Tọa độ L (mm) χ (độ) b0 (mm) bk (mm) xa (mm) B2 92,3113 2,1521 50,1978 32,5687 0,2034
Mô phỏng quỹ đạo bay phương án thiết kế tối ưu
4.4.
Để kiểm tra khả năng điều khiển của KCB với phương án tối ưu tham số bộ cánh trước tối ưu luận án tiến hành giải bài tốn mơ phỏng động lực học bay cho KCB với phương án thiết kế B2 ứng với một số kịch bản tấn công mục tiêu cơ động ở các cự ly và vận tốc khác nhau.
4.4.1. Mục tiêu ở cự ly 500 m
Mô phỏng quỹ đạo KCB tấn công mục tiêu cơ động theo phương ngang ở cự ly 500 m với vận tốc VMT = 10 km/h. Kết quả mô phỏng nhận được quỹ đạo KCB như các Hình 4.27 và Hình 4.28.
Hình 4.27. Quỹ đạo khí cụ bay trong mặt phẳng đứng khi mục tiêu ở cự ly 500 m
Hình 4.28. Quỹ đạo khí cụ bay trong mặt phẳng ngang khi mục tiêu ở cự ly 500 m Phân tích kết quả nhận được các thơng số sau:
- Vận tốc hành trình của KCB: 124÷129,1 (m/s); - Vận tốc góc quay: 6,4 ÷8,15 (vịng/s);
- Thời gian bay: 4,24 (s) - Độ chính xác dẫn: 0,6 (m); - Vận tốc trung bình: 117,9 (m/s);
Như vậy, KCB có khả năng tấn công mục tiêu cơ động theo phương ngang với vận tốc 10 km/h ở cự ly 500 m với độ chính xác dẫn 0,6 m.
4.4.2. Mục tiêu ở cự ly 2.500 m
Mô phỏng kịch bản tấn công mục tiêu cơ động theo phương ngang ở cự ly 2.500 m với vận tốc VMT = 70 km/h. Kết quả mô phỏng nhận được đồ thị quỹ đạo như các Hình 4.29 và Hình 4.30.
Hình 4.29. Quỹ đạo khí cụ bay trong mặt phẳng đứng khi mục tiêu ở cự ly 2.500 m
Phân tích kết quả quả ta nhận được các thơng số sau: - Vận tốc hành trình của KCB: 108÷129,1 (m/s); - Vận tốc góc quay: 6,4 ÷8,17 (vịng/s);
- Thời gian bay: 22,1 (s) - Độ chính xác dẫn: 0,6 (m); - Vận tốc trung bình: 114,8 (m/s);
Như vậy, KCB có khả năng tấn công mục tiêu cơ động theo phương ngang với vận tốc 70 km/h ở cự ly 2.500 m.
Kết luận chương 4
4.5.
Chương 4 luận án đã kiểm chứng phương pháp xác định bộ hệ số khí động KCB bằng phần mềm MD; kiểm chứng chương trình mơ phỏng động lực học bay đã xây dựng ở Chương 2. Chương 4 cũng đã tiến hành giải bài toán tối ưu tham số thiết kế bộ cánh trước của KCB điều khiển một kênh cải tiến. Phương án cơ sở để tối ưu là một phương án cải tiến đã được thử nghiệm thành công. Kết quả nhận được phương án thiết kế tối ưu theo tính điều khiển, đồng thời tính ổn định và chất lượng khí động tốt hơn so với phương án cơ sở. Kết quả kiểm chứng chương trình mơ phỏng động lực học bay được thể hiện trong cơng trình [CT4].
KẾT LUẬN Các kết quả đạt được của luận án:
Với việc chọn đối tượng nghiên cứu là biên dạng khí động của KCB điều khiển một kênh cải tiến sử dụng dây vi cáp kiểu KCB CT14M, đề tài luận án đã hoàn thành mục tiêu đề ra, thực hiện được các nội dung sau:
- Trên cơ sở phân tích tổng quan về bài tốn tối ưu biên dạng khí động KCB; các phương pháp tối ưu biên dạng khí động; xu hướng phát triển KCB điều khiển một kênh; đánh giá các vấn đề tồn tại; luận án đã đưa ra hướng nghiên cứu là xây dựng và giải bài tốn tối ưu biên dạng khí động KCB điều khiển một kênh bằng phương pháp PSI sử dụng chuỗi LPτ kết hợp tính tốn bộ hệ số khí động bằng Missile Datcom.
