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 TT

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 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2021 Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Phú Thắng TS Phan Văn Chương Phản biện 1: GS TSKH Nguyễn Đông Anh Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ VN Phản biện 2: GS TSKH Vũ Duy Quang Đại học Bách khoa Hà Nội Phản biện 3: PGS TS Trịnh Hồng Anh Viện Khoa học Công nghệ Quân Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Viện họp tại: Viện Khoa học Công nghệ quân Vào hồi: phút, ngày tháng năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Khoa học Công nghệ quân - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Đạn phản lực có xu hướng mở rộng tầm bắn (có thể đạt đến 100km) tăng độ xác sang đối tượng tác chiến có mục tiêu điểm (sai lệch 5-7m) Theo hướng cải tiến tăng độ xác, đạn phản lực lắp thêm khoang điều khiển (KĐK) với khớp quay đồng trục tách chuyển động quay KĐK với thân đạn thu hút nhiều ý Khi bổ sung KĐK với khớp quay đồng trục đạn bổ sung thêm bậc tự (từ vật bay bậc tự thành hệ bậc tự do) động lực học bay đạn thay đổi Ngoài ra, đạn thay đổi kết cấu, khí động, trọng tâm đặc biệt tính ổn định tĩnh động đạn bay bị thay đổi Ở nước ta có vài nhiệm vụ nghiên cứu tăng độ xác cho đạn phản lực 122mm, đặt yêu cầu cần xây dựng hệ thống sở tính tốn phục vụ thiết kế bao gồm hồn thiện mơ hình tốn, xây dựng điều kiện ổn định bay, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn Chính tơi chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu khoang điều khiển đến ổn định bay đạn phản lực” với mục tiêu nội dung trình bày sau Mục đích luận án Hồn thiện mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay, xây dựng điều kiện ổn định bay đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu tổng quan ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK - Nghiên cứu xây dựng hồn thiện mơ hình kết cấu, mơ hình tốn mơ tả chuyển động ống phóng mơ hình mơ tả chuyển động bậc tự quỹ đạo đạn phản lực lắp KĐK - Xây dựng điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK - Kiểm định tính đắn điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK bao gồm góc lật cánh lái, vị trí cánh lái, diện tích cánh lái, khối lượng KĐK, vị trí tâm khối KĐK góc phần mũi KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK Đối tượng nghiên cứu luận án Đạn phản lực 122mm cải tiến có lắp KĐK chứa khớp quay đồng trục tách chuyển động quay KĐK với thân đạn Phương pháp nghiên cứu luận án Nghiên cứu lý thuyết so sánh kết nghiên cứu với cơng trình cơng bố với thông số đầu vào - Xây dựng mơ hình kết cấu sở đạn phản lực lắp KĐK đưa phương pháp xác định hệ số khí động cho loại đạn - Trên sở xây dựng mơ hình tốn mơ tả chuyển động quỹ đạo, thiết lập điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK dựa điều kiện ổn định Hurwitz - So sánh kết đạt phương pháp điều kiện ổn định bay với kết hệ phương trình vi phân mơ tả chuyển động bay đạn So sánh, kiểm chứng kết tính tốn nhận với kết công bố - Trên sở chứng minh tính đắn tin cậy điều kiện ổn định bay, sử dụng điều kiện ổn định bay để nghiên cứu ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK với đánh