Development of Mathematical Support and Software for Ballistic Analysis and Optimization of Active-Missile Projectile Parameters

Authors

  • S. A. Korolev Kalashnikov Izhevsk State Technical University
  • R. R. Mansurov Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-4-98-107

Keywords:

software package, Multidimensional Optimization, mathematical modelling, projectile stability criterion, active-reactive projectile, internal ballistics, external ballistics

Abstract

The paper presents the results of developing mathematical and software support for internal and external ballisticsmodelling, as well as optimizing the parameters of an active-reactive projectile. A complex mathematical model of active-reactive projectile ballistic analysis includes the problem of external ballistics, the problem of internal ballistics inside the gun barrel and the problem of internal ballistics of a solid-fuel jet engine. The problem of active-reactive projectile parameteroptimization is to increase the flight range with respecttomotion stabilitycondition along the entire trajectory. Based on the mathematical model of ballistic analysis, the algorithms for solving a multi-criteria problem of active-reactive projectileparameteroptimization have been developed. The developed software package includes a block of calculation modules implementing mathematical models and computational algorithms, a database of projectile parameters and simulation results, a block for visualization the computational experiment results in the form of diagrams and tables. The software package can be used in the design and optimization of the projectileparameters of artillery systems implementing the active-reactive throwingprinciple. The results of mathematical modeling and optimization of parameters are considered using the example of the designed active-reactive projectile for the 152 mm artillery system. To improve the projectilestability on the trajectory during jet engineoperation, it is proposed to install ribs at an angle to the projectile axis on the inner surface of the nozzle so as to create extra torque. Based on the developed model, the optimal characteristics of firing an active-reactive projectile of caliber 152 mm are determined. The results of internal and external ballisticsproblem solutionfor an active-reactive projectile obtained by means ofthe software package for ballistic process modeling are presented. The main problem of internal ballistics inside the gun barrel, the problem of internal ballistics of a solid-fuel jet engine, the direct problem of external ballistics of an active-reactive projectile and the study of the projectile motion stability along the trajectory are solved. Optimal parameters of internal and external ballistics, providing the maximum firing range of an active-reactive projectile with respect toitsmotionstability along the entire trajectory, are found.

Author Biographies

S. A. Korolev, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DSc in Engineering, Associate Professor

R. R. Mansurov, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

Post-graduate

References

Королев С. А., Мансуров Р. Р. Решение задачи максимизации дальности полёта активно-реактивного снаряда с учетом устойчивости движения на всей траектории // Внутрикамерные процессы и горение в установках на твердом топливе и ствольных системах (ICOC'2023). Липановские чтения : сборник трудов одиннадцатой всероссийской конференции и школы-семинара молодых ученых и студентов, Ижевск, 14-16 июня 2023 года. Ижевск : Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, 2024. С. 99-107.

Нефедов Д. Г., Юминов А. Ю. Создание интеллектуальной системы наведения на цель с использованием технологии дополненной реальности // Липановские научные чтения : материалы Всероссийской школы-семинара молодых ученых и студентов. 2023. С. 91-94.

Русяк И. Г., Тененев В. А. Влияние размерности математической модели внутренней баллистики на расчетные параметры выстрела для зарядов из зерненого пороха // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. С. 95-110. DOI 10.17223/19988621/73/9.

Направление повышения точности и дальности стрельбы управляемых реактивных снарядов систем залпового огня / В. С. Асташов, С. Н. Грушичев, А. С. Иванов, А. А. Поляков // Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. № 11. С 122-126. DOI:10.24411/2071-6168-2020-00191.

Арсентьева М. В., Никитин В. А., Численное моделирование рабочего процесса в ствольном баллистическом двигателе // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. № 12. С. 3-7. DOI:10.24412/2071-6168-2022-12-3-8.

Мансуров Р. Р., Королев С. А. Исследование пределов повышения дальности стрельбы активно-реактивным снарядом // Проектирование систем вооружения и измерительных комплексов : труды 19-й Всероссийской научно-технической конференции, Нижний Тагил, 29-30 сентября 2022 года. Нижний Тагил: Нижнетагильский технологический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», 2023. С. 159-170.

Исследование возможности увеличения стрельбы за счет баллистических факторов / И. Г. Русяк, С. А. Королев, Д. А. Клюкин, Р. Р. Мансуров // Внутрикамерные процессы и горение в установках на твердом топливе и ствольных системах (ICOC'2023). Липановские чтения : сборник трудов одиннадцатой всероссийской конференции и школы-семинара молодых ученых и студентов, Ижевск, 14-16 июня 2023 года. Ижевск: Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, 2024. С. 167-178.

Бельский А. Б. Основные подходы к созданию перспективного полигонного программно - аппаратного комплекса обеспечения и анализа летных испытаний неуправляемых авиационных средств поражения с боевых вертолетов // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2021. № 1 (116). С. 75-81.

Суфиянов В. Г., Клюкин Д. А. Разработка программы для расчета продольно-поперечных колебаний ствола артиллерийского орудия // Липановские научные чтения : материалы региональной научной конференции, Ижевск, 2021. С. 106-111.

Беляева, С. Д. Пакетное решение основной задачи внешней баллистики // Артиллерийский журнал. 2023. № 4. С. 27-32.

Balon R., Komenda J. ANALYSIS OF THE 155 MM ERFB/BB PROJECTILE TRAJECTORY. Advances in Military Technology. 2022. No. 1 (1). P. 91-114.

О некоторых перспективных направлениях развития артиллерийских боеприпасов и выстрелов / Б. Э. Кэрт, Е. А. Знаменский, А. В. Панченко, В. А. Чубасов // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук., 2022. № 4 (124). С. 70-74.

Оценка баллистических возможностей артиллерийских снарядов с ракетно-прямоточными двигателями / Б. Э. Кэрт, Е. А. Чубасов, Е. А. Знаменский [и др.] // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук, 2019. № 2 (107). С. 125-133.

Гвоздев А. Е., Шибеко С. В., Щукин Д. Е. Основные направления развития высокоточных боеприпасов ствольной артиллерии // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2024. № 2 (132). С. 84-90.

Некоторые перспективные направления развития боеприпасов и выстрелов / В. М. Буренок, О. Т. Чижевский, К. М. Иванов [и др.]. Часть II // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2021. № 2 (117). С. 11-24.

Published

27.12.2024

How to Cite

Korolev С. А., & Mansurov Р. Р. (2024). Development of Mathematical Support and Software for Ballistic Analysis and Optimization of Active-Missile Projectile Parameters. Intellekt. Sist. Proizv., 22(4), 98–107. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-4-98-107

Issue

Section

Articles