2000 до 80000 м для решения различных задач динамики полёта летательных аппаратов и подготовить соответствующее
Работа добавлена на сайт samzan.net:
PAGE 9
Выдача – 07.02.13 г., сдача – 07.03.13 г.
Цель работы — разработать алгоритм вычисления характеристик атмосферы в диапазоне геопотенциальных высот от -2000 до 80000 м для решения различных задач динамики полёта летательных аппаратов и подготовить соответствующее программное обеспечение.
Постановка задачи
Вычисление значений термодинамических и физических характеристик атмосферы проводится в соответствии с ГОСТ 4401-81 . Расчеты выполняются по формулам, приведенным в приложении к указанному ГОСТу «Основные положения и формулы для расчета параметров стандартной атмосферы». Характеристики атмосферы могут быть заданы в функции геопотенциальной Н или геометрической h высот, связь между которыми имеет вид:
или
где R3c = 6356767 м - условный радиус Земли, при котором ускорение свободного падения и вертикальный градиент ускорения на среднем уровне моря наиболее близки к истинным на широте 45°32'33".
Математическая модель (расчётные формулы)
Т = Т* + β(Н - Н*),
где β = dТ/dН - градиент термодинамической температуры по геопотенциальной высоте (здесь и далее значения параметров с индексом "*" относятся к нижней границе рассматриваемого слоя);
, β=0;
, β≠0;
;
;
;
,
где Т кинетическая температура , К;
р давление воздуха , Па;
ρ плотность воздуха , кг/м3;
а скорость звука , м/с;
μ динамическая вязкость воздуха , Па • с;
v кинематическая вязкость воздуха , м2/с.
Исходные данные
Значения температурных градиентов для стандартизованной части атмосферы СА-81 приведены в табл. 1
Таблица 1
Значения температурных коэффициентов
|
Н*,км |
h, км |
T*, К |
Градиент температуры β К/км, |
|
-2 |
-1,99937 |
301,15 |
-6,5 |
|
0 |
0 |
288,15 |
-6,5 |
|
11 |
11,01907 |
216,65 |
0 |
|
20 |
20,06312 |
216,65 |
1 |
|
32 |
32,1619 |
228,65 |
2,8 |
|
47 |
47,35009 |
270,65 |
0 |
|
51 |
51,41248 |
270,65 |
-2,8 |
|
71 |
71,80197 |
214,65 |
-2 |
|
85 |
86,15199 |
186,65 |
0 |
давление воздуха на среднем уровне моря рс = 101325,0 Па;
кинетическая температура Тс = 288,15 К;
стандартное ускорение свободного падения gc = 9,80665 м/с2;
показатель адиабаты χ = Cp/Cv = 1,4;
удельная газовая постоянная R = 287,05287 Дж • кг-1К-1;
эмпирические коэффициенты Сатерлэнда S и βs в уравнении для определения динамической вязкости, где S = 110,4 К,
коэффициент βs = 1,458 • 10-6 кг • с-1 • м-1 • К-1/2.
Требуется
- Составить программу расчета характеристик атмосферы для рассматриваемого диапазона высот, с помощью которой по заданной геопотенциальной высоте Н вычисляют:
кинетическую температуру Т, К;
давление воздуха р, Па;
плотность воздуха ρ, кг/м3;
скорость звука а, м/с;
динамическую вязкость воздуха μ, Па • с;
кинематическую вязкость воздуха v, м2/с.
- Сравнить полученные результаты с данными ГОСТ 4401-81 и представить в виде таблицы.
При печати таблицу представить в виде характеристик атмосферы для нижних слоёв геопотенциальной высоты (табл. 1) и для заданных значений геопотенциальных высот: Н=H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7, H8 (табл. 6)
- В соответствии с полученными результатами построить графики характеристик Т(Н), р(Н), ρ(Н), а также сравнительные графики атмосферного давления и плотности р(h), ρ(h), полученных в соответствии с данными ГОСТ 4401-81 и эмпирическими зависимостями (y) и H(y) (при условии y=h), используемыми в домашнем задании №1 по курсу «Динамика полёта» (5 семестр)
- В условиях домашнего задания №1 по курсу «Динамика полёта» (5 семестр) провести интегрирование уравнений движения ЛА на АУТ методом Эйлера с использованием эмпирических зависимостей (y) и H(y) и характеристик атмосферы – давления, плотности воздуха и скорости звука, полученных с помощью разработанной программы (в соответствии с ГОСТ 4401-81).