giá khả điều khiển kết cấu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: - Xây dựng mơ hình kết cấu sở đạn phản lực lắp KĐK bậc tự - Xây dựng hồn thiện mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay lớp đạn bậc tự Trên sở đề xuất phương pháp xác định hệ số khí động phù hợp cho loại đạn - Xây dựng điều kiện ổn định bay cho lớp đạn phản lực lắp KĐK - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK Ý nghĩa thực tiễn: Mơ hình đạn phản lực lắp KĐK bậc tự mơ hình mới, xây dựng hồn thiện mơ hình tốn cho lớp đạn sở cho nghiên cứu liên quan đến loại đạn Nghiên cứu mô hình tốn cho thấy chất động lực học hệ, làm sở cho việc thiết kế hệ thống loại đạn Mơ hình tốn đắn sở cho việc xây dựng, thiết kế mô điều khiển hiệu chỉnh quỹ đạo trước thử nghiệm Điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK làm sở kiểm định cho thiết kế hiệu chỉnh thiết kế Công cụ cho biết đạn có ổn định hay khơng có thay đổi thiết kế mà khơng cần giải hệ phương trình mô tả chuyển động bay loại đạn Khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định đạn sở cho tính toán, thiết kế chế tạo cải tiến đạn phản lực theo hướng lắp KĐK hiệu chỉnh quỹ đạo tăng độ xác cho đạn Bố cục luận án Luận án gồm phần mở đầu, phần kết luận chương: Chương Tổng quan ổn định bay đạn phản lực khoang điều khiển Chương Xây dựng mơ hình kết cấu sở, mơ hình toán chuyển động bay điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều khiển Chương Kiểm định mơ hình tốn điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều khiển Chương Khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều khiển CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LẮP KHOANG ĐIỀU KHIỂN 1 Các vấn đề chung liên quan đến ổn định bay đạn phản lực 1.1.1 Khái niệm chung ổn định bay - Ổn định tĩnh: Khái niệm ổn tĩnh hiểu vật trạng thái tĩnh trở trạng thái cân sau bị ngoại lực tác dụng Khái niệm đề cập đến trạng thái xu hướng vật Để đảm bảo xu hướng vật cần có thành tố chống lại thay đổi trạng thái - Ổn định động: Khái niệm ổn định tĩnh nói đến xu hướng vật trở vị trí cân bị nhiễu tác động, lại không đảm bảo vật có ổn định vị trí cân hay khơng Ổn định động quan tâm đến trình sau vật bị ngoại lực tác động vật coi ổn định động sau nhiễu tác động vật cuối trở vị trí cân [43] 1.1.2 Đặc điểm ổn định bay đạn phản lực 1.1.2.1 Đặc điểm ổn định bay đạn phản lực không điều khiển 1.1.2.2 Đặc điểm ổn định bay đạn phản lực có lắp KĐK Hình 1.5 Mơ hình đạn phản lực lắp KĐK - Tốc độ quay quanh trục phần trước PF phần sau PA thường khác nhau, PF thường nhỏ - Độ dự trữ ổn định tĩnh đạn phản lực trước cải tiến cỡ khoảng 20% - 60% [10] sau cải tiến đạn khoảng 6-13% [60] - Lực điều khiển tác động vào mũi đạn q trình hiệu chỉnh quỹ đạo làm ổn định động đạn 1.2 Các phương pháp nghiên cứu ổn định bay đạn phản lực 1.2.1 Phương pháp nghiên cứu ổn định bay theo chuyển động túy - Ổn định dọc SM  CM C N  X d (1.3) - Ổn định quay quanh trục 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu ổn định bay theo điều kiện ổn định Phương trình mơ tả chuyển động góc đạn:  "   H  iP   '   M  iPT    iPG (1.19) Khi điều kiện cần đủ để đạn ổn định bay là: H 0 (1.23)  S d   Sd  Sg 1.3 Mối quan hệ ổn định khả điều khiển đạn 1.3.1 Tỷ số lực nâng lực cản khí động L/D CN  L / Dmax  CD 1.3.2 Tính động Cm  N V S  nm    CN  CN  C mg mg  Cm  1.3.3 Hiệu điều khiển CE  C e (1.24) (1.28) (1.30) (1.31) 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu ổn định đạn phản lực lắp KĐK Đối với cơng trình nước ngồi: Các cơng trình có phổ nghiên cứu rộng vấn đề liên quan đến đạn pháo lắp KĐK - Các công trình tác giả Nga bước đầu đánh giá tính khả thi lắp KĐK cho đối tượng đạn phản lực 122mm - Các cơng trình tác giả Âu-Mỹ xây dựng mơ hình tốn đầy đủ, xây dựng điều kiện ổn định bay đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đối tượng đạn pháo ổn định quay có lắp KĐK - Cơng trình tác giả Trung Quốc bao gồm thiết lập mơ hình tốn đầy đủ khơng sử dụng góc Euler nhỏ xây dựng điều kiện ổn định bay dựa mơ hình tốn cho đạn pháo ổn định quay lắp KĐK Đối với công trình nước: Nhìn chung đối tượng nghiên cứu cịn mới, cơng trình liên quan đến đối tượng nghiên cứu luận án vấn đề nghiên cứu luận án chưa nhiều Kết luận chương - Đạn phản lực lắp KĐK hệ bậc tự chuyển động quỹ đạo có đặc tính ổn định bay khác với đạn bậc tự truyền thống, vấn đề ổn định bay loại đạn cần nghiên cứu - Sử dụng phương pháp điều kiện ổn định bay cho đạn phản lực lắp KĐK phù hợp dựa điều kiện ổn định bay kinh điển loại đạn bậc tự kết cơng bố cơng trình giới loại đạn pháo ổn định quay lắp KĐK - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK thực cần thiết để đánh giá tác động KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK, làm sở cho thiết kế cải tiến tăng độ xác cho loại đạn CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH KẾT CẤU, MƠ HÌNH TOÁN CHUYỂN ĐỘNG BAY VÀ ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LẮP KHOANG ĐIỀU KHIỂN 2.1 Mô hình kết cấu đạn phản lực lắp KĐK 2.1.1 Kết cấu nguyên lý làm việc đạn phản lực 2.1.1.1 Kết cấu đạn phản lực 2.1.1.2 Nguyên lý làm việc đạn phản lực 122mm 2.1.2 Kết cấu sơ nguyên lý làm việc đạn phản lực 122mm lắp KĐK 2.1.2.1 Kết cấu sơ đạn phản lực 122mm lắp KĐK Hình 2.5 Các thành phần KĐK 2.1.2.2 Nguyên lý hoạt động đạn phản lực 122mm lắp KĐK Đạn giải phóng khớp quay từ đầu bắt đầu thực hiệu chỉnh quỹ đạo đạn qua đỉnh quỹ đạo thời điểm tC = 35s 2.2 Mơ hình chuyển động đạn phản lực lắp KĐK 2.2.1 Mơ hình tốn đạn chuyển động ống phóng Phương trình mơ tả chuyển động đạn ống phóng: mdV  md d  cos  rx  rx sin  rx   I xA  sin  rx   rx cos  rx  Fdc (2.6) md d  cos  rx  rx sin  rx   I xA  sin  rx  rx cos  rx  2.2.2 Mơ hình tốn đạn chuyển động bay quỹ đạo Tổng có 14 phương trình vi phân với 14 biến trạng thái độc lập - Các phương trình động học: 1 F      0  A               tan    pF  tan      pA    q    0  r  cos   0 0 (2.35) - Các phương trình mơ tả chuyển tịnh tiến khối tâm  u  XF  X A   v    Y  Y    r A    m F   w   Z F  Z A   q r  r tan  q  u  r tan    v      w  - Các phương trình mơ tả chuyển động góc (2.38)   M xF  M S  F  Ix   A   M  M x S  p F    A  p   Ix   A   F A A F M  M  I p  I p r  x A x F   r tan    q   y y     Iy  r   F  A A F  M z  M z   I x p A  I x pF  q   qr tan    Iy   (2.46) - Các phương trình ràng buộc hệ quy chiếu:  x E   cos  cos  y    cos  sin  E   z E    sin   sin cos sin  cos   u  sin  sin   v    cos    w  (2.47) 2.3 Xây dựng điều kiện