Luận án Tiễn sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cơ bản của khoang điều khiển đến ổn định bay của đạn phản lực

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:168

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án nhằm hoàn thiện mô hình toán mô tả chuyển động bay, xây dựng điều kiện ổn định bay và đánh giá ảnh hưởng của một số thông số kết cấu của khoang điều khiển đến ổn định bay của đạn phản lực lắp khoang điều khiển. Để hiểu rõ hơn về đề tài, mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết luận án!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiễn sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cơ bản của khoang điều khiển đến ổn định bay của đạn phản lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN XUÂN DIỆU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU CƠ BẢN CỦA KHOANG ĐIỀU KHIỂN ĐẾN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN XUÂN DIỆU NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU CƠ BẢN CỦA KHOANG ĐIỀU KHIỂN ĐẾN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9 52 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS Nguyễn Phú Thắng 2. TS Phan Văn Chương HÀ NỘI - 2021
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. Hà Nội, ngày .....tháng .....năm 2021 TÁC GIẢ LUẬN ÁN Trần Xuân Diệu
ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy hướng dẫn TS Nguyễn Phú Thắng, Viện Tên lửa-Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự và TS Phan Văn Chương, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Thủ trưởng Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Viện Tên lửa và Phòng Đào tạo đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu trong suốt quá trình làm luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, các nhà khoa học trong và ngoài quân đội, các đồng nghiệp, gia đình và người thân đã động viên khích lệ, tận tình giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình làm luận án. Tác giả Trần Xuân Diệu
iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ....................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................... xiii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ....................................................................... xv MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LẮP KHOANG ĐIỀU KHIỂN ...................................................................... 6 1. 1. Các vấn đề chung liên quan đến ổn định bay của đạn phản lực ......... 6 1.1.1. Khái niệm chung về ổn định bay ...................................................... 6 1.1.2. Đặc điểm ổn định bay của đạn phản lực ........................................... 7 1.2. Các phương pháp nghiên cứu ổn định bay của đạn phản lực ............ 11 1.2.1. Phương pháp nghiên cứu ổn định bay theo các chuyển động thuần túy............................................................................................ 11 1.2.2. Phương pháp nghiên cứu ổn định bay theo điều kiện ổn định ....... 16 1.2.3. Phương pháp nghiên cứu ổn định bay bằng giải hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động bay ........................................................ 19 1.3. Mối quan hệ giữa ổn định và khả năng điều khiển đạn ..................... 21 1.3.1. Tỷ số lực nâng và lực cản khí động L/D ......................................... 21 1.3.2. Tính cơ động ................................................................................... 22 1.3.3. Hiệu quả điều khiển ........................................................................ 22 1.4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ổn định của đạn phản lực lắp KĐK .................................................................................................. 22 1.4.1. Tình hình nghiên cứu nước ngoài ................................................... 22 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.................................................... 26