Интегрирование провести для вариантов начальной геометрической высоты 1. y0=0 м и 2. y0=20000 м.
По результатам расчетов выдаются таблицы вида 2, 3 (Домашнее задание №1/Б) или таблицы вида 4, 5 (Домашнее задание №1/М), где
p0N= рс = 101325,0 Па;
0N =1,225 кг/м3.
Таблица 2
Таблица результатов расчёта при использовании эмпирических зависимостей (y) и H(y)
|
N |
t, с |
m, кг |
Р, Н |
V, м/с |
а, м/с |
М |
Сха |
Ха, Н |
, рад |
sin |
cos |
dV/dt, м/с2 |
V, м/ с |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
1 |
0 |
||||||||||||
|
2 |
0,2 |
||||||||||||
|
3 |
0,4 |
||||||||||||
|
4 |
0,6 |
||||||||||||
|
5 |
0,8 |
||||||||||||
|
6 |
1 |
||||||||||||
|
7 |
1,2 |
||||||||||||
|
8 |
1,4 |
||||||||||||
|
9 |
1,6 |
продолжение таблицы 2
|
N |
t, с |
d/dt, с-1 |
, рад |
, град |
y, м |
dy/dt, м/с |
у, м |
x, м |
dx/dt, м/с |
x, м |
(y) |
H(y) |
|
0 |
1 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
1 |
0 |
|||||||||||
|
2 |
0,2 |
|||||||||||
|
3 |
0,4 |
|||||||||||
|
4 |
0,6 |
|||||||||||
|
5 |
0,8 |
|||||||||||
|
6 |
1 |
|||||||||||
|
7 |
1,2 |
|||||||||||
|
8 |
1,4 |
|||||||||||
|
9 |
1,6 |
Таблица 3
Таблица результатов расчёта при использовании характеристик стандартной атмосферы
|
N |
t, с |
m, кг |
Р, Н |
V, м/с |
а, м/с |
М |
Сха |
Ха, Н |
, рад |
sin |
cos |
dV/dt, м/с2 |
V, м/ с |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
1 |
0 |
||||||||||||
|
2 |
0,2 |
||||||||||||
|
3 |
0,4 |
||||||||||||
|
4 |
0,6 |
||||||||||||
|
5 |
0,8 |
||||||||||||
|
6 |
1 |
||||||||||||
|
7 |
1,2 |
||||||||||||
|
8 |
1,4 |
||||||||||||
|
9 |
1,6 |
продолжение таблицы 3
|
N |
t, с |
d/dt, с-1 |
, рад |
, град |
y, м |
dy/dt, м/с |
у, м |
x, м |
dx/dt, м/с |
x, м |
р(h) p0N |
ρ(h) 0N |
|
0 |
1 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
1 |
0 |
|||||||||||
|
2 |
0,2 |
|||||||||||
|
3 |
0,4 |
|||||||||||
|
4 |
0,6 |
|||||||||||
|
5 |
0,8 |
|||||||||||
|
6 |
1 |
|||||||||||
|
7 |
1,2 |
|||||||||||
|
8 |
1,4 |
|||||||||||
|
9 |
1,6 |
Таблица 4
Таблица результатов расчёта
|
N |
t, с |
m, кг |
Р, Н |
V, м/с |
а, м/с |
М |
Сха |
Ха, Н |
, град |
, рад |
|||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
1 |
0 |
||||||||||||
|
2 |
0,02 |
||||||||||||
|
3 |
0,04 |
||||||||||||
|
4 |
0,06 |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
150 |
2,98 |
||||||||||||
|
151 |
3,0 |
продолжение таблицы 4
|
N |
t, с |
dV/dt, м/с2 |
V, м/ с |
, Н |
d/dt, с-1 |
, град |
, град |
, кг* м2/ с2 |
, с-1 |
, с-2 |
||
|
0 |
1 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
1 |
0 |
|||||||||||
|
2 |
0,02 |
|||||||||||
|
3 |
0,04 |
|||||||||||
|
4 |
0,06 |
|||||||||||
|
… |
… |
|||||||||||
|
… |
… |
|||||||||||
|
150 |
2,98 |
|||||||||||
|
151 |
