn phức được thiết lập dựa vào hệ phương trình vi phân chuyển động trên quỹ đạo của đạn từ đó thiết lập điều kiện ổn định bay của đạn dựa vào tiêu chuẩn ổn định Hurwitz, áp dụng mô hình này để nghiên cứu tính ổn định của đạn GRAD. Mô hình có thể áp dụng cho các loại đạn khác nhau với các điều chỉnh phù hợp. Nghiên cứu đánh giá tính ổn định của đạn pháo phản lực là cơ sở cho thiết kế đạn, cải tiến tăng độ chính xác hoặc tăng tầm cho loại đạn này.Từ khóa: Góc tấn; Góc trượt cạnh; Ổn định bay. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ổn định bay của đạn nói chung và của đạn phản lực nói riêng là bài toán quan trọng hàngđầu trong các nghiên cứu về thuật phóng ngoài của đạn. Tuy nhiên đây lại là bài toán phứctạp bởi có một hệ thống các ngoại lực tác động trong khi đạn bay chẳng hạn các lực và mômen khí động, trọng lực, lực đẩy động cơ và rất nhiều các yếu tố khác. Khi nghiên cứu về ổnđịnh đạn các nhà nghiên cứu đạn đạo đều mong muốn đưa ra tiêu chuẩn ổn định cho các loạiđạn pháo mà không cần phải giải phương pháp số mô hình toán 6 bậc tự do của đạn. Cácnghiên cứu về ổn định đạn đã được thực hiện từ rất sớm [2, 3, 4, 9] và vẫn được phát triểncho đến ngày nay [5, 6, 7, 8], tuy nhiên các nghiên cứu này thường tập trung vào đạn ổn địnhquay mà chưa nghiên cứu sâu về đạn phản lực. Các tác giả Robert L. McCoy[4],Wernet P [5,6], Mark F. Costello [8] đã nghiên cứu về tính ổn định tổng quát của các loại đạn, mô hìnhtoán được thiết lập dựa trên giả thiết góc bắn và góc phương vị nhỏ để tuyến tính hóa cácphương trình chuyển động, điều này dẫn đến bỏ qua sự tác động của trọng lực và mô hìnhtrở nên đơn giản cho nghiên cứu, mô hình này không phù hợp đối với đạn phản lực. DalinZhu [7] phát triển nghiên cứu của Murphy [3] dựa trên tuyến tính hóa hệ phương trình viphân chuyển động với giả thiết góc tấn và góc trượt cạnh nhỏ, nhưng mô hình này được thiếtlập trên mô hình toán của đạn pháo nhưng không gồm đạn pháo phản lực. Nghiên cứu củatác giả trong bài báo này đã đưa ra tiêu chuẩn ổn định của đạn pháo phản lực, so sánh với môphỏng số để kiểm định tính chính xác của tiêu chuẩn. Khẳng định lại rằng chính sự tác độngcủa trọng lực đã làm giảm tính ổn định của đạn và nghiên cứu này là cơ sở cho thiết kế đạn,cải tiến tăng độ chính xác và tăng tầm đạn. 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN 2.1. Mô hình 6 bậc tự do của đạn Với mục đích nghiên cứu thuần túy quỹ đạo của đạn mà chưa quan tâm đến các yếu tốcgây tản mát, do vậy mô hình toán chuyển động không gian 6 bậc tự do của đạn được thiếtlập dựa trên các giả thiết như sau: - Đạn là cứng tuyệt đối, đối xứng quanh trục quay và lực đẩy của động cơ dọc theo trụccủa đạn. - Không kể đến độ cong của trái đất và tác động của lực Coriolis do luồng phụt củađộng cơ. - Không kể đến tác động của gió và các yếu tốc nhiễu động khác khi vật bay. Hệ quy chiếu được sử dụng trong nghiên cứu này như được thể hiện ở hình 1 bao gồm:Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 205 Cơ học – Cơ khí động lực - Hệ quy chiếu quán tính Oxyz gắn với trái đất, có gốc tọa độ O đặt tại miệng nòng,trục Ox song song với mặt đất và hướng đến mục tiệu; trục Oz hướng xuống dưới vàvuông góc với mặt đất; trục Oy hướng sang bên phải. xn xb Ob On zb zn yn yb O x y z Hình 1. Quy ước các hệ tọa độ. - Hệ quy chiếu gắn liền Obxbybzb gắn cứng với đạn, có gốc tọa độ Ob gắn với khối tâmcủa đạn (nằm trên trục đối xứng), Obxb trùng với trục dọc của đạn và hướng về mũi đạn;Obzb ban đầu nằm trong mặt phẳng bắn và hướng xuống dưới; Obyb tạo với Obxb và Obzbthành tam diện thuận thuận. - Hệ quy chiếu không quay Onxnynzn, có gốc tọa độ On gắn với khối tâm của đạn, trụcOnxn trùng với trục dọc của đạn và hướng về mũi đạn, Onyn luôn hướng sang phải và songsong với mặt đất. Onzn tạo với Onxn và Onyn thành tam diện thuận thuận. Hệ quy chiếu nàychỉ khác hệ quy chiếu gắn liền Obxny ...