Разработка программно-математического обеспечения для автоматизации процедуры определения лобового сопротивления на баллистической трассе

Степан Николаевич Илюхин; Вячеслав Игоревич Ананьев

doi:10.22213/2410-9304-2022-4-72-79

Авторы

С. Н. Илюхин МГТУ имени Н. Э. Баумана
В. И. Ананьев МГТУ имени Н. Э. Баумана

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-4-72-79

Ключевые слова:

баллистическая трасса, хронографы, коэффициент лобового сопротивления, автоматизация, моделирование полета

Аннотация

Предметом данной статьи является разработка программного и алгоритмического обеспечения для автоматизации проведения и обработки результатов натурных баллистических экспериментов на баллистических трассах. В начале работы внимание акцентируется на значимости проведения натурных летных испытаний малых неуправляемых летательных аппаратов при проведении научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по их разработке и модернизации. Рассмотрены различные методы измерения скорости в натурном или стендовом баллистическом эксперименте. Приводится описание используемого в данной работе метода, основанного на определении средней скорости на участке по показаниям двух датчиков и реализации данного метода в хронографах открытого или закрытого типа. Исходя из этого следует представление сути проводимых баллистических экспериментов по определению аэродинамических характеристик малогабаритных летательных аппаратов, в том числе аэродинамического коэффициента продольной силы. Обосновывается переход от указанного коэффициента к коэффициенту лобового сопротивления при проведении эксперимента на баллистической трассе. Приведено описание получения на основании закона «живых сил» аналитического выражения для определения коэффициента лобового сопротивления неуправляемого пассивно летящего статически устойчивого объекта в баллистическом эксперименте. Представлен алгоритм проведения баллистического эксперимента в ручном режиме и предложенные авторами элементы автоматизации указанного алгоритма. В качестве обоснования целесообразности проведен сравнительный анализ ручного и автоматизированного вариантов проведения эксперимента. Описан порядок работы с разработанным программно-математическим обеспечением. В заключение работы проведена верификация полученных результатов баллистического эксперимента с результатами цифрового моделирования в разработанном программно-математическом комплексе.

Биографии авторов

С. Н. Илюхин, МГТУ имени Н. Э. Баумана

старший преподаватель

В. И. Ананьев, МГТУ имени Н. Э. Баумана

студент

Библиографические ссылки

Дмитриевский А. А., Лысенко Л. Н. Внешняя баллистика : учебник для студентов вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2005. 608 с. : ил.

Илюхин С. Н. Методики нахождения коэффициента лобового сопротивления при проведении экспериментальных исследований на баллистической трассе // Молодежный научно-технический вестник. 2014. №1. URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/704437.html.

Cardew G.V. Airgun from Trigger to Target. Published by G.V.& G.M. Cardew, 1995, 235 p. ISBN-13: 978-0950510835.

Устинов В. Ф., Кольцов Ю. Ф., Смирнов Н. Н. Определение скорости движения тел : учебное пособие по курсу «Теория полета». М. : МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1983.

Проведение экспериментальных исследований на баллистической трассе / В. В. Грабин, С. Н. Илюхин, А. Н. Клишин, А. И. Хлупнов. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. 37 с.

Баллистика ствольных систем / В. В. Бурлов, В. В. Грабин, А. Ю. Козлов, Н. М. Лысенко, А. И. Сидоров, В. Б. Шмельков ; по ред. : Л. Н. Лысенко, А. М. Липанова. М. : Машиностроение, 2006. 461 с.

Богомолова П. Д. Особенности измерений траекторной скорости малогабаритных летательных аппаратов хронографами оптического типа // Политехнический молодежный журнал. 2017. № 8. DOI: 10.18698/2541-8009-2017-8-149.

Denny M. The Internal Ballistics of an Air Gun. The Physics Teacher, 2011, no. 49, p. 8. DOI: 10.1119/1.3543577.

Медведева Н. П. Экспериментальная баллистика. Часть I (Методы измерения давления) : учеб. пособие. Томск : Том. ун-т, 2006. 172 с.

Аэродинамика : учеб. пособие / [А. Г. Голубев и др.] ; А99 под ред. В. Т. Калугина. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 687, [1] с. : ил.

Илюхин С. Н. Метод импульса силы для оценки энергетики управления полетом // Молодежный научно-технический вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана : электрон. журн. 2013. № 8.

Безопасные условия проведения исследований с баллистическими установками / С. И. Герасимов, И. А. Одзерихо, Р. В. Герасимова, А. В. Сальников, А. П. Калмыков, Б. А. Яненко // Известия вузов. Машиностроение. 2019. № 9 (714). C. 105.

Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М. : Наука, 1964.

Корольков А. Н., Сабирова И. А., Германов Г. Н. Спектральный анализ результатов в пулевой стрельбе: возможности применения // Известия ТулГУ. Физическая культура. Спорт. 2016. № 2. C. 125.

Khaikov Vadim L. Single shot hit probability estimation as a result of the numerical solution of double integrals using Mathcad. Vojnoteh. glas. 2018. No. 4. DOI:10.5937/vojtehg66-17433.