ổn định bay 2.3.1 Xây dựng phương trình chuyển động bay đạn theo góc phức Phương trình mơ tả chuyển động góc đạn:     H  fdc*  2g*  iP      M  iPT    Gˆ  C   (2.73) 2.3.2 Tuyến tính hóa phương trình chuyển động biến góc phức 2.3.3 Thiết lập điều kiện ổn định bay Điều kiện cần đủ để đạn ổn định là:   S d  Sd   Sg (2.98) H  g *  f dc*  (2.100)   Kết luận chương - Đưa mơ hình kết cấu sơ đạn phản lực 122mm có lắp KĐK - Thiết lập phương trình vi phân mơ tả chuyển động đạn phản lực lắp KĐK ống phóng Xây dựng mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay đạn phản lực lắp KĐK bậc tự - Xây dựng điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp Trên sở điều kiện ổn định này, đánh giá ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn CHƯƠNG 3: KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH TOÁN VÀ ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHẢN LỰC LẮP LẮP KHOANG ĐIỀU KHIỂN 3.1 Xây dựng phương án xác định hệ số lực mơ men khí động 3.1.1 Cơ sở phương pháp xác định hệ số lực mơ men khí động Sử dụng phầm mềm bán thực nghiệm Missile DATCOM để xây dựng hệ số khí động cho mơ hình đạn sở 122mm lắp KĐK 3.1.2 Phương án xác định xử lý hệ số khí động 3.2 Xác định hệ số khí động thông số động học miệng ống phóng 3.2.1 Xác định hệ số khí động đạn 1,485 0,1 0,17 0,375 0,36 0,1 0,0015 Ø0,122 0,855 0,04 0,05 CG 0,316 3,12 3,142 0,17 3,32 Hình 3.4 Mơ hình sở đạn phản lực 122mm lắp KĐK Bảng 3.3 Các thông số vật lý đạn phản lực 122mm lắp KĐK Thông số Giá trị Khối lượng phần trước, kg 10,0 Khối lượng phần sau ban đầu, kg 66,6 Khối lượng phần sau thuốc phóng cháy hết, kg 46,5 Chiều dài đạn,m 3,320 MMQT trục phần trước, kgm 0,0284 MMQT trục phần sau ban đầu, kgm 0,149 MMQT trục phần sau thuốc phóng cháy hết, kgm MMQT xích đạo ban đầu, kgm 0,124 62,54 MMQT xích đạo sau thuốc phóng cháy hết, kgm 47,29 Chiều dài tham chiếu, m 0,122 Diện tích tham chiếu, m Vị trí tâm khối đạn ban đầu, m 0.01168 1,697 11 3.2.3 Xác định thông số động học đạn miệng ống phóng Hình 3.7 Vận tốc dài tốc độ quanh trục phần sau ống phóng 3.3 Kiểm định mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK 3.3.1 So sánh kết giải hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động bay đạn phản lực 122 mm với tài liệu [1] Giản lược hệ phương trình mô tả chuyển động bay đạn lắp KĐK bậc tự để áp dụng cho đạn phản lực 122mm nguyên bậc tự So sánh kết tính tốn với bảng bắn [1], kết tính tốn trường hợp khác tương ứng với bảng bắn cho thấy sai số chấp nhận được, qua chứng minh đắn mơ hình tốn 3.3.2 So sánh phương pháp điều kiện ổn định bay với mô quỹ đạo đạn hệ phương trình vi phân chuyển động bay đạn Trường hợp 1: Khi đạn khơng điều khiển Hình 3.17 Thông số ổn định Ssd Sss theo thời gian Trường hợp 2: Đạn điều khiển lệch sang trái với φC = 180o từ thời điểm tC = 35s với biên độ lật cánh 12 Hình 3.18 Góc góc trượt cạnh với φC = 180o C =12o Hình 3.20 Thơng số ổn định Ssd Sss với φC = 180o C =12o Nhận xét: Các trường hợp cho thấy tương đồng phương pháp điều kiện ổn định bay với mô chuyển động đạn quỹ đạo hệ phương trình phân Qua cho thấy độ tin cậy mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay điều kiện ổn định bay xây dựng luận án 3.3.3 So sánh kết phương