Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

05.07.09 Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

05.07.09 «Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов»

по техническим наукам

Введение

В основу настоящей программы положены следующие фундаме нтальные дисциплины: теоретическая механика; небесная механика; теория поля; теория устойчивости; управление в технических системах; теория вероятности и математическая статистика; теория оптимальных систем, системный анализ.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по авиац ионно-космической и ракетной технике при участии МАИ (ТУ) им. С. Орджоникидзе и МГТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНИИ машиностроения и ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского.

1.  Общие положения и принципы динамики полета 
и управления движением летательных а
ппаратов

1.1.  Исходные понятия и определения.   Объект исследования и его м атематическая модель. Состояние баллистического и управляемого ЛА. Параметры управления. Возмущающие воздействия. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. Качество управления и показатели качества.

1.2.  Основные принципы исследования баллистического и управляем ого полета.   Принцип обратной связи. Принципы управления начал ьным, текущим и конченым состоянием. Принцип декомпозиции движений. Принцип независимого (автономного) управления. Принцип сбалансированного движения. Принцип оптимальности.

1.3.  Системы координат и углы, определяющие положение ЛА в пр остранстве.   Общая характеристика систем координат. Определение вз аимной ориентации систем координат. Координатные преобразования.

2.  Внешние условия полета

2.1.  Влияние поля тяготения Земли и ее вращ ения на движение ЛА.   Потенциал силы земного тяготения, форма и размеры Земли. Поте нциал силы тяжести. Влияние вращения Земли на полет ракет и снарядов.

2.2.  Земная атмосфера и ее свойства.   Структура атмосферы. Класс ификация слоев атмосферы. «Стандартные» атмосферы. Упрощенные «законы» изменения параметров атмосферы по высоте.

3.  Силы и моменты, действующие на ЛА в полете

3.1.  Аэродинамические силы и моменты.   Вектор аэродинамического сопротивления и обусловленный им момент. Составляющие полной аэр одинамической силы и полного аэродинамического момента. Приведение аэродинамических сил и моментов к эталонным (типовым) функциям.

3.2.  Сила тяги, сила тяжести, дополнител ьные и управляющие силы и моменты.   Реактивная сила. Сила тяги. Эксцентриситет и перекос силы тяги. С ила тяжести и ее проекции. Дополнительные силы и моменты. Газодинамические и аэродинамические управляющие силы и моменты. Механизм действия их на изменение траекторий движения ЛА.

4.  Теоретические основы составления 
математич
еских моделей движения ЛА

4.1.  Классификация и формы представления математических мод елей.   Принципы составления уравнений движ ения. Летательный аппарат как динамическая система. Возможные виды математических моделей. Уравнение Мещерского. Основные теоремы динамики тел переменной и постоянной масс, принцип затвердевания. Векторные уравнения поступательного движения ЛА как тела переменной массы. Уравнения вращательного движения ЛА. Проекции векторных уравнений на нормаль и касательную к траектории. Балансировочный режим движения. Линеаризация уравнений движения ЛА.

4.2.  Дифференциальные уравнения движения.   Уравнения пространс твенного движения ЛА на активном участке траектории. Уравнения свободного движения ЛА постоянной массы в плотных слоях атмосферы. Уравнения продольного и бокового движения ЛА в центральном гравитационном поле. Уравнения движения ЛА в плоскопараллельном гравитационном поле. Уравнения наведения. Уравнения движения ЛА при перегрузках.

Уравнения, описывающие свободное движение центра масс ЛА без учета сопротивления внешней среды. Уравнения относительного движения космических аппаратов. Уравнения движения спускаемых аппаратов в атмосферах планет с недостаточно изученными свойствами.

5.  Исследование математических моделей движения ЛА. 
Методы р
ешения задач баллистики и динамики полета

5.1.  Устойчивость движения ЛА.   Общие понятия об устойчивости движения. Первый метод Ляпунова. Устойчивость по первому прибл ижению. Второй метод Ляпунова. Техническая устойчивость. Статическая и динамическая устойчивость при продольном и боковом движении. Устойчивость движения быстровращающихся ЛА.

5.2.  Численное интегрирование уравнений движения ЛА.   Методы чи сленного интегрирования и их применение при решении задач динамики полета. Точность расчетов и выбор шага интегрирования. Программное обеспечение численных расчетов.

5.3.  Приближенные аналитические, графоаналитические и табли чные методы решения.   Параболическая теория. Эллиптическая теория. Прим енение метода аналитических