Численное моделирование аэроупругой динамики воздушного старта при наличии случайного разброса параметров аэродинамического нагружения

Рассмотрена проблема безопасного десантирования ракеты космического назначения из фюзеляжа транспортного самолета в пространственный поток несжимаемой среды при воздушном старте. Исследовано влияние стохастических характеристик спутного следа за самолетом-носителем на динамику процесса десантирования. Решена сопряженная задача аэроупругости, нестационарные аэродинамические нагрузки определены методом вихревых элементов. Методом стохастического анализа при умеренной загрузке ресурсов машины получены границы областей разброса кинематических параметров движения ракеты: линейных и угловых перемещений. Вероятность попадания в эти границы соответствует практически достоверному событию. Результаты численного моделирования показали, что случайный разброс начального состояния спутного следа дает существенную ширину границ области разброса кинематических параметров движения ракеты не только в плоскости тангажа, но и в плоскости рыскания.

Литература

[1] Flight Testing of a Gravity Air Launch Method to Enable Responsive Space Access / M. Sarigul-Klijn, N. Sarigul-Klijn, G. Hudson, et al. // AIAA Paper 2007-6146. 2007.

[2] Sarigul-Klijn M., Sarigul-Klijn N., Hudson G.C. and Brown C. A New Air Launch Concept: Vertical Air Launch Sled (VALS) // AIAA SPACE 2012 Conference and Exposition, AIAA Paper 2012-5156. 2012.

[3] Konyukhov S.N., Lynnyk A.K., Tonkonozhenko A.M. Concepts and problems in realization of air launch: Ukrainian aspect //61st International Astronautical Congress 2010. IAC 2010. Vol. 6. 2010. P. 5068-5075.

[4] Бальмонт Б.В., Карпов А.С., Иванов Р.К. Российский аэрокосмический проект "воздушный старт" // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2012. № 9. С. 3-15.

[5] Борисов А.В. Построение модели возмущений и анализ точности вертикального маневра самолета-носителя при десантировании ракеты-носителя: Дис.... канд. техн. наук: 05.07.09, Москва, 2006. 128 с.

[6] Сихарулидзе Ю.Г., Иванов Р.К., Борисов А.В. Анализ порывов ветра на участке вертикального маневра ("Горка") самолета-носителя с целью десантирования ракеты-носителя. M.: Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. Препринт. 2005. № 38. 24 с.

[7] Короткий С.А. Расчет проектных параметров аэрокосмической системы с воздушным стартом с учетом интенсивного вихреобразования: Диса... канд. техн. наук, Москва, 2010. 121 с.

[8] Marchevsky I.K., Scheglov G.A. Symmetrical vortex fragmenton as a vortex element for incompressible 3D flow simulation // Proceedings of the 6th International Conference on Computational Fluid Dynamics, ICCFD 2010. P. 897-898. DOI: 10.1007/978-3-642-17884-9-119

[9] Щеглов Г.А. Использование вортонов для расчета колебаний балки в пространственном потоке // Изв. РАН. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2009. № 4. С. 8-12.

[10] Dynnikova G.Ya. The Integral Formula for Pressure Field in the Nonstationary Barotropic Flows of Viscous Fluid // J. of Mathematical Fluid Mechanics 2014; 16: 145. J. Math. Fluid Mech. 16 (2014), 145-162. DOI 10.1007/s00021-013-0148-z

[11] Тушев О.Н., Аринчев С.В. Определение параметров механической системы при заданной надежности // Расчеты на прочность. 1985. Вып. 26. С. 183-195.

[12] Tushev O.N., Sychev M.P. Estimation of Domain Boundaries for Construction Quality Parameters Spread under Given Reliability // E-J. Dynamic strength and Wear Resistance of machines. 2001. no. 8. P. 8-16.