3,0 |
продолжение таблицы 4
|
N |
t, с |
, с-1 |
, град |
, с-1 |
, град |
y, м |
dy/dt, м/с |
у, м |
x, м |
dx/dt, м/с |
x, м |
(y) |
H(y) |
|
0 |
1 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
|
1 |
0 |
||||||||||||
|
2 |
0,02 |
||||||||||||
|
3 |
0,04 |
||||||||||||
|
4 |
0,06 |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
150 |
2,98 |
||||||||||||
|
151 |
3,0 |
Таблица 5
Таблица результатов расчёта
|
N |
t, с |
m, кг |
Р, Н |
V, м/с |
а, м/с |
М |
Сха |
Ха, Н |
, град |
, рад |
|||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
1 |
0 |
||||||||||||
|
2 |
0,02 |
||||||||||||
|
3 |
0,04 |
||||||||||||
|
4 |
0,06 |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
150 |
2,98 |
||||||||||||
|
151 |
3,0 |
продолжение таблицы 5
|
N |
t, с |
dV/dt, м/с2 |
V, м/ с |
, Н |
d/dt, с-1 |
, град |
, град |
, кг* м2/ с2 |
, с-1 |
, с-2 |
||
|
0 |
1 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
1 |
0 |
|||||||||||
|
2 |
0,02 |
|||||||||||
|
3 |
0,04 |
|||||||||||
|
4 |
0,06 |
|||||||||||
|
… |
… |
|||||||||||
|
… |
… |
|||||||||||
|
150 |
2,98 |
|||||||||||
|
151 |
3,0 |
продолжение таблицы 5
|
N |
t, с |
, с-1 |
, град |
, с-1 |
, град |
y, м |
dy/dt, м/с |
у, м |
x, м |
dx/dt, м/с |
x, м |
р(h) p0N |
ρ(h) 0N |
|
0 |
1 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
|
1 |
0 |
||||||||||||
|
2 |
0,02 |
||||||||||||
|
3 |
0,04 |
||||||||||||
|
4 |
0,06 |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
… |
… |
||||||||||||
|
150 |
2,98 |
||||||||||||
|
151 |
3,0 |
- оформить отчет
Содержание отчета:
1. Задание.
2. Описание и листинг программы расчета характеристик атмосферы.
3. Результаты работы в виде таблицы и графиков изменения основных характеристик атмосферы в функции геопотенциальной высоты Т(Н), р(Н), ρ(Н), сравнительных графиков атмосферного давления и плотности р(h), ρ(h), полученных в соответствии с данными ГОСТ 4401-81 и эмпирическими зависимостями (y) и H(y) (при условии y=h), таблиц интегрирования уравнений движения ЛА на АУТ.
4. Выводы.
Таблица 6
варианты самостоятельной работы №1 6 сем 2013г
|
№ |
ФИО |
|
№ вар |
H1,км |
H2,км |
H3,км |
H4,км |
H5,км |
H6,км |
H7,км |
H8,км |
|
1 |
Асатрян В. В. |
см3-61 |
12 |
-1,7 |
6,7 |
14,6 |
27,5 |
44,0 |
48,1 |
57,0 |
70,3 |
|
2 |
Великий Ю.В. |
см3-61 |
41 |
-1,1 |
4,7 |
13,1 |
28,1 |
41,0 |
50,0 |
68,0 |
79,9 |
|
3 |
Воронин Д.И. |
см3-61 |
42 |
-0,9 |
5,3 |
14,1 |
23,1 |
45,0 |
47,9 |
70,0 |
75,4 |
|
4 |
Городецкий В.А. |
см3-61 |
19 |
-1,1 |
3,1 |
12,4 |
25,0 |
36,0 |
47,3 |
63,1 |
71,1 |
|
5 |
Душков Р.Е. |
см3-61 |
37 |
-0,3 |
7,8 |
17,6 |
22,4 |
35,0 |
49,9 |
57,0 |
76,3 |
|
6 |
Дружин И.В. |
см3-61 |
16 |
-1,5 |
7,3 |
15,2 |
26,3 |
35,0 |
48,6 |
65,0 |