iv 1.5. Những vấn đề tồn tại và hướng nghiên cứu của luận án ................... 28 1.5.1. Những vấn đề tồn tại ....................................................................... 28 1.5.2. Hướng nghiên cứu của luận án ....................................................... 29 Kết luận chương 1 ..................................................................................... 30 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH KẾT CẤU, MÔ HÌNH TOÁN CHUYỂN ĐỘNG BAY VÀ ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LẮP KHOANG ĐIỀU KHIỂN .............................................. 31 2.1. Mô hình kết cấu của đạn phản lực lắp KĐK...................................... 31 2.1.1. Kết cấu và nguyên lý làm việc của đạn phản lực............................ 31 2.1.2. Kết cấu sơ bộ và nguyên lý làm việc của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ............................................................................................ 35 2.2. Mô hình chuyển động của đạn phản lực lắp KĐK ............................ 38 2.2.1. Mô hình toán của đạn chuyển động trong ống phóng .................... 39 2.2.2. Mô hình toán của đạn chuyển động bay trên quỹ đạo .................... 41 2.3. Xây dựng điều kiện ổn định bay ........................................................ 55 2.3.1. Xây dựng phương trình chuyển động bay của đạn theo góc tấn phức ................................................................................................... 56 2.3.2. Tuyến tính hóa phương trình chuyển động biến góc tấn phức ...... 60 2.3.3. Thiết lập điều kiện ổn định bay....................................................... 62 Kết luận chương 2 ..................................................................................... 66 CHƯƠNG 3. KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH TOÁN VÀ ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LẮP KHOANG ĐIỀU KHIỂN ................. 68 3.1. Xây dựng cơ sở xác định các thông số cơ bản cho mô hình toán...... 68 3.1.1. Cơ sở phương pháp xác định hệ số khí động .................................. 68
v 3.1.2. Phương án xác định và xử lý hệ số khí động .................................. 71 3.2. Xác định hệ số khí động và các thông số động học của đạn ở miệng ống phóng............................................................................... 73 3.2.1. Xác định hệ số khí động của đạn .................................................... 73 3.2.2. Phương pháp giải hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của đạn và xác định các thông số ổn định Ssd và Sss ......................... 77 3.2.3. Xác định các thông số động học của đạn ở miệng ống phóng ....... 80 3.3. Kiểm định mô hình toán mô tả chuyển động bay và điều kiện ổn định bay của đạn phản lực lắp KĐK ................................................. 81 3.3.1. So sánh kết quả giải hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động bay của đạn phản lực 122 mm với tài liệu [1] .................................. 81 3.3.2. So sánh phương pháp điều kiện ổn định bay với mô phỏng quỹ đạo đạn bằng hệ phương trình vi phân chuyển động bay của đạn .... 86 3.3.3. So sánh kết quả của phương pháp được xây dựng trong luận án với tài liệu công bố ở nước ngoài ..................................................... 91 Kết luận chương 3 ..................................................................................... 96 CHƯƠNG 4. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU CƠ BẢN CỦA KHOANG ĐIỀU KHIỂN ĐẾN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC ....................................................................... 98 4.1. Đánh giá khả năng điều khiển mô hình cơ sở của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ............................................................................... 98 4.1.1. Độ dự trữ ổn định tĩnh..................................................................... 98 4.1.2. Tỷ số lực nâng và lực cản khí động L/D, hệ số tải nm..................... 99 4.1.3. Chỉ số hiệu quả điều khiển CE...................................................... 100 4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cơ bản của KĐK