- Luận án đã xây dựng chương trình mơ phỏng động lực học bay của KCB điều khiển một kênh bằng ngơn ngữ MatlabSimulink. Chương trình cho phép khảo sát tự động các phương án thiết kế khác nhau của KCB cũng như các kịch bản tấn công mục tiêu khác nhau.
- Luận án đã xây dựng bài tốn tối ưu biên dạng khí động KCB dựa trên các hàm mục tiêu là hệ số chất lượng khí động, tính ổn định và điều khiển được của KCB. Trình bày phương pháp giải bài toán tối ưu theo thuật toán phương pháp PSI sử dụng chuỗi LPτ dựa trên phân tích kết quả bài tốn mơ phỏng động lực học bay.
- Giải bài toán tối ưu các tham số thiết kế bộ cánh trước của KCB điều khiển một kênh cải tiến kiểu CT14M.
Những đóng góp mới của luận án:
- Đã xây dựng được mơ hình tốn và chương trình mơ phỏng động lực học bay của một lớp khí cụ bay điều khiển một kênh bằng dây vi cáp.
khiển một kênh bằng phương pháp nghiên cứu không gian tham số sử dụng chuỗi LPτ . Ứng dụng phương pháp này đã xác định được bộ tham số thiết kế tối ưu cho bộ cánh trước của một loại khí cụ bay điều khiển một kênh tại Việt Nam.
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
Do điều kiện thời gian, một số nội dung nghiên cứu của luận án chưa được thực hiện. Hướng nghiên cứu có thể được triển khai tiếp theo của là:
- Hồn thiện mơ hình tốn lực căng dây vi cáp có tính đến độ võng dây do khối lượng và ảnh hưởng của điều kiện khí tượng;
- Kiểm chứng phương án thiết kế tối ưu bằng thử nghiệm bắn bay ở các kịch bản mục tiêu khác nhau.
- Tối ưu biên dạng khí động các loại KCB khác với các dạng hàm mục tiêu và ràng buộc khác nhau.
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ
[CT1] Nguyễn Văn Chúc, Trần Mạnh Tuân, Vũ Mạnh Tuấn, Lê Đức Hạnh, Lê Quang Sỹ, (2020), “Nghiên cứu tối ưu hình dạng khí động tên lửa điều
khiển chống tăng tầm gần”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số Đặc san
Hội thảo Quốc gia FEE, tr.230-237.
[CT2] Tran Manh Tuan, Nguyen Phu Thang, Nguyen Ngoc Dien, (2021),
“Multiobjective optimizations of the aerodynamic shape of the front fusage of
a controlled flying aircraft by parameter space investigation”, Journal of
Mechanical Engineering Research and Developments, Vol. 44, pp.101-111. [CT3] Чан Мань Туан, Буй Ван Тиен, (2021), “Многокритериальная оптимизация параметров несущих поверхностей управляемого летательного аппарата”, Инновационные научные исследования, №11-
2(13), стр.38-51.
[CT4] Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Văn Chúc, Lê Đức Hạnh, Phan Thế Sơn,
(2021), “Nghiên cứu xác định lực căng dây cáp tên lửa có điều khiển”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số Đặc san HNKH dành cho NCS và CBNC trẻ, tr.103-109.
[CT5] Буй Ван Тиен, Чан Мань Туан, Нгуен Хыу Шон, (2021),
“Оптимизация формы сверхзвукового тела вращения в рамках гипотезы локального взаимодействия”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân
sự, Số Đặc san Tên lửa, tr.72-78.
[CT6] Trần Xuân Diệu, Nguyễn Trần Duy, Trần Mạnh Tuân, (2021), “Tính
tốn thời điểm mở bảo hiểm cho ngịi nổ tên lửa chống tăng tầm gần”, Tạp
chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số Đặc san HNKH dành cho NCS và CBNC trẻ, tr.94-102.