72,7 |
|
7 |
Емельянова Н.С. |
см3-61 |
6 |
-0,1 |
6,1 |
14,0 |
28,4 |
43,0 |
47,6 |
53,0 |
71,0 |
|
8 |
Жбанов П.А. |
см3-61 |
8 |
-1,9 |
6,4 |
14,4 |
27,2 |
46,0 |
48,0 |
59,0 |
71,8 |
|
9 |
Зубков Г.А. |
см3-61 |
1 |
-1,0 |
8,2 |
18,0 |
22,1 |
36,0 |
50,1 |
61,0 |
77,2 |
|
10 |
Иванов С.Г. |
см3-61 |
35 |
-0,5 |
7,4 |
17,4 |
22,7 |
33,0 |
49,5 |
54,0 |
76,0 |
|
11 |
Калдаров И.С. |
см3-61 |
3 |
-1,9 |
1,0 |
18,4 |
21,5 |
37,0 |
50,2 |
63,0 |
78,4 |
|
12 |
Кирилюк Е.В. |
см3-61 |
5 |
-1,8 |
2,2 |
11,1 |
20,5 |
43,1 |
50,5 |
58,1 |
70,4 |
|
13 |
Ларин А.В. |
см3-61 |
13 |
-1,4 |
2,2 |
11,8 |
27,0 |
44,1 |
50,8 |
57,1 |
70,7 |
|
14 |
Майор К.Л. |
см3-61 |
20 |
-1,3 |
8,5 |
15,8 |
25,1 |
38,0 |
48,8 |
66,0 |
73,3 |
|
15 |
Метальников П.Н. |
см3-61 |
33 |
-0,4 |
5,5 |
13,8 |
29,0 |
40,0 |
47,7 |
56,0 |
70,9 |
|
16 |
Николаев А.К. |
см3-61 |
25 |
-0,8 |
3,4 |
18,6 |
21,2 |
38,0 |
50,0 |
60,0 |
77,8 |
|
17 |
Николина А.С. |
см3-61 |
7 |
-1,7 |
1,6 |
12,1 |
21,6 |
42,1 |
50,6 |
53,1 |
70,5 |
|
18 |
Орда И.С. |
см3-61 |
15 |
-1,3 |
2,8 |
12,0 |
26,0 |
35,0 |
50,9 |
62,1 |
70,8 |
|
19 |
Татевосян В.И. |
см3-61 |
10 |
-1,8 |
7,0 |
14,8 |
26,9 |
34,0 |
48,4 |
61,0 |
72,1 |
|
20 |
Чагина В.А. |
см3-61 |
36 |
-0,4 |
7,6 |
17,0 |
23,6 |
45,0 |
49,6 |
56,0 |
76,6 |
|
21 |
Юровских И.А. |
см3-61 |
22 |
-1,2 |
8,8 |
16,2 |
24,8 |
41,0 |
49,0 |
69,0 |
74,2 |
продолжение таблицы 6
|
№ |
ФИО |
|
№ вар |
H1,км |
H2,км |
H3,км |
H4,км |
H5,км |
H6,км |
H7,км |
H8,км |
|
1 |
Арзамасцев Н.Д. |
см3-62 |
44 |
-0,5 |
8,6 |
16,1 |
25,2 |
33,2 |
50,1 |
64,0 |
72,4 |
|
2 |
Ботов В.С. |
см3-62 |
29 |
-0,6 |
4,3 |
13,2 |
30,2 |
34,0 |
47,1 |
69,0 |
80,0 |
|
3 |
Булан И.В. |
см3-62 |
23 |
-0,9 |
4,0 |
12,2 |
28,0 |
33,0 |
50,0 |
67,0 |
79,6 |
|
4 |
Воробьев И.А. |
см3-62 |
40 |
-1,3 |
7,7 |
13,6 |
29,3 |
42,0 |
50,0 |
66,0 |
78,7 |
|
5 |
Гречко А.С. |
см3-62 |
18 |
-1,4 |
7,9 |
15,6 |
26,0 |
36,0 |
48,5 |
63,0 |
73,0 |
|
6 |
Дякин Р.А. |
см3-62 |
4 |
-0,2 |
5,8 |
14,2 |
27,8 |
42,0 |
47,8 |
58,0 |
71,2 |
|
7 |
Зубов С.С. |
см3-62 |
32 |
-0,7 |
10,3 |
17,2 |
23,3 |
43,0 |
49,2 |
53,0 |
75,4 |
|
8 |
Касюк А.Я. |
см3-62 |
45 |
-0,3 |
4,5 |
17,1 |
26,2 |
33,3 |
50,2 |
64,1 |
73,6 |
|
9 |
Кирющенко Т.Е. |
см3-62 |
27 |
-0,7 |
3,7 |
12,6 |
29,9 |
37,0 |
47,4 |
54,0 |
73,1 |
|
10 |
Колосов В.А. |
см3-62 |
21 |
-1,0 |
2,5 |
11,4 |
29,0 |
41,0 |
50,0 |
65,0 |
79,3 |
|
11 |
Коробкова Ю.П. |
см3-62 |
43 |
-0,7 |
2,6 |
15,1 |
24,1 |
33,1 |
48,3 |
60,0 |
70,6 |
|
12 |
Красников И.Ю. |
см3-62 |
38 |
-0,2 |
8,0 |
17,8 |
23,0 |
46,0 |
49,7 |
58,0 |
76,9 |
|
13 |
Масленникова О.А. |
см3-62 |
2 |
-0,3 |
5,2 |
13,4 |
28,7 |
38,0 |
47,2 |
52,0 |
70,3 |
|
14 |
Мищенко А.В. |
см3-62 |
31 |