vi đến ổn định bay của đạn phản lực lắp KĐK ................................... 101 4.2.1. Ảnh hưởng của góc lật cánh lái .................................................... 101 4.2.2. Ảnh hưởng của vị trí đặt cánh ...................................................... 106 4.2.3. Ảnh hưởng của diện tích cánh lái ................................................. 109 4.2.4. Ảnh hưởng của khối lượng KĐK.................................................. 112 4.2.5. Ảnh hưởng của vị trí tâm khối KĐK ............................................ 115 4.2.6. Ảnh hưởng của góc côn phần mũi KĐK ..................................... 117 Kết luận chương 4 ................................................................................... 121 KẾT LUẬN .................................................................................................. 124 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ................... 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 127
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa, đơn vị C* Ký hiệu của hệ số khí động không thứ nguyên CD Hệ số lực cản khí động CE Hệ số hiệu quả điều khiển Cl Hệ số mô men khí động do góc nghiêng cánh CL Hệ số lực nâng khí động CL Đạo hàm hệ số lực nâng khí động theo góc tấn Clp Hệ số mô men giảm chấn xoắn CM Hệ số mô men chúc ngóc CM Đạo hàm hệ số mô men chúc ngóc theo góc tấn CM Hệ số lực mô men pháp tuyến khí động của cặp cánh lái CMp Hệ số mô men Magnus C Mq  C M  Hệ số mô men cản chúc ngóc và liệng CN Hệ số lực pháp tuyến khí động CN Đạo hàm hệ số lực pháp tuyến khí động theo góc tấn CN Hệ số lực pháp tuyến khí động của cặp cánh lái CNc  Hệ số lực pháp tuyến khí động của mỗi cánh cR Hệ số mô men ma sát khô của khớp quay đồng trục, [m] cV Hệ số mô men ma sát nhớt của khớp quay đồng trục, [N.m.s] Cyp Hệ số lực Magnus d Cỡ đạn, [m] DF, DA Lực cản khí động phần trước và phần sau, [N] FC Lực khí động pháp tuyến của cánh lái tác động lên đạn, [N] Fdc Lực đẩy trung bình của động cơ, [N] Fdc Lực đẩy động cơ, [N]
viii * f dc Lực đẩy động cơ không thứ nguyên FN Lực pháp tuyến tác dụng lên bề mặt khớp quay đồng trục, [N] G Lực trọng trường tác dụng lên đạn, [N] g Gia tốc trọng trường, [m/s2] g* Gia tốc trọng trường không thứ nguyên I, J, K Các véc-tơ chỉ phương đơn vị trong hệ quy chiếu quán tính Oxyz ib, jb, kb Các véc-tơ chỉ phương đơn vị trong hệ quy chiếu gắn liền của phần trước Obxbybzb I F, I A Ma trận quán trính khối lượng của phần trước và phần sau trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định ikn Véc-tơ chỉ phương ik được viết trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định in, jn, kn Các véc-tơ chỉ phương đơn vị trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định Onxnynzn Isp Xung lượng riêng của động cơ, [s] I xF , I xA Mô men quán tính trục của phần trước và phần sau, [kg.m2] Iy Mô men quán tính xích đạo của đạn, [kg.m2] I yF , I yA Mô men quán tính xích đạo của phần trước và phần sau, [kg.m2] KF, KA Lực Magnus phần trước và phần sau, [N] kt Bán kính hồi chuyển ngang, [m] kx, ky Bán kính quán tính theo các trục x, y, [m] l Chiều dài tham chiếu, l = d [m] L Tổng mô men tác dụng lên đạn quanh trục dọc của đạn, [N.m] L Đạo hàm tổng mô men quanh trục đạn theo , [1/s2] L/D Tỷ số lực nâng và lực cản khí động