[CT7] Trần Mạnh Tuân, Bùi Văn Tiến, Nguyễn Hữu Sơn, (2022), “Sử dụng
thuật tốn di truyền và phương pháp tìm kiếm khơng gian trong việc lựa chọn tối ưu các tham số cụm cánh trước của tên lửa”, Tạp chí Khoa học và kỹ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Văn Chúc, Phan Văn Chương, Trần Mạnh Tuân, Lê Quang Thương, Phan Thế Sơn, Đặng Văn Thức, Về một giải pháp nâng cao độ chính
xác xác định mơ-men quán tính của tên lửa điều khiển, Tạp chí Nghiên cứu
KH&CN quân sự, Số 62, 8/2019.
[2] Nguyễn Văn Chúc, Phan Văn Chương, Trần Mạnh Tuân, Lê Quang Thương, Trần Phú Hồnh, Lê Đức Hạnh, Nghiên cứu phối trí khí động phục
vụ cải tiến, thiết kế mới tên lửa điều khiển một kênh, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6/2019.
[3] Nguyễn Văn Chúc, Nguyễn Văn Sơn, Trần Phú Hoành, Phương pháp xác
định hệ số lệnh tên lửa một kênh quay quanh trục dọc, Tạp chí Nghiên cứu
KH&CN quân sự, Số 45, 10/2016.
[4] Nguyễn Văn Chúc, Nguyễn Phú Thắng, Phạm Khắc Lâm, Mô phỏng bán
tự nhiên thời gian thực tên lửa điều khiển kiểu B72, Tạp chí Nghiên cứu
KH&CN quân sự, số Đặc san Tên lửa, 09/2016.
[5] Phan Văn Chương, "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tham số kết cấu
đến đặc trưng động lực học của hệ thống tên lửa kéo chuỗi nổ mềm liên tục",
Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Viện KH-CNQS, 2011.
[6] Tô Văn Dực, Nguyễn Văn Sơn, Động lực học bay và nguyên lý dẫn khí cụ
bay điều khiển một kênh, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006.
[7] Vũ Tùng Lâm, Nghiên cứu phương pháp thiết kế tối ưu kết cấu vỏ khoang
KCB đối hải dưới âm, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Viện KH-CNQS, 2016.
[8] Tăng Xuân Long, Trịnh Hồng Anh, Hồ Xuân Vĩnh, Tối ưu các thông số thiết kế máy lái điện – khí tên lửa đối hải bằng phương pháp Monte-Carlo,
[9] Nguyễn Trang Minh, So sánh một số phương pháp tìm nghiệm tối ưu xây
dựng trên cơ sở mơ phỏng q trình tự nhiên, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN
quân sự, Số 33, 10/2014.
[10] Bùi Phúc Kiển, Quy hoạch đa mục tiêu, Luận văn thạc sĩ Tốn học, ĐHSP Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2012.
[11] Lê Văn Hiệp, Một lớp các phương pháp giải bài toán tối ưu nhiều mục
tiêu, Luận văn thạc sĩ toán học, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh,
năm 2009.
[12] Bùi Thế Tâm, Trần Vũ Thiệu, Các phương pháp tối ưu hóa, Nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội, năm 1998.
[13] Nguyễn Hải Thanh, Tối ưu hóa, Nxb Đại học Bách khoa, Hà Nội, năm 2006.
[14] Nguyễn Đình Thúc, Trí tuệ nhân tạo – Lập trình tiến hóa, Nxb Giáo
dục, Hà Nội, 2002.
[15] Tổ hợp KCB chống tăng 9K11, Cục kỹ thuật/ Bộ tư lệnh Pháo binh, Hà Nội, 2006.
[16] Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Phú Thắng, Nguyễn Văn Chúc, Đỗ Tiến Cần, Phạm Khắc Lâm, Xác định các hệ số khí động của tên lửa B72 khi quay
quanh trục dọc, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 45, 10/2016.
[17] Hồng Quang Tuyến, Bài giảng Tốn tối ưu, Trường ĐH Sự phạm Đà Nẵng, TP Đà Nẵng, 2012.
Tiếng Anh
[18] Ahmed Z. Al-Garni, Ayman H. Kassem, Ayman M. Abdallah,
Aerodynamic-Shape Optimization of Supersonic-Missiles Using Monte-Carlo,
International Review of Aerospace Engineering (I.RE.AS.E), 02/2008. [19] ANSYS CFX Release 12.0: “ANSYS CFX-Solver Theory Guide”.
Genetic Algorithms, Journal Of Spacecraft And Rockets, Vol. 37, No. 5,
September–October2000.
