Разработка математического и программного обеспечения баллистического расчета и оптимизации параметров активно-реактивного снаряда

Аннотация

В работе приводятся результаты разработки математического и программного обеспечения для моделирования внутренней и внешней баллистики, а также оптимизации параметров активно-реактивного снаряда. Комплексная математическая модель баллистического расчета активно-реактивного снаряда включает в себя задачу внешней баллистики, задачу внутренней баллистики внутри ствола орудия и задачу внутренней баллистики твердотопливного реактивного двигателя. Задача оптимизации параметров активно-реактивного снаряда заключается в увеличении дальности полета с учетом условия устойчивости движения на всей траектории. На основе математической модели баллистического расчета разработаны алгоритмы решения многокритериальной задачи оптимизации параметров активно-реактивного снаряда. Разработанный программный комплекс включает в себя блок расчетных модулей, реализующих математические модели и вычислительные алгоритмы, базу данных параметров снаряда и результатов моделирования, блок визуализации результатов вычислительного эксперимента в виде графиков и таблиц. Программный комплекс может быть использован при проектировании и оптимизации параметров снарядов артиллерийских систем, использующих активно-реактивный принцип метания. Результаты математического моделирования и оптимизации параметров рассмотрены на примере проектируемого активно-реактивного снаряда для артиллерийской системы калибра 152 мм. Для повышения устойчивости снаряда на траектории во время работы реактивного двигателя на внутренней поверхности сопла предлагается установка ребер под углом к оси снаряда для создания дополнительного вращательного момента. На основе разработанной модели определены оптимальные характеристики стрельбы активно-реактивным снарядом калибра 152 мм. Представлены результаты решения задач внутренней и внешней баллистики активно-реактивного снаряда, полученные с помощью программного комплекса моделирования баллистического процесса. Решена основная задача внутренней баллистики внутри ствола орудия, задача внутренней баллистики твердотопливного реактивного двигателя, прямая задача внешней баллистики активно-реактивного снаряда и исследования устойчивости движения снаряда на траектории. Найдены оптимальные параметры внутренней и внешней баллистики, обеспечивающие максимальную дальность стрельбы активно-реактивным снарядом с учетом устойчивости его движения на всей траектории.