История развития механики полета. Характеристика рекомендуемой литературы

Н.Е.Жуковский (1847-1921) - глава аэродинамической школы в нашей стране. Вместе с С.А.Чаплыгиным выдвинул гипотезу, известную во всем мире как “постулат Жуковского-Чаплыгина”, согласно которому точка схода потока фиксируется вблизи задней кромки крыла. Эта гипотеза, блестяще подтверждающаяся на опыте, позволила определить необходимую для аэродинамики и механики полета формулу подъемной силы крыла.

Вторым важнейшим успехом аэродинамики явилось создание немецким ученым Прандтлем теории пограничного слоя. Прандтль предположил, что вязкость воздуха проявляется только в узком слое (пограничном слое) у поверхности тела. Во всем остальном пространстве вязкостью воздуха можно пренебречь. Такая постановка задачи позволила определить силу лобового сопротивления, обусловленную вязкостью воздуха.

Эти два “краеугольных камня” современной аэродинамики послужили прочным, основанием для развития и совершенствования авиационной техники.

К.Э.Циолковский (1857-1935) - родоначальник теории реактивного полета в нашей стране. Задолго до реализации первых полетов ракет Циолковский сумел правильно оценить огромные перспективы, которые открывают ракеты для космических полетов, и сформулировал основные принципы теории полета в космосе.

Им была сформулирована новая система понятий, таких как характеристическая скорость, гравитационные и аэродинамические потери, рациональная (оптимальная) траектория и др., положенные в основу современной баллистики КЛА.

Как мы уже отмечали, пассивному полету ракеты должен предшествовать активный полет, на котором ракете сообщаются необходимые для пассивного полета начальные скорость и высота. Совершенство ракеты можно оценить по скорости, которую ракета набрала бы на активном участке полета, если бы на нее не действовали никакие другие силы, кроме тяги. Если принять секундный расход топлива постоянным, то для определения такой идеальной (или характеристической) скорости Циолковский вывел выражение:

, (1.2)

где - удельная тяга (при сжигании 1 кг топлива (9.81Н в 1 сек); .

Это выражение впервые было получено Циолковским и носит название формулы Циолковского. Формула эта несет большую информацию. Так, она показывает, что для получения большой идеальной скорости (при определенной скорости истечения ) запас топлива на борту ракеты () должен составлять значительную часть полного (стартового) веса . Создание подобных ракет технически весьма трудно. Поэтому для получения больших идеальных скоростей следует переходить к составным многоступенчатым ракетам.

Ф.А.Цандер - выдающийся советский ученый и изобретатель. Многие его идеи дали возможность разработать современные методы для решения задач теории движения КА. К таким идеям относятся идея разбиения всего пространства на гравитационные сферы влияния, идея импульсной аппроксимации активного участка траектории, использование энергетического критерия при анализе схем межпланетных полетов и т.п.

Хотя полет ракеты на активном участке занимает сравнительно небольшое время, на его протяжении вес ЛА изменяется в широких пределах и это необходимо учитывать при изучении движения ракет. Современник Циолковского русский ученый И.В.Мещерский заложил основы и сформулировал важнейшие положения-механики тел переменной массы. На теоремах Мещерского основаны уравнения движения ЛА, которые мы будем изучать.

2. Условия полета, определяемые геофизическими полями и атмосферой Земли (моделирование внешних условий полета)

В данном разделе мы рассмотрим т.н. внешние условия полета, под которыми в широком смысле надо понимать такие характеристики внешнего пространства, которые оказывают более или менее существенное влияние на движение ЛА. Сюда относятся гравитационные поля (Солнца, Земли, Луны и других планет), их положение относительно движущегося ЛА; движение, фигура, гравитационное поле и атмосфера Земли; взаимодействие ЛА о набегающим потоком, внешние активные силы, действующие на ЛА; в некоторых специальных случаях дополнительные характеристики внешнего пространства (солнечные ветер, световое давление и т.д.).

Рассмотрение вышеперечисленных внешних условий обычно сводится к составлению (скорее, к приведению, описанию) их моделей, т.е. речь пойдет о математическом описании внешних условий. Такие модели внешних условий будут являться компонентами более общей вычислительной модели движения ЛА, к составлению которой мы перейдем позже. Полезно отметить, что используемые модели внешних условий описывают реальные характеристики не вполне точно (на то они и модели!), а с некоторой погрешностью, причем степень погрешности может определяться в одних случаях пределом наших званий, в других - сознательным загрублением достаточно достоверных сведений ради упрощения решения поставленной задачи. Знание погрешности принятых моделей необходимо для оценки точности получаемых результатов.

Однако, любое моделирование внешних условий полета обязательно предполагает использование той или иной системы отсчета (отсчетной базы), или, что то же самое, системы координат (СК), материализуемой с помощью различных технических средств. Следовательно, возникает необходимость прежде всего познакомиться с такими системами координат.

Дата добавления: 2014-01-04