pháp xây dựng luận án với tài liệu công bố nước ngồi Ở đây, mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay phương pháp điều kiện ổn định bay đạn xây dựng luận án sử dụng với thông đầu vào với đạn pháo 155mm lắp KĐK công bố tài liệu [61] so sánh kết tính tốn với kết tài liệu Trường hợp 1: Đạn điều khiển lệch sang trái (hướng âm Onyn) với góc pha ban đầu φC = 180o với biên độ góc lật cánh lái C =12o 13 Hình 3.21 Góc góc trượt cạnh với φC = 180o C =12o Bảng 3.11 Thông số động học ổn định, φC = 180o C =12o Thời V gian (m/s)  (độ) pF pA (rad/s) (rad/s) p1  p  Sss>0 Ssd< Đ Đ Đ Đ 26 209,20 -12,60 25,09 1136,6 Đ Đ Đ Đ 39 231,39 -40,60 15,17 1019,1 Đ Đ Đ Đ 48 260,82 -59,08 Đ Đ Đ S 500,00 40,00 1445 9,94 1445 939,18 Trường hợp 2: Đạn điều khiển lệch sang phải (hướng dương Onyn) với góc pha ban đầu φC = 0o với biên độ góc lật cánh lái C =12o Hình 3.24 Góc góc trượt cạnh với φC = 0o C =12o Đồ thị mô tả hai đại lượng theo thời gian giống với kết công bố [61] Kết cho thấy đạn ổn định hết thời gian mơ mà góc góc trượt cạnh hội tụ ổn định không dao động 14 Bảng 3.12 Thông số động học ổn định, φC = 180o C =12o Thời V gian (m/s)  (độ) pF pA (rad/s) (rad/s) p1  p  Sss>0 Ssd< Đ Đ Đ Đ 24,51 1136,4 Đ Đ Đ Đ 15,46 1018,7 Đ Đ Đ Đ 48 256,07 -46,46 10,39 939,42 Đ Đ Đ S 500 40 26 210,3 -7,63 39 230,06 -36,1 1445 1445 Kết luận chương - Lựa chọn phương pháp xây dựng hệ số khí động cho mơ hình sở đạn phản lực 122mm lắp KĐK dựa phần mềm Missile DATCOM có độ tin cậy cao - Kiểm định tính đắn tin cậy mơ hình tốn điều kiện ổn định bay thiết lập Điều kiện ổn định cơng cụ để nghiên cứu tính ổn định bay đạn thay đổi thông số KĐK CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU CỦA KĐK ĐẾN ỔN ĐỊNH BAY CỦA ĐẠN PHÁO PHẢN LỰC LẮP KĐK 4.1 Đánh giá khả điều khiển mơ hình sở đạn 9M22Y lắp KĐK 4.1.1 Độ dự trữ ổn định tĩnh Hình 4.1 Độ dự trữ ổn định tĩnh SM Độ dự trữ ổn định tĩnh SM  3,23d  2,38d , quy đổi sang dạng phần trăm là: SM  8,75%  11,85% 15 4.1.2 Tỷ số lực nâng lực cản khí động L/D, hệ số tải nm Hình 4.2 Tỷ số lực nâng lực cản khí động L/D Giá trị lớn tỷ số L  3,91 tốc độ 264m/s D max hệ số tải nm = 3,55 (khi đạn bay cân biên độ góc lật cánh C = 10o) So sánh với giá trị đưa tài liệu [41] đạn Copperhead 155mm (loại đạn phản lực hiệu chỉnh quỹ đạo), giá trị tương ứng   4.1.3 Chỉ số hiệu điều khiển CE Hình 4.3 Góc góc trượt cạnh cân với φC = 270o C = 10o Góc góc trượt cạnh cân q trình điều khiển đạn tăng tầm với biên độ góc lật cánh  C  100 , ta thấy góc cân ne  4,60 , số hiệu điều khiển CE  0,46 Như mơ hình sở số hiệu điều khiển CE < 1, số phù hợp với đạn tên lửa điều khiển phân tích chương 16 4.2 Khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK 4.2.1 Ảnh hưởng góc lật cánh lái Giới hạn biên độ góc lật cánh thể (4.7) đây:  B2 /  cos C   cos C   C    0   B /  cos  C   cos  C    (4.7) C Trường hợp 1: Nghiên cứu ảnh hưởng góc lật cánh lái đến ổn định bay đạn trường hợp lái đạn sang trái (φC = 180o) thời điểm tC  35s Hình 4.4 Thơng số ổn định Ssd Sss theo thời gian, φC = 180o Trường hợp 2: Nghiên cứu ảnh hưởng góc lật cánh lái đến ổn định bay đạn trường hợp lái tăng tầm đạn kéo mũi đạn hướng lên (φC = 270o) thời điểm tC  35s Hình 4.6 Thơng số ổn định Ssd Sss theo