Ярошевский В. А.
Движение неуправляемого тела в атмосфере. — М.: Машиностроение, 1978.— 168 с., ил. 1 р. 70 к.
В кни.ге исследуется движение неуправляемого тела около центра масс при полете в атмосфере с помощью метода усреднения. Для случая движения идеального осесимметричнаго тела приведены триближенные формулы, связывающие вероятные значения амплитуды колебаний с условиями входа в атмосферу.
Рассмотрено движение тела с малой аэродинамической и массовой асимметрией и выявлены основные закономерности этого движения. Особое вни-; мание уделено исследованию явления резонанса в нелинейной постановке, j Кратко рассмотрены особенности движения тела, не обладающего осевэй сим-' метрией. I
Книга предназначена для научных работников и инженеров, занимаю-] щихся исследованием динамики космических аппаратов и ракет. Л
-17B7S ББК 39.621
176-78 6ТЦ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Исследование движения неуправляемого тела в атмосфере представляет собой проблему, которой уделяется особенное внимание как в Советском Союзе, так и за рубежом. Первые основополагающие результаты в этой области были получены в работах Ф. Р. Гантмахера и Л. М. Левина [12], В. С. Пугачева [34], Д. Рос-сера, Р. Ньютона и Г. Гросса [35], Дж. Д. Николайдеса [68] и др. В этих исследованиях в основном рассматривалось движение неуправляемых ракет и вращающихся артиллерийских снарядов. В конце 50-х годов в связи с развитием космической и авиационной техники интерес к этой задаче еще более возрос. Некоторые итоги исследований на эту тему подводятся в книгах Г. С. Бюш-генса и Р. В. Студнева [5], Г. Е. Кузмака [20], а также в статьях советских и зарубежных авторов: В. В. Воейкова, Ю. Г. Евтушенко, X. Аллена, X. Леона. Позже многие важные и интересные результаты в области неуправляемого движения были получены А. А. Шиловым, М. Г. Романом, В. В. Ларичевой, А. Ф. Васильевым, В. К. Святодухом, Ч. Мэрфи, Ф. Барбера, У. Бутлом, Э. Кларком, Д. Прайсом, Р. Толоско, А. Ходдапом, Л. Эрикссо-ном и другими.
В предлагаемой читателю книге делается попытка представить основные результаты исследований в аналитической и полуаналитической форме. Полученные результаты относятся в первую очередь к движению космических аппаратов около центра масс при входе в атмосферу. При выводе аналитических формул весьма эффективными оказались асимптотические методы, в развитии которых советским ученым Н. М. Крылову, Н. Н. Боголюбову, Ю. А. Митропольскому, В. М. Волосову и другим принадлежит очень большая роль.
Разумеется, охватить в ограниченном объеме книги все аспекты движения неуправляемого тела — задача невыполнимая, поэтому здесь отсутствуют разделы, посвященные рассеиванию траекторий, влиянию ветра, применению результатов исследований к расчету движения конкретных летательных аппаратов (такие результаты содержатся, например, в статьях [17, 18]). Некоторые стороны проблем, рассмотренных в книге, скорее намечены, чем исследованы, и, несомненно, должны привлечь внимание специалистов в области нелинейных колебаний и динамики полета. Естественно, что в настоящей книге основное внимание уделяется темам, в разработке которых участвовал сам автор (часть из них изложена в упомянутой выше книге Г. Е. Кузмака [20]). в то же время ряд разделов посвящен вопросам, поставленным и исследованным другими авторами: таковы, в частности, разд. 20,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие .................. 3
Глава 1. Метод усреднения............. 5
1. Выведение малого параметра. Понятие об асимптотических рядах . . 5
2. Исследование свободных колебаний в 'нелинейной колебательной системе ..........•......:: 9
3. Исследование свободных колебаний в случае нескольких медленно изменяющихся параметров . ......... 18
4. Исследование околорезонансяого режима........ 22
5. Условия существования и устойчивость резонансного режима . . 26
6. Асимптотический метод ВКБ и отличие истинного решения от асимптотического . .............. 34
Глава 2. Аэродинамические силы и моменты. Уравнения движения . .39
7. Аэродинамические силы и моменты. Общие выражения для аэродинамических коэффициентов ............ 39
8. Влияние угловых скоростей иа коэффициенты аэродинамических моментов................ 44
9. Аэродинамические силы и моменты, действующие 'на тело вращения
с малой асимметрией............. 48
10. Уравнения движения............. 57
Глава 3. Движение осесимметричных тел.......... 64
11. Определение амплитуды плоских колебаний тела с помощью метода усреднения. Переход от вращательного движения « колебательному................: 64
12. Влияние аэродинамического демпфирования на амплитуду плоских колебаний...... ......... 71
13. Определение амплитуды пространственных колебаний осесиммет-ричного тела с помощью метода усреднения...... 77
14. Случай малых начальных угловых скоростей . .... 85
15. Влияние аэродинамического демпфирования на амплитуду пространственных колебаний............ 94
16. Особенности движения осесимметричного тела, обладающего двумя устойчивыми балансировками.......... ЮЗ
Глава 4. Движение тела с нарушением осевой симметрии при малых углах
атаки ........::.::::: 108
17. Квазистатический режим (нерезонансный случай)..... 108
18. Квазистатический режим (околорезонаноный случай) .... 114
19. Возмущенное движение тела (лерезонансяый случай) ... . 121
20. Движение тела при переходе через резонанс...... 125
21. Движение неосесимметричяого тела......... 137
Глава 5. Нелинейный анализ движения тела при наличии асимметрии . . . 144
22. Нерезояансный режим движения тела с большими •углами атаки . • 144
23. Анализ режима резонансного вращения ....... 150
24. Плоская авторотация тела при наличии момента асимметрии . . 161 Список литературы.......... . . . : : 164
1fi7
Цена: 300руб.
