Науковий вісник НГУ

Визначення параметрів функціонування нелінійної балістичної системи у реальному зовнішньому середовищі

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №2 2024

Останнє оновлення: 11 травня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1524

Authors:

О.О.Азюковський, orcid.org/0000-0003-1901-4333, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В.З.Грищак, orcid.org/0000-0001-8685-3191, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.Д.Грищак, orcid.org/0000-0001-8956-8468, «Culver Aviation», м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К.А.Зіборов, orcid.org/0000-0002-4828-3762, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С.О.Федоряченко, orcid.org/0000-0002-8512-3493, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.В.Гаркавенко*, orcid.org/0009-0004-5011-9015, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (2): 140 - 144

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-2/140

Abstract:

Мета. Розробка наближеної нелінійної моделі розв’язку задачі зовнішньої балістики з визначенням параметрів нелінійної системи та методики розрахунку аеродинамічних характеристик вантажу, розташованого на зовнішніх підвісних пристроях безпілотного літального апарату (БПЛА) для підвищення ефективності їх доставки у визначену точку приземлення шляхом асимптотичного підходу із заданими параметрами досліджуваної системи й зовнішнього навантаження.

Методика. Створення ефективної моделі виконувалось із застосуванням аналітико-чисельних алгоритмів дослідження, що базується на нелінійній системі диференціальних рівнянь у загальному вигляді зі змінними за часом коефіцієнтами. Для вирішення нелінійної задачі зовнішньої балістики у двовимірній постановці уведене припущення щодо істотного впливу проєкції функції швидкості на вісь ординат відносно компоненти на вісь абсцис. Вирішення задачі зведено до розв’язку системи диференціальних рівнянь зі змінними коефіцієнтами за відповідними координатами з використанням асимптотичного підходу для малого параметра коефіцієнта аеродинамічного опору. Формулювання задачі виконане з урахуванням досліджуваних параметрів середовища, при­кладного математичного аналізу й моделювання.

Результати. Запропоновані аналітичні залежності нелінійної задачі балістики й застосування методу скінчених елементів (МСЕ) для визначення параметрів руху вантажу із БПЛА за наявності початкової швидкості та вітрового навантаження у площині руху. Визначено, що отриманий аналітичний розв’язок співвідноситься із прямим чисельним розрахунком основного диференціального рівняння відносно осі ординат.

Наукова новизна. Запропонована математична нелінійна модель динамічного процесу, що передбачає переважаючий вплив функції швидкості по осі ординат відносно функції по осі абсцис. Для отримання наближеного аналітичного розв’язку основної нелінійної системи диференціальних рівнянь зі змінними коефіцієнтами застосовано метод асимптотичного збурення. Залежність для функції переміщення за координатою абсцис представляється з урахуванням реальних параметрів польоту зі змінними у часі характеристикам.

Практична значимість. Здобуті аналітичні залежності оцінки часу й відстані досягнення точки приземлення при початковій швидкості руху та наявності вітрового навантаження можуть бути використані у прикладних задачах математичної фізики, інженерних розрахунках, керування процесом доставки вантажу й досягнення точки приземлення із використанням БПЛА. Отримані аналітичні результати та алгоритм розв’язання можуть бути інтегровані у прикладні задачі математичної фізики та інженерних розрахунків, зокрема розробки алгоритмів керування балістичними системами.

Ключові слова: балістика, метод скінчених елементів, математична модель, динаміка, БПЛА, збурення, аеродинамічний опір

References.

1. Petrov, V., Shalyhin, A., & Kudriavtsev, A. (2020). Methodical approach to the solution of the objective of the aim for discharge of freely falling goods from unmanned aircraft. Science and Technology of the Air Force of Ukraine, 1(38), 84-90. https://doi.org/10.30748/nitps.2020.38.10.

2. Marinelli, M., Caggiani, L., Ottomanelli, M., & Dell’Orco, M. (2018). En route truck-drone parcel delivery for optimal vehicle routing strategies. IET Intelligent Transport Systems, (12), 253-261. https://doi.org/10.1049/iet-its.2017.0227.