ix LF, LA Lực nâng khí động phần trước và phần sau, [N] Lop Chiều dài ống phóng, [m] Lp Đạo hàm tổng mô men quanh trục đạn theo p, [1/s] lt Chiều dài của đạn, [m] m Khối lượng đạn, [kg] M Tổng mô men khí động tác động lên đạn, [N.m] mA Khối lượng phần sau, [kg] MC Mô men khí động pháp tuyến của cánh lái tác động lên đạn [N.m] md Khối lượng của đạn ban đầu, [kg] mF Khối lượng phần trước, [kg] M mF , M mA Mô men Magnus tác động lên phần trước và phần sau, [N.m] M Fpd , M Apd Mô men cản chúc ngóc và liệng tác động lên phần trước và phần sau, [N.m] M Fp , M Ap Mô men chúc ngóc tác động lên phần trước và phần sau, [N.m] M q  M  Mô men cản chúc ngóc và liệng, [N.m] M rcA Mô men khí động tác động lên đạn do cánh nghiêng, [N] F M rd , M rdA Mô men giảm chấn xoắn do cánh tác động lên phần trước và phần sau, [N.m] MS Mô men ma sát của khớp quay đồng trục, [N.m] mtp Khối lượng của thuốc phóng, [kg] M xA , M yA , M zA Các mô men khí động tác động lên phần sau, [N] M xF , M yF , M zF Các mô men khí động tác động lên phần trước, [N] nm Hệ số tải Nrx Phản lực của rãnh dẫn tác dụng lên chốt dẫn của đạn, [N] Obxbybzb Hệ quy chiếu gắn liền của phần trước
x Okxkykzk Hệ quy chiếu không quay Onxnynzn Hệ quy chiếu mặt phẳng cố định Oxyz Hệ quy chiếu quán tính P Tốc độ quay hồi chuyển p, q, r Tốc độ quay roll, pitch và yaw trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định, [rad/s] p F, p A Tốc độ quay quanh trục của phần trước và phần sau trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định [rad/s], [vòng/phút] Rn Ma trận cosin chỉ hướng chuyển từ Oxyz sang Onxnynzn Rnb Ma trận cosin chỉ hướng chuyển từ Onxnynzn sang Obxbybzb S Diện tích tham chiếu, [m2] s Biến chiều dài không thứ nguyên SC Diện tích cánh lái, [m2] Sd Hệ số ổn định động Sd Hệ số ổn định động của đạn phản lực lắp KĐK Sg Hệ số ổn định hồi chuyển Sg Hệ số ổn định hồi chuyển của đạn phản lực lắp KĐK SM Độ dự trữ ổn định tĩnh Ssd, Sss Các thông số ổn định của điều kiện ổn định tC Thời điểm cánh lái bắt đầu hoạt động, [s] tch Thời gian cháy của thuốc phóng, [s] u, v, w Các thành phần vận tốc của tâm khối đạn trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định, [m/s] V Vận tốc tổng quát của tâm khối đạn, [m/s] XA, YA, ZA Các thành phần của lực khí động tác động lên phần sau, [N] xC Khoảng cách từ cánh lái đến tâm khối đạn, [m] xCG Khoảng cách từ mũi đạn đến tâm khối đạn, [m]
xi A xCG Khoảng cách từ mũi đạn đến tâm khối phần sau, [m] F xCG Khoảng cách từ mũi đạn đến tâm khối phần trước, [m] x E , yE , z E Các thành phần của tọa độ tâm khối đạn trong hệ quy chiếu quán tính, [m] x F , xA Khoảng cách từ tâm khối phần trước và phần sau so với tâm khối đạn, [m] XF, YF, ZF Các thành phần của lực tác động lên phần trước, [N] Xt Khoảng cách từ tâm khối đến tâm áp đạn, [m]  Góc tấn, [rad] e Góc tấn cân bằng [rad], [độ] e Góc trượt cạnh cân bằng [rad], [độ] n Góc tấn trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định [rad], [độ] ne Góc tấn cân bằng trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định [rad], [độ] t Góc tấn tổng quát [rad], [độ]  Góc trượt cạnh, [rad] n Góc trượt cạnh trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định [rad], [độ] ne Góc trượt cạnh cân bằng trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định [rad], [độ]  Góc lật cánh lái, [rad] C Biên độ góc lật cánh lái, [rad], [độ] i Góc lật của các cánh lái thứ i, [rad] rx Góc nghiêng của rãnh xoắn ống phóng với trục dọc, [rad] y Góc lật cánh trung bình của cặp cánh 1 và 3, [rad] z Góc lật cánh trung bình của cặp cánh 2 và 4, [rad]
xii F, A Góc quay quanh trục dọc của phần trước và phần sau, [rad] φC Góc pha ban đầu của góc lật cánh lái, [rad], [độ]  Vận tốc đạn không thứ nguyên theo trục Oxn  Tốc độ góc phức rx Hệ số ma sát trượt giữa chốt dẫn hướng với bề mặt rãnh xoắn ống phóng T Góc quỹ đạo, [rad]  Mật độ không khí, [kg/m3]  Nửa góc côn phần mũi khoang điều khiển, [độ]  Tần số tự nhiên, [rad/s]  ω Toán tử sóng của véc-tơ vận tốc góc A Vận tốc góc quay quanh trục dọc của phần sau, [rad/s] op  Góc tấn phức R Góc bình ổn, [rad]  Hệ số giảm chấn KĐK Khoang điều khiển Mach Hệ số Mach