-0,5 |
4,9 |
13,0 |
29,6 |
39,0 |
47,5 |
55,0 |
70,6 |
|
15 |
Моисеев Д.В. |
см3-62 |
9 |
-1,6 |
1,9 |
11,6 |
27,1 |
46,1 |
50,7 |
59,1 |
70,6 |
|
16 |
Нефедов Р.Ю. |
см3-62 |
34 |
-0,6 |
9,7 |
16,6 |
23,9 |
44,0 |
49,4 |
55,0 |
75,7 |
|
17 |
Павловский А.А. |
см3-62 |
11 |
-1,5 |
1,3 |
11,2 |
20,9 |
39,0 |
50,3 |
64,0 |
79,0 |
|
18 |
Патрин В.И. |
см3-62 |
26 |
-1,0 |
9,1 |
16,4 |
24,2 |
42,0 |
49,3 |
52,0 |
75,1 |
|
19 |
Поляков А.А. |
см3-62 |
24 |
-1,1 |
8,2 |
15,4 |
25,7 |
37,0 |
48,7 |
67,0 |
73,9 |
|
20 |
Тепляков М.С. |
см3-62 |
17 |
-1,2 |
8,4 |
18,2 |
21,8 |
34,0 |
49,8 |
59,0 |
77,5 |
|
21 |
Тургамбаев Н.Р. |
см3-62 |
28 |
-0,9 |
9,4 |
16,0 |
25,4 |
39,0 |
48,9 |
68,0 |
74,5 |
|
22 |
Швыркина О.С. |
см3-62 |
30 |
-0,8 |
10,0 |
16,8 |
24,5 |
40,0 |
49,1 |
70,0 |
74,8 |
|
23 |
Яковлевский Г.М. |
см3-62 |
39 |
-1,5 |
4,6 |
12,8 |
20,6 |
40,0 |
50,4 |
62,0 |
78,1 |
|
24 |
Барыкина М.А. |
см3-62 |
14 |
-1,6 |
7,6 |
15,0 |
26,6 |
33,0 |
48,2 |
62,0 |
71,5 |
Москва 2013
Выполнил студент: Иванов И.И.
Группа: СМЗ – 61
Преподаватель: Степанов М.Н.
амостоятельная работа №1
За 6 семестр
по курсу
"Динамика полета"
"Расчёт характеристик стандартной атмосферы в соответствии с ГОСТ 4401-81"
вариант №
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Кафедра СМ-3,
«Динамика и управление полетом ракет и космических аппаратов»
EMBED Equation.3
2. Тема урока Музыка в моей жизни По учебнику Кузовлева В
3. ВВЕДЕНИЕ в ПСИХОЛОГИЮ УДК 159
4. Лекционный курс в 9 семестре для специальности 7
5. Основания и последствия признания брака недействительным.html
6. отчет подотчетное лицо должно сдать после истечения срока на который были выданы денежные средства в течени
7. еврейски. 67 золотых правил В этой небольшой книге приводятся уникальные правила ведения бизнеса созданные
8. Его основные качества- сила высота тембр благозвучность подвижность полетность тон темп и т
9. Мэй Р Искусство психологического консультирования
10. Заповідна мережа Рівненщини
11. Новое время ~ тесты В концепции Г
12. Классификация лесных насаждений по устойчивости.html
13. на тему благоустройства города Город для человека Человек для города 1
14. тематике в 4 классе Подготовила учитель начальных классов Новикова Ирина Александровна
15. мм от кожного края пупочного кольца Отсечь пупочный остаток ножницами по краю зажима
16. Хозяйственный контроль в Украине
17. Для ввода сложных формул в Microsoft Word используется компонент Microsoft Eqution.
18. О каких историях он рассказывает уважаемой публике Ничего о том что можно действительно назвать историей
19. практикуме по уголовному праву на с
20. разработка рекомендаций по совершенствованию работы с персоналом сельскохозяйственной организации