3. Li, X., Tupayachi, J., Sharmin, A., & Martinez, M. (2023). Ferguson Drone-Aided Delivery Methods, Challenge, and the Future: A Methodological Review. MDPI/Drones, 191, 26. https://doi.org/10.3390/drones7030191.

4. Petrov, V., Kudriavtsev, A., & Kashaev, I. (2021). Methodical approach to decision of aiming task for upcast of slowly falling loads from transport pilotless aircrafts. Science and Technology of the Air Force of Ukraine, 1(42), 71-78. https://doi.org/10.30748/nitps.2021.42.08.

5. Olshanskyi, V. P., & Olshanskyi, S. I. (2013). The Lambert function in ballistics of a material point. Visnyk NTU “KhPI”, 5(979), 220-224.

6. Olshanskyi, V. P., & Olshanskyi, S. I. (2012). Dynamics of a material point in a moving air environment.Visnyk NTU “KhPI”, (67), 84-89.

7. Smahlii, V. I. (2014). Movement of a material particle thrown into free air space. Visnyk Agrarnoi Nauky, (9), 39-43.

8. Tishchenko, L. M., & Olshanskyi, V. P. (2013). Problems of material point ballistics in fertilizer dispersion models. Zbirnyk NNTs, (98), 174-182.

9. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., Panchenko, O., & Tipikin, A. (2020). Development of the concept of recurrent metamodeling to create projects of promising designs of mining machines. E3S Web of Conferences, 201, 15. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101019.

10. Zabolotnyi, K., & Panchenko, O. (2019). Development of methods for optimizing the parameters of the body of a fixed jaw crusher. E3S Web of Conferences, 109, 11. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900120.

11. Ziborov, K. A., & Fedoriachenko, S. O. (2014). The frictional work in pair wheel-rail in case of different structural scheme of mining rolling stock. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 517-521. https://doi.org/10.1201/b17547.

12. Dzyubyk, A., Sudakov, A., Dzyubyk, L., & Sudakova, D. (2019). Ensuring the specified position of multisupport rotating units when dressing mineral resources. Mining of Mineral Deposits, 13(4), 91-98. https://doi.org/10.33271/mining13.04.091.

13. Gristchak, V. Z., & Pogrebitskaya, A. M. (2011). On approximate analytical solutions of nonlinear thermal emission problems. Technische Mechanik, 31(1-2), 112-120.

14. Vacca, A., & Onishi, H. (2017). Drones: military weapons, surveillance or mapping tools for environmental monitoring? The need for legal framework is required. Transportation Research Procedia, 25, 51-62. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2017.05.209.

15. Prykhodko, O. A., & Alekseyenko, S. V. (2014). Numerical simulation of the process of airfoil icing in the presence of large supercooled water drops. Technical Physics Letters, 40(10), 864-867. https://doi.org/10.1134/S1063785014100125.

16. Laukhin, D. V., Beketov, O. V., Rott, N. O., Tyuterev, I. A., Ivan­tsov, S. V., & Laukhin, V. D. (2017). The analysis of interrelation between kinetics of propagation of plastic deformation and initiation of ductile fracture. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 39(10), 1335-1343. https://doi.org/10.15407/mfint.39.10.1335.

17. Roskam, J. (2015). Airplane Design Part VIII. DARcorporation. ISBN-13: 978-1884885556.

18. Gomenjuk, S. I., & Gristchak, D. D. (2017). To Mathematical modeling for nonlinear dynamics of spacecraft structures near-by the disturbed surface using hybrid asymptotic methods. Journal of Mechanical Engineering and Information Technology, 5(5), 1612-1615.

19. Anderson, J. (2011). Fundamentals of Aerodynamics (6 ^th ed.). McGraw Hill. ISBN-13: 978-1259129919.

• < Попередня
• Наступна >