xiii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Một số thông số kỹ thuật của đạn phản lực 122mm [1], [19] ........ 32 Bảng 2.2. Một số thông số kỹ thuật của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ....... 37 Bảng 3.1. Các ký hiệu trong MISSILE DATCOM ......................................... 69 Bảng 3.2. Các thông số vật lý của đạn phản lực 122mm ................................ 74 Bảng 3.3. Các thông số vật lý của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ................ 75 Bảng 3.4. Hệ số khí động mô hình cơ sở đạn phản lực 122mm ..................... 76 Bảng 3.5. Hệ số khí động mô hình cơ sở đạn phản lực 122mm lắp KĐK ..... 77 Bảng 3.6. Các thông số của ống phóng đạn phản lực 122mm lắp KĐK ........ 80 Bảng 3.7. Mật độ không khí và tốc độ âm thanh theo độ cao......................... 83 Bảng 3.8. So sánh các thông số tính toán với bảng bắn.................................. 85 Bảng 3.9. Các thông số vật lý của đạn pháo 155mm lắp KĐK [61] .............. 91 Bảng 3.10. Các hệ số khí động của đạn pháo 155mm lắp KĐK [61] ............. 92 Bảng 3.11. Thông số động học và ổn định của đạn với φC = 180o và C = 12o .. 94 Bảng 3.12. Thông số động học và ổn định của đạn với φC = 0o và C = 12o ... 96 Bảng 4.1. Thông số đánh giá khả năng điều khiển của mô hình cơ sở đạn phản lực 122mm lắp KĐK ............................................................ 100 Bảng 4.2. Các thông số đánh giá khả năng điều khiển khi thay đổi vị trí đặt cánh lái .................................................................................... 107 Bảng 4.3. Thời điểm mất ổn định khi khảo sát vị trí đặt cánh lái ................. 108 Bảng 4.4. Các thông số đánh giá khả năng điều khiển khi thay đổi diện tích cánh lái ................................................................................... 110 Bảng 4.5. Thời điểm mất ổn định khi thay đổi diện tích cánh lái................. 111 Bảng 4.6. Lượng thay đổi của các hệ số mô men theo khối lượng KĐK ..... 112 Bảng 4.7. Các thông số đánh giá khả năng điều khiển khi thay đổi khối lượng KĐK.................................................................................... 113 Bảng 4.8. Tầm bắn thay đổi khi thay đổi khối lượng KĐK.......................... 114
xiv Bảng 4.9. Thời điểm mất ổn định khi thay đổi khối lượng KĐK ................. 114 Bảng 4.10. Lượng thay đổi của các hệ số mô men theo vị trí tâm khối KĐK .............................................................................................. 115 Bảng 4.11. Các thông số đánh giá khả năng điều khiển khi thay đổi vị trí tâm khối KĐK ............................................................................... 116 Bảng 4.12. Thời điểm mất ổn định khi thay đổi vị trí tâm khối KĐK.......... 116 Bảng 4.13. Hệ số lực cản khí động CD với nửa góc côn phần mũi KĐK .... 119 Bảng 4.14. Tầm bắn thay đổi với nửa góc côn phần mũi KĐK .................. 119 Bảng 4.15. Hệ số tải nm thay đổi với nửa góc côn phần mũi KĐK ............. 120 Bảng 4.16. Thời điểm mất ổn định với nửa góc côn phần mũi KĐK ........... 121
xv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1. Các dạng ứng xử của đạn trên quỹ đạo ............................................. 7 Hình 1.2. Mô tả quỹ đạo chuyển động của đạn ................................................ 8 Hình 1.3. Phương pháp ổn định đạn bằng cánh ................................................ 9 Hình 1.4. Phương pháp ổn định đạn bằng quay nhanh nhờ góc nghiêng loa phụt.................................................................................................... 9 Hình 1.5. Mô hình đạn phản lực 122mm lắp KĐK ........................................ 