Математическая модель упругодеформирующейся в полёте ракеты-носителя

Abstract

В рамках проведенных в Институте технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины исследований предложена математическая модель гибкой осевой линии корпуса (ГЛК) упругодеформирующейся ракеты-носителя (РН), позволяющая учитывать в процессе полёта динамические свойства корпуса РН и действующих на него возмущений в алгоритмах мониторинга текущего состояния конструкции ракеты на активном участке траектории. Обоснована возможность декомпозиции модели ГЛК на две составляющие, которые описывают возмущенное движение РН как твердого тела и текущее положение ГЛК относительно текущего положения корпуса РН как твердого тела. Предложены способы понижения размерности задачи идентификации ГЛК, представленной в виде многозвенной шарнирной цепи – путём квадратичной аппроксимации ГЛК или дискретного представления ГЛК в виде шарнирной связки двух тел с переменным в течение полета положением пластического шарнира в связанной с корпусом системе координат.

У рамках проведених в Інституті технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України досліджень запропоновано математичну модель гнучкої осьової лінії корпусу (ГЛК) ракети-носія (РН) такої, що пружно деформується, яка дозволяє враховувати у процесі польоту динамічні властивості корпусу та діючих на нього збурень в алгоритмах моніторингу поточного стану конструкції ракети на активній ділянці траєкторії. Обґрунтовано можливість декомпозиції моделі ГЛК на дві складові, які описують збурений рух РН як твердого тіла та поточне положення ГЛК відносно положення корпусу РН як твердого тіла. Запропоновані способи пониження розмірності задачі ідентифікації ГЛК, представленої у вигляді багатоланкового шарнірного ланцюга – шляхом квадратичної апроксимації ГЛК або дискретного зображення ГЛК у вигляді шарнірної зв'язки двох тіл із змінним на протязі польоту положенням пластичного шарніра у зв'язаній з корпусом системі координат.

In the framework of studies conducted by the Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine, the mathematical model of a flexible axial line (FAL) of the airframe of the elastodeforming carrier rocket (CR) considering the dynamic properties of the CR airframe in the flight and operating disturbances in the algorithms of structural health monitoring of the rocket at an active trajectory leg is proposed. The possibility of decomposing the FAL model on two parts describing the CR disturbed motion as a solid and the FAL current position in relation to the current position of the CR airframe as a solid is validated. The methods of decreasing the dimension of the FAL identification problem represented as a multijointed link chain are proposed using the FAL quadratic approximation or the FAL discrete representation as a two-body hinged system with a variable position of its plastic hinge in the CR airframe axes system during the flight.