thời gian, φC = 270o Trường hợp 3: Nghiên cứu ảnh hưởng góc lật cánh lái đến ổn định bay đạn trường hợp lái đạn giảm tầm kéo mũi đạn hướng xuống (φC = 90o) thời điểm tC  35s 17 Hình 4.7 Thơng số ổn định Ssd Sss theo thời gian, φC = 270o 4.2.2 Ảnh hưởng vị trí đặt cánh Thay đổi vị trí đặt cánh làm thay đổi mơ men khí động cánh lái (tương ứng làm thay đổi hệ số mơ men khí động cánh lái C M  ) làm thay đổi đặc tính ổn định bay đạn CM   C M  CM xC CN  l x  C xC (4.8) (4.9) 1,485 0,5 0,3 CG 0,985 xC0 =1,125 1,185 Hình 4.8 Vị trí đặt cánh lái Bảng 4.1 Thông số khả điều khiển thay đổi vị trí đặt cánh lái xC (L/D)max nm CE SM Tăng 5% 3,91 3,76 0,48 8,36% ÷ 11,53% xC0 3,91 3,55 0,46 8,75% ÷ 11,85% Giảm 5% 3,91 3,43 0,43 9,13% ÷ 12,18% Giảm 10% 3,91 3,23 0,40 9,5% ÷ 12,18% Giảm 15% 3,91 3,05 0,38 9,9% ÷12,84% 18 Hình 4.9 Thơng số ổn định Ssd theo xC với góc lật cánh láiC = 10o 4.2.3 Ảnh hưởng diện tích cánh lái 43 40 31 0,36 0,05 CG Hình 4.10 Thay đổi diện tích cánh lái SC C N SC S x  C C CM  SC l CN   CM  (4.10) (4.11) Bảng 4.2 Thông số khả điều khiển thay đổi diện tích cánh lái SC (L/D)max nm CE SM Tăng 5% 3,94 3,83 0,5 8,26% ÷ 11,42% SC0 3,91 3,55 0,46 8,75% ÷ 11,85% Giảm 5% 3,89 3,36 0,43 9,25% ÷ 12,29% Giảm 10% 3,87 3,10 0,41 9,75% ÷ 12,74% Giảm 15% 3,85 2,85 0,38 10,28% ÷13,20% 19 Hình 4.11 Thơng số ổn định Ssd theo SC với góc lật cánh láiC = 10o 4.2.4 Ảnh hưởng khối lượng KĐK 1,235 1,125 0,888 CG 1,248 1,485 1,595 Hình 4.12 Các vị trí khối tâm đạn thay đổi khối lượng KĐK C M   xCG  (4.15) C M0  xCG C M   xCCG  (4.16) C M0  xCCG Bảng 4.3 Thông số khả điều khiển thay đổi khối lượng KĐK mF (kg) (L/D)max nm CE SM 3,91 3,68 0,56 6,45% ÷ 9,76% 10 3,91 3,55 0,46 8,75% ÷ 11,85% 15 3,91 3,20 0,40 10,05% ÷ 13,42% 20 3,91 2,81 0,35 11,13% ÷ 14,75% 25 3,91 2,42 0,31 12,07% ÷15,92% 20 Bảng 4.4 Tầm bắn thay đổi thay đổi khối lượng KĐK mF (kg) 10 15 20 25 Tầm bắn (km) 16,50 16,31 15,96 15,54 15,10 4.2.5 Ảnh hưởng vị trí tâm khối KĐK 1,143 1,125 11,07 CG 1,467 1,485 1,503 Hình 4.14 Vị trí khối tâm đạn thay đổi vị trí khối tâm KĐK Bảng 4.5 Thơng số khả điều khiển so với vị trí tâm khối KĐK Vị trí tâm khối (m) (L/D)max nm CE SM 0,256 3,91 3,52 0,45 9,07% ÷ 12,18% 0,356 3,91 3,55 0,46 8,75% ÷ 11,85% 0,456 3,91 3,67 0,49 8,43% ÷ 11,53% Hình 4.15 Thơng số ổn định Ssd theo F xCG vớiC = 10o 21 4.2.6 Ảnh hưởng góc phần mũi KĐK 5 lt  25 d (4.17) Hình 4.16 Các kích thước phần mũi KĐK Bảng 4.6 Tầm bắn thay đổi với nửa góc phần mũi KĐK 8o 11,25o 14,5o  Tầm bắn (km) 16,31 16,03 15,57 Bảng 4.7 Hệ số tải nm thay đổi với nửa góc phần mũi KĐK 8o 11,25o 14,5o  Hệ số tải nm 3,55 2,83 2,05 Hình 4.18 Thơng số ổn định Ssd theo nửa góc mũi KĐK vớiC = 10o Kết luận chương - Mô hình hình sở đạn phản lực 122mm đưa luận án có tính điều khiển phù hợp với loại đạn hiệu chỉnh quỹ đạo dựa sở tính tốn thơng số đánh giá khả khả điều khiển đưa bảng 4.1 Do đó, nghiên cứu ảnh hưởng số thơng số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực 122mm lắp KĐK dựa mơ hình 22 - Biên độ góc lật cánh lái lớn đạn dễ ổn định giá trị giới hạn biên độ cánh xác định qua công thức (4.7) Trong giới hạn mơ hình tốn, cho thấy đạn ổn định điều khiển hướng cịn điều khiển tầm ảnh hưởng Khi điều khiển hướng hiệu