10 Hình 1.6. Mô hình tên đạn trong mặt phẳng dọc ............................................ 11 Hình 2.1. Cấu tạo đạn phản lực 122mm ......................................................... 31 Hình 2.2. Phần chiến đấu của đạn phản lực 122mm ....................................... 32 Hình 2.3. Phần động cơ của đạn phản lực 122mm ......................................... 33 Hình 2.4. Bộ phận ổn định của đạn phản lực 122mm..................................... 34 Hình 2.5. Các thành phần chính của KĐK...................................................... 36 Hình 2.6. Cấu trúc ngoài của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ........................ 36 Hình 2.7. Mô hình hình học của đạn phản lực lắp KĐK ................................ 39 Hình 2.8. Mô hình lực tác dụng lên chốt dẫn hướng của đạn ......................... 40 Hình 2.9. Mô hình đạn lắp KĐK và quy ước các hệ quy chiếu ...................... 42 Hình 2.10. Góc tấn  n và góc trượt cạnh  n trong hệ quy chiếu mặt phẳng cố định ............................................................................................. 44 Hình 2.11. Quy ước dấu của các góc lật cánh lái ............................................ 46 Hình 2.12. Lực khí độngcủa cánh lái lên mũi đạn .......................................... 48 Hình 2.13. Vùng ổn định của đạn ................................................................... 65 Hình 3.1. Mối quan hệ của các hệ số tương tác với rt / sw hoặc rt / sT .......... 70 Hình 3.2. Mô hình cơ sở của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ........................ 73 Hình 3.3. Mô hình 3D của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ............................ 74 Hình 3.4. Mô hình cơ sở của đạn phản lực 122mm lắp KĐK ........................ 76
xvi Hình 3.5. Sơ đồ thuật toán giải hệ phương trình vi phân chuyển động của đạn ................................................................................................... 78 Hình 3.6. Sơ đồ thuật toán giải xác định các thông số ổn định Ssd và Sss ....... 79 Hình 3.7. Vận tốc và tốc độ quay quanh trục phần sau trong ống phóng ....... 80 Hình 3.8. Vận tốc và tốc độ quay quanh trục của đạn phản lực 122mm trong ống phóng .............................................................................. 81 Hình 3.9. Quy luật của lực đẩy động cơ theo thời gian .................................. 84 Hình 3.10. Quỹ đạo đạn trong mặt phẳng bắn với các góc bắn khác nhau .... 84 Hình 3.11. Góc tấn và góc trượt cạnh với góc bắn 49,98o .............................. 86 Hình 3.12. Cao độ theo thời gian và theo tầm của đạn không điều khiển ...... 87 Hình 3.13. Vận tốc tổng quát và góc quỹ đạo của đạn không điều khiển ...... 87 Hình 3.14. Góc tấn và góc trượt cạnh đạn không điều khiển ......................... 88 Hình 3.15. Góc tấn và góc trượt cạnh gần miệng ống phóng ......................... 88 Hình 3.16. Tốc độ quay quanh trục của phần trước và phần sau đạn không được điều khiển ............................................................................... 89 Hình 3.17. Thông số ổn định Ssd và Sss theo thời gian..................................... 89 Hình 3.18. Góc tấn và góc trượt cạnh với φC =180o và C = 12o..................... 90 Hình 3.19. Mất ổn định ở góc tấn và góc trượt cạnh với φC =180o và C = 12o . 90 Hình 3.20. Thông số ổn định Ssd và Sss với φC =180o và C = 12o ................... 91 Hình 3.21. Góc tấn và góc trượt cạnh với φC = 180o và C = 12o .................... 93 Hình 3.22. Chuyển động góc của đạn pháo 155mm với φC = 180o và C = 12o . 93 Hình 3.23. Tốc độ thay đổi của góc trượt cạnh so với tốc độ góc yaw theo thời gian với φC = 180o và C = 12o ................................................. 94 Hình 3.24. Góc tấn và góc trượt cạnh của đạn với φC = 0o và C = 12o........... 95 Hình 3.25. Chuyển động góc của đạn với φC = 0o và C = 12o ........................ 95 Hình 3.26. Góc tấn và góc trượt cạnh với φC = 0o và C = 12o ........................ 96 Hình 4.1. Độ dự trữ ổn định tĩnh SM .............................................................. 98