[21] Colonno M., Palacios F., Economon T. D., Lonkar A. K., Alonso J. J.,
An Adjoint-Based Aerodynamic Shape Optimization Methodology for Fairing Systems, In 31st AIAA Applied Aerodynamics Conference (p. 2649), 2013.
[22] Deb Kalyanmoy, Multi-objective optimization using evolutionary algorithms, Chichester, UK: Wiley; 2001.
[23] Feyzioğlu E., Roll Characterıstıcs And Shape Optımızatıon Of The Free-To-Rotate Taıl-Fıns On A Canard-Controlled Mıssıle, Doctoral
Dissertation, Mıddle East Technıcal Unıversıty, 2014.
[24] Holland J. H., Adaptation in Natural and Artificial Systems, Cambridge: MIT Press, 1992.
[25] Kennedy J., Eberhart. R.C. , Particle swarm optimization, In Proceedings of the IEEE International Joint.
[26] Ocokoljic G.J. , Aerodynamic shape optimization of guided missile based
on wind tunel testing and computational fluid dynamic simulation, “Thermal
Science”, vol 21, No3, 2017.
[27] Omer Tanrikulu, Veysi Ercan, Optimal external configuration design of
unguided missiles, AIAA-97-3725, 1997.
[28] Riddle D. B., Hartfield R. J., Burkhalter J. E., & Jenkins R. M., Genetic-
algorithm optimization of liquid-propellant missile systems, Journal of
Spacecraft and Rockets, 46, 151-159, 2009.
[29] Runduo C., Xiaobing Z., Multi-objective optimization of the aerodynamic shape of a long-range 2018.
[30] Simulink Destop Realtime. User’s guide, MathWorks MATLAB, R2015.
[31] Sivanandam S. N., Deepa S. N., Introduction to Genetic Algorithms,Springer, 2008.
[32] Srinivas N., Deb K., Multi-Objective function optimization using the non-dominated sorting genetic algorithm, Evolutionary
Computaion, vol. 2, N°3, pp.221-248.
[33] Tanil C., Platin B. E., External configuration optimization of missiles in
conceptual design, 2009.
[34] Usta E., Arslan K., Tuncer I. H., Aerodynamic design analysis of missile
with strake configuration at supersonic mach numbers, 8th Ankara
International Aerospace Conference 10-12 September., 2015.
[35] Vidanovic, N., Rasuo, B., Kastratovic, G., Maksimovic, S., Curcic, D., Samardzic M., Aerodynamic–structural missile fin optimization, Aerospace
Science and Technology, 65, 26-45, 2017.
[36] Wiliam B. Blake, Missile Datcom. User manual, 1998.
[37] Xia C. C., Jiang T. T., Chen W. F., Particle Swarm Optimization of Aerodynamic Shapes With Nonuniform Shape Parameter–Based Radial Basis Function, Journal of Aerospace Engineering, 30(3), 04016089, 2016.
[38] Xiaobing Z. Runduo C., Multi-objective optimization of the aerodynamic
shape of a long-range, 2018.
[39] Yang Y. R., Jung S. K., Cho T. H., & Myong R. S., Aerodynamic Shape
Optimization System of a Canard-Controlled Missile Using Trajectory- Dependent Aerodynamic Coefficients, Journal of Spacecraft and Rockets,
49(2), 243-249, 2012.
[40] Yugoimport-Sdpr, Upgraded malyutka anti-tank missile family,
Belgrade, 2006. Tiếng Nga [41] Артоболевский И. И., Генкин М. Д., Гринкевич В. К., Соболь И. М., Статников Р. Б., Оптимизацияв теории машин ЛП-поиском, Докл. АН СССР,1971, том 200, номер 6, 1287г –1290г. [42] Ветров В.В., Грязев М.В., Основы устройства и функционирования
противотанковых управляемых рaкет, изд. ТулГУ, Тула 2006г. [43] Дьяконов В., Круглов В., МАТЛАВ. Анализ, идентификация и моделирование систем. Изд. Пртер. С. Петербург. 2002г. [44] Каликин В.В., Численные методы, - М.: Наука, 1978г. [45] Кашин В.М., Лифиц А.Л., Ефремов М.И. Основы проектирования переносных зенитных ракетных комплексов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана – 2014г. [46] Колесников К.С., Динамика ракетa, Машиностроение, 2003г. [47] Коростелев О.П., Теоретические основы проектирования ствольных управляемых ракет. Defense Express Library. Киев. 2007г.
