РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПРИВЯЗНОГО АЭРОСТАТА ПОСЛЕ ОБРЫВА ТРОСА

© Б.А.Ивченко, С.П.Черников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2001 г.

Рассматривается случай при эксплуатации привязного аэростата (ПА), когда по какой-либо причине происходит обрыв привязного троса в любом его месте - от точки привязи у оболочки до точки крепления у лебедки. При этом предполагается, что обрыв троса не приводит к разрушению оболочки, и аэростат переходит в свободный полет.

Считается, что в оболочке имеется воздушный баллонет, газовый и воздушный клапаны, а также бароклапан в газовом объеме, который открывается при достижении аэростатом определенной высоты полета и может закрываться по заданному условию. В начальный момент времени объем баллонета не равен нулю, избыточное давление в оболочке меньше давления открытия воздушного клапана, которое, в свою очередь, меньше давления открытия газового клапана.

Приводится алгоритм расчета параметров движения ПА, который строится следующим образом: записывается система двух уравнений движения - вдоль горизонтальной и вертикальной оси. Для решения уравнений используется метод Эйлера. В правые части уравнений движения входят массовые нагрузки, аэродинамические усилия и аэростатическая подъемная сила (АПС). Текущее значение АПС определяется термодинамическими параметрами подъемного газа и воздуха в баллонете.

При вычислении термодинамических параметров рассматривается два варианта закона их изменения в процессе полета аэростата. В первом варианте считается, что изменение этих параметров подчиняется адиабатическому закону. Во втором варианте температура подъемного газа и воздуха в баллонете принимается равной температуре окружающей среды. При составлении алгоритма вычисления АПС учитывалось, что на каждом шаге интегрирования уравнений движения величины избыточного давления газа и воздуха в баллонете могут быть меньше или больше давления открытия воздушного и газового клапанов, бароклапан может быть открыт или закрыт, массы газа и воздуха в баллонете могут оставаться постоян¬ными или уменьшаться за счет истечения через клапаны.

Приводятся результаты решения для аэростата с заданными характеристиками. Показано изменение температуры и массы газа и воздуха в баллонете в процессе полета, изменение координат и скоростей аэростата при работающем и закрытом бароклапане. Полученные результаты показывают, что разработанный алгоритм может быть применен для расчета параметров движения ПА после обрыва троса.