chỉnh quỹ đạo với biên độ góc lật cánh tham chiếu C = 10o, không nên thực 24,76s nên thực hiệu chỉnh quỹ đạo khoảng thời gian ngắn với biên độ góc lật cánh lớn tăng hiệu điều khiển mà đạn ổn định - Cánh lái đặt gần xa tâm khối, đạn giảm ổn định ngược lại Khi cho vị trí cánh lái thay đổi xC = 85% ÷105%xC0 (tương đương với thay đổi khoảng 0,2m) thời điểm ổn định thay đổi tăng 58,59s đến 63,38s, quy luật thay đổi tuyến tính giảm 5% xC thời điểm ổn định tăng cỡ 1s; độ dự trữ ổn định tĩnh SM tăng từ khoảng 8,36% ÷ 11,53% lên 9,9% ÷12,84% cho thấy đạn điều khiển tốn lượng - Diện tích cánh lái tăng, đạn dễ ổn định ngược lại Khi cho vị trí cánh lái thay đổi SC = 85% ÷ 105% SC0 mm2 thời điểm ổn định thay đổi giảm từ 63,68s đến 58,50s, quy luật thay đổi tuyến tính tăng 5% SC thời điểm ổn định tăng cỡ 1s; khoảng thay đổi độ dự trữ ổn định tĩnh SM lớn lớn từ ÷ 1,8% (tương đương 10,28% ÷13,20% xuống 8,26% ÷ 11,42%) cho thấy tác động lớn đến lượng điều khiển - Khối lượng KĐK tăng lên làm đạn ổn định hơn, khả điều khiển tầm đạn bị giảm Quy luật tăng thời điểm ổn định so với khối lượng KĐK phi tuyến, mF < 10 kg ảnh hưởng đến ổn định bay đạn nhiều mF > 10 kg, điều cho thấy khối lượng KĐK mF = 10kg giá trị hợp lý - Tâm khối KĐK gần mũi đạn đạn ổn định hơn, mức ảnh hưởng không thực rõ rệt, khảo sát vị trí tâm khối KĐK từ 0,256m đến 0,456m thời điểm ổn định giảm từ 60,38s đến 59,13s, nhiên lại ảnh hưởng nhiều đến độ ổn tĩnh với lượng thay đổi cỡ 1,5% thay đổi tâm khối KĐK giới hạn 0,2m Điều cho thấy thiết kế cần phải bố trí khối tâm KĐK gần mũi để giảm lượng điều khiển cánh lái - Góc côn phần mũi KĐK không ảnh hưởng nhiều đến ổn định đạn lại ảnh hưởng nhiều đến khả điều khiển đạn quỹ đạo có bán kính nhỏ thể tăng nửa góc phần mũi đạn từ 8olên 14,5o thời điểm ổn định giảm từ 59,76s xuống 58,77s hệ số tải nm giảm từ 3,55 xuống 2,05 Đối với đạn hiệu chỉnh quỹ đạo lượng 23 hiệu chỉnh thường nhỏ việc tăng góc phần mũi cho phép khơng gian bố trí bên cần thiết KẾT LUẬN Đánh giá chung đề tài nghiên cứu luận án: Từ kết nghiên cứu, luận án rút số kết luận sau: Đạn phản lực lắp KĐK với đặc điểm hệ bậc tự có đặc tính ổn định phức tạp, nghiên cứu ổn định bay loại đạn cần thiết để phục vụ cải tiến tăng độ xác cho loại đạn Mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay đạn phản lực lắp KĐK xây dựng luận án bao gồm 14 phương trình vi phân độc lập 14 biến trạng thái độc lập thể (2.35), (2.38), (2.46) (2.47) xây dựng sở khoa học chắn mô tả chuyển động phức tạp bậc tự đạn quỹ đạo Mơ hình dùng cho nhiều đối tượng đạn lắp KĐK khác Điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK xây dựng luận án bao gồm bất đẳng thức (2.98) (2.100) phù hợp với đối tượng đạn bậc tự luận án Điều kiện ổn định bay có tính tổng qt cao thiết lập góc bắn khơng bỏ qua tác động trọng lực điều kiện ổn định bay đạn bậc tự truyền thống, điều kiện ổn định áp dụng cho nhiều đối tượng đạn khác Luận án chứng minh tính tin cậy mơ hình tốn mơ tả chuyển động bay điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK luận giải có khoa học so sánh với tài liệu công bố tạp chí khoa học uy tín Nghiên cứu thực chương luận án cho thấy ảnh hưởng số thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn khác