[48] Лебедев А.А. Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. Москва. Издательство Машиностроение 1973г. [49] Лотов А.В., Поспелова И.И., Многокритериальные задачи принятия решений: Учебное пособие. – М.: МАКС Пресс, 2008г. – 197 с. [50] Мануйленко В.Г., Удин Е.Г., Теоретическик основы построения крылатых управляемых, Санкт-Петербург, 2020г. [51] Мещерский И.В., Работы по механике тел переменной массы, изд. Технико-тоеретической литературы, Москва, 1952г. [52] Наземная аппаратура управлерия снарядом 9М14М (9М14) –Пуль управления 4С415. Москва: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1972г. [53] Назаренко А.М. , Эффективный алгоритм многокритериальной суррогатной оптимизации, Выпускная квалификационная работа на степень магистра студента 711гр., Работа выполнена в ИППИ РАН, Москва, 2013г. [54] Соболь И. М., Статников Р. Б. ЛП-поиск и задачи оптимального конструирования, Проблемы случайного поиска. — Рига: Зинатне,
1972г. -№ 1. c. 117-135. [55] Соболь И.М., Стаников Р.В., Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. Москва: Дрофа, 2006г. [56] Соляник П.Н., М.Л.Сургайло, В.В.Чмовж, Экспериментальная Аэродинамика, Харьков "ХАИ", 2007г. [57] Техническое описание наземной аппаратуры управления 9М14. Москва. Издательство Машиностроение, 1967г. [58] Управляемый снаряд 9М14М. Техническое описание. Изд. Министр Обороны СССР 1966г. [59] Федоренко Р. П. Приближенные решения задач оптимального управления. — М.: Наука, 1978г.
PHỤ LỤC Phụ lục 1: Biên dạng khí động khí cụ bay CT14M
Phụ lục 5: Bảng hệ số l = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 j = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 3 5 15 17 51 85 255 257 771 1285 3855 4369 13107 21845 65535 65537 196611 327685 983055 3 1 1 7 11 13 61 67 79 465 721 823 4091 4125 4141 28723 45311 53505 250113 276231 326411 4 1 3 7 5 7 43 49 147 439 1013 727 987 5889 6915 16647 49925 116487 83243 116529 715667 5 1 1 5 3 15 51 125 141 177 759 267 1839 6929 16241 16565 17139 82207 50979 252717 851901 6 1 3 1 1 9 59 25 89 321 835 833 4033 3913 11643 18777 35225 102401 45059 36865 299009 7 1 1 3 7 31 47 109 173 181 949 471 2515 6211 2147 3169 35873 33841 99889 247315 1032727 8 1 3 3 9 9 57 43 43 225 113 1601 579 1731 11977 7241 63609 81003 15595 144417 685617 9 1 3 7 13 3 35 89 9 235 929 1341 3863 1347 4417 5087 12631 103445 152645 130127 775365 10 1 1 5 11 27 53 69 25 103 615 913 977 6197 14651 2507 27109 5205 91369 302231 172023 11 1 3 5 1 15 19 113 115 411 157 1725 3463 2817 9997 7451 12055 44877 24895 508255 574033 12 1 1 7 3 29 51 47 97 233 39 2021 2909 5459 2615 13329 35887 97323 83101 320901 810643 13 1 3 7 7 21 61 55 19 59 761 1905 3379 8119 13207 8965 9997 75591 226659 187499 628265 14 1 1 1 9 23 37 97 97 353 169 375 1349 5121 13313 19457 1033 62487 250917 234593 308321 15 1 3 3 5 19 33 3 197 329 983 893 3739 7669 2671 18391 31161 12111 259781 36159 232401 16 1 1 3 13 11 7 37 101 463 657 1599 347 2481 5201 3123 32253 78043 63447 508757 974837 17 1 1 7 13 25 5 83 255 385 647 415 387 7101 11469 11699 15865 49173 147489 81991 802875 18 1 3 5 11 7 11 103 29 111 581 605 2381 2677 14855 721 26903 100419 206167 241771 987201 19 1 1 1 3 13 39 27 203 475 505 819 2821 1405 12165 709 41543 57545 77163 357231 378135