2 / 13
В настоящее время для запуска ракет-носителей (РН) с косми-
ческими аппаратами активно разрабатываются проекты воздушных
стартовых комплексов [1–4]. Среди существующих схем запуска РН
из самолета-носителя (СН) наиболее эффективна схема воздушного
старта из грузового отсека (ВСГО) СН [1, 5]. Одной из важнейших
задач анализа динамики ВСГО по такой схеме является обеспече-
ние безопасного десантирования РН, особенно при использовании пи-
лотируемого СН. Данный этап функционирования комплекса ВСГО
наиболее сложен с точки зрения динамики и режима работы систем
управления. Для уменьшения риска нештатных ситуаций при выборе
проектных параметров актуальным является расчетно-теоретическое
определение нестационарных нагрузок при десантировании ракеты.
Несмотря на то, что имеются публикации на данную тему [6, 7], эта
задача с учетом вихреобразования в следе за СН до конца не исследо-
вана.
Экспериментальные данные показывают [1], что при проектирова-
нии систем с ВСГО без оценки влияния нестационарных аэродинами-
ческих нагрузок, вызываемых вихревым движением воздуха в спутном
следе за СН, результаты расчетов динамики процесса десантирования
могут оказаться некорректными или даже принципиально неверными.
Особенно это касается учета случайного характера нагрузок, которые
всегда возникают при взаимодействии тела с завихренным потоком.
Проведенный авторами анализ литературы не выявил теоретических
исследований, посвященных данной теме.
Пренебрежение случайными аэродинамическими нагрузками при
взаимодействии стартующей ракеты с вихревым следом за СН может
привести к существенному искажению картины нагрузок и принципи-
альным ошибкам при проектировании перспективных аэрокосмиче-
ских систем, следовательно, к неоправданным затратам при констру-
ировании.
В работе [7] было проведено численное моделирование аэроупру-
гой динамики воздушного старта с учетом интенсивного вихреобразо-
вания в детерминированной постановке. Целью настоящего исследо-
вания является разработка методологии, математического обеспечения
и программного комплекса, учитывающих случайный характер аэро-
динамических возмущений при расчете взаимодействия выдвигаемой
в поток упругой ракеты с вихревым следом за СН.
Постановка задачи и метод решения.
Рассмотрим модельную за-
дачу, расчетная схема которой представлена на рис. 1. Введем допуще-
ние о том, что после выполнения предстартового маневра “Горка” [6]
непосредственно перед десантированием СН инерциально движется
в нормальной прямоугольной земной системе координат
O
g
X
g
Y
g
Z
g
.
Самолет-носитель обтекается потоком несжимаемой среды с посто-
янной плотностью
ρ
∞
и постоянной скоростью
~V
∞
=
{
V
x
, V
y
, V
z
}
т
.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 1 23