mức độ, chiều hướng tác động cụ thể là: - Biên độ góc lật cánh lái, khoảng cách cánh lái đến tâm khối diện tích cánh lái lớn đạn dễ ổn định ngược lại Diện tích cánh lái ảnh hưởng nhiều tới ổn định bay khả điều khiển đạn tác động tới hệ số lực mơ men khí động cánh lái - Khối lượng KĐK tăng tâm khối KĐK gần mũi đạn đạn ổn định ngược lại Tâm khối KĐK ảnh hưởng không nhiều đến ổn định lại ảnh hưởng nhiều đến độ dự trữ ổn định tĩnh, nên bố trí tâm khối KĐK gần mũi đạn - Góc phần mũi KĐK không ảnh hưởng nhiều đến ổn định 24 đạn lại ảnh hưởng nhiều đến khả điều khiển đạn quỹ đạo có bán kính nhỏ Đối với đạn hiệu chỉnh quỹ đạo lượng hiệu chỉnh thường nhỏ việc tăng góc phần mũi phép khơng gian bố trí bên cần thiết Những đóng góp luận án: Xây dựng mơ hình tốn mơ tả chuyển động bậc tự quỹ đạo đạn phản lực lắp khoang điều khiển, sở xây dựng điều kiện ổn định bay cho mơ hình nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu khoang điều khiển đến ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều khiển Hướng nghiên cứu tiếp theo: Mở rộng mô hình tốn xây dựng điều kiện ổn định bay cho đạn phản lực ổn định quay lắp KĐK Nghiên cứu xây dựng điều khiển hiệu chỉnh quỹ đạo dựa mơ hình tốn xây dựng Nghiên cứu xác định thời điểm điều khiển hợp lý cho đạn quỹ đạo Tối ưu hóa thơng số kết cấu KĐK nghiên cứu bổ sung số thơng số kết cấu KĐK hình dạng cánh lái, chiều dày cánh lái, chiều dài KĐK tác động đến ổn định bay đạn DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Trần Xuân Diệu, Nguyễn Phú Thắng, Phan Văn Chương, Vũ Minh Đức, "Mơ hình hóa mơ quỹ đạo bay đạn pháo phản lực có ngịi hiệu chỉnh quỹ đạo dạng tách chuyển động quay," TC Nghiên cứu KHCNQS, số 54, trang 22-32, năm 2018 Trần Xuân Diệu, Nguyễn Phú Thắng, Phan Văn Chương, Trần Quang Minh, "Xây dựng điều kiện ổn định bay đạn pháo phản lực," TC Nghiên cứu KHCNQS, số đặc san, trang 205-214, tháng 8, năm 2018 Trần Xuân Diệu, Nguyễn Phú Thắng, Phan Văn Chương, "Xây dựng điều kiện ổn định bay đạn pháo phản lực lắp khoang điều khiển," TC Nghiên cứu KHCNQS, số đặc san, trang 232-241, tháng 11, năm 2019 Trần Xuân Diệu, Nguyễn Phú Thắng, Phan Văn Chương, "Nghiên cứu ảnh hưởng số thơng số kết cấu khoang điều khiển đến tính ổn định quỹ đạo vật bay lắp khoang điều khiển mơ hình góc phức,"TC Cơ khí Việt Nam, số 6, trang 88-92, tháng 6, năm 2020 Trần Xuân Diệu, Nguyễn Phú Thắng, Phan Văn Chương, Nguyễn Mạnh Tuấn, "Nghiên cứu ảnh hưởng góc lật cánh lái đến ổn định bay đạn pháo phản lực lắp khoang điều khiển," TC Nghiên cứu KHCNQS, số đặc san, trang 262-267, tháng 10, năm 2020 ... đạn phản lực lắp khoang điều khiển, sở xây dựng điều kiện ổn định bay cho mơ hình nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu khoang điều khiển đến ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều. .. động bay, xây dựng điều kiện ổn định bay đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp KĐK Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu tổng quan ổn định bay đạn phản lực. .. điều khiển Chương Kiểm định mơ hình tốn điều kiện ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều khiển Chương Khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu KĐK đến ổn định bay đạn phản lực lắp khoang điều khiển