ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спутники Земли и их орбиты. Теория возмущений (С. Геррик) из "Космическая техника " Как уже говорилось, существует целый ряд проблем оптимизации,, которые имеют большое практическое значение и которые не укладываются в рамки формализма, развитого в 2.3. Например, обычно требуется оптимизировать не массу всего снаряда после выгорания топлива, а массу полезного груза или же полагать ее постоянной, оптимизируя другие величины. Кроме того, реализация оптимальной программы М (О, определяемой уравнениями (2.56), требует от двигательной системы,, работающей на химическом топливе, гораздо большей гибкости управления, чем это возможно в настоящее время. Более обнадеживающими в этом отношении будут, видимо, двигательные системы на основе электромагнитных принципов, где возможна более простая регулировка скорости истечения и секундного расхода. [c.60] В существующих ЖРД наиболее реалистично, по-видимому, считать скорость истечения известной функцией времени. Оптимальная же программа М I) обычно требует (как показывает пример одномерного движения на стр. 55) импульсного расхода массы за один или несколько приемов при этом скорость истечения с велика и масса расходуется на сравнительно небольшой высоте. Поэтому учет реальных возможностей двигателя и решение вопроса о наиболее рациональном выборе количества ступеней, секундных расходов, времен выгорания топлива для каждой ступени и т. п. является весьма важной, хотя, может быть, и несколько менее изящной задачей, чем изученная ранее чисто траекторная задача. Такие задачи, строго говоря, уже выходят за пределы чисто траекторных проблем, однако конкретный выбор траекторий существенно зависит от указанных факторов, и поэтому уместно сказать о них несколько слов. Более подробно эти вопросы будут обсуждаться в гл. 18. [c.60] В первом приближении снаряд можно представить в виде некоторой системы, состоящей из топлива, баков, двигателя и полезной нагрузки. Если предположить, что к нему применимы такие масштабные закономерности, как пропорциональность веса баков весу топлива, веса двигателя силе тяги и т. п., то проблему оптимизации конструкции можно свести к тому, что к системе уравнений, определяющих траекторию, добавится еще система алгебраических соотношений. Однако даже ценой введения таких довольно сомнительных предположений не удается получить достаточно простых и ясных результатов. Даже для двухступенчатого снаряда окончательная система уравнений столь сложна, что не позволяет получить аналитически какие-либо существенные выводы о характере взаимосвязи параметров конструкции и может быть решена только численно. [c.60] Пусть система основных переменных выбрана. Тогда вычислительная машина методом итераций найдет решение, удовлетворяющее всем группам уравнений. Таким путем для каждой выбранной системы основных переменных можно найти соответствующие значения полного веса снаряда и дальности полета, а также и промежуточные переменные давление в баках, размеры баков, вес двигательной системы, температуру поверхностей и т. д. Эту схему расчета можно использовать для решения различных частных задач оптимизации. Например, можно подбирать основные переменные таким образом, чтобы критерием оптимальности служила величина полного веса снаряда, сухого веса, стоимость снаряда при заданной дальности или величине полезного груза и т. д. Можно также установить ограничения на размеры двигателя, выяснить влияние замены материала корпуса другим и т. д. Наконец, можно для любой заданной точки в пространстве основных переменных определить влияние малых изменений этих переменных, т. е. найти соответствующие частные производные по этим переменным. [c.61] ИЗ НИХ является система уравнений движения) объединяется воедино и с помощью быстродействующей вычислительной машины находится решение, удовлетворяющее всей связанной системе уравнений, отобра-жающих поведение реального снаряда. Меняя входные переменные, можно изучить целый ряд задач оптимизации. [c.64] Изучение различных вопросов расчета и проектирования снарядов требует рассмотрения как весьма сложных моделей — например, при оптимизации конструкции снаряда, — так и упрощенных моделей, которые фактически дополняют друг друга. Упрощенные модели делают возможным аналитическое изучение задачи и позволяют получать решение в замкнутой форме, что позволяет сделать важные выводы относительно характера траектории полета. Это оказывается весьма ценным при проведении обобщенного анализа на оптимум с учетом параметров конструкции и характера траектории. В свою очередь усложненные модели позволяют учесть многие эффекты, которые в силу необходимости не учитывались в упрощенной модели тем самым они открывают большие возможности для использования современных быстродействующих вычи--слительных машин в практике расчета и проектирования снарядов. [c.64] Вернуться к основной статье