xvii Hình 4.2. Tỷ số lực nâng và lực cản khí động L/D ......................................... 99 Hình 4.3. Góc tấn và góc trượt cạnh cân bằng với φC = 270o và C = 10o .... 100 Hình 4.4. Thông số ổn định Ssd và Sss với φC = 180o..................................... 103 Hình 4.5. Thông số ổn định Ssd với φC = 180o và C = 8,81o ........................ 104 Hình 4.6. Thông số ổn định Ssd và Sss theo thời gian φC = 270o.................... 104 Hình 4.7. Thông số ổn định Ssd và Sss theo thời gian φC = 90o...................... 105 Hình 4.8. Vị trí đặt cánh lái ........................................................................... 106 Hình 4.9. Thông số ổn định Ssd theo xC với góc lật cánh láiC = 10o ........... 108 Hình 4.10. Thay đổi diện tích cánh lái .......................................................... 109 Hình 4.11. Thông số ổn định Ssd theo SC với góc lật cánh láiC = 10o......... 111 Hình 4.12. Các vị trí của khối tâm đạn khi thay đổi khối lượng KĐK ......... 113 Hình 4.13. Thông số ổn định Ssd theo mF với góc lật cánh láiC = 10o ........ 114 Hình 4.14. Các vị trí của khối tâm đạn khi thay đổi vị trí khối tâm KĐK ... 115 F Hình 4.15. Thông số ổn định Ssd theo xCG với góc lật cánh láiC = 10o ....... 116 Hình 4.16. Các kích thước phần mũi KĐK ................................................... 117 Hình 4.17. Giới hạn nửa góc côn phần mũi đạn ........................................... 119 Hình 4.18. Thông số ổn định Ssd theo nửa góc mũi KĐK với góc lật cánh láiC = 10o .................................................................................... 120
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Đạn phản lực là loại hỏa lực phổ biến trong các cuộc giao tranh. Nó có thể áp chế và gây thiệt hại lớn cho đối phương. Tuy nhiên, loại đạn này thường có độ tản mát lớn dẫn đến hiệu quả chiến đấu không cao thường tiêu tốn nhiều đạn và tăng thời gian tác chiến. Với các yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác trong tác chiến hiện đại, đạn phản lực không điều khiển phóng loạt và phóng đơn có xu hướng tăng tầm bắn (đạt đến khoảng 100km) và mở rộng đối tượng tác chiến từ các mục tiêu diện sang các mục tiêu nhỏ (sai lệch 5-7m). Xu hướng cải tiến đạn phản lực thành đạn có điều khiển được nhiều tác giả tập trung nghiên cứu bởi đây là hướng đi phù hợp bởi nó vừa giải quyết được lượng đạn đang tồn kho lớn vừa tận dụng được thành quả của sự phát triển của khoa học công nghệ trong đó có công nghệ vi mạch có thể chế tạo ra các cảm biến và thiết bị có kích thước nhỏ, chịu được quá tải trong quá trình phóng, cùng với khả năng định vị toàn cầu chính xác. Nhu cầu cải tiến các vũ khí trang bị của quân đội ta đang được bộ quốc phòng khuyến khích và đặt hàng các viện nghiên cứu. NCS cùng với nhóm nghiên cứu đã thực hiện một số công trình nghiên cứu nền liên quan đến cải tiến tăng độ chính xác cho đạn phản lực 122mm theo hướng lắp thêm KĐK để hiệu chỉnh quỹ đạo, các công trình này bước đầu đánh giá được tính khả thi của việc lắp KĐK cho loại đạn này dựa trên các kết quả về nguyên lý kết cấu, mô hình động lực học và đánh giá khả năng điều khiển. Tuy nhiên, còn nhiều vấn đề cần tiếp tục bổ sung và hoàn thiện như: nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện mô hình toán đạn chuyển động trên quỹ đạo, xây dựng điều kiện ổn định bay của đạn, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cơ bản của KĐK đến ổn định bay của đạn... Do đặc thù về quân sự, các tài liệu chuyên sâu liên quan đến cải tiến lắp KĐK cho đạn phản lực hầu như không được công bố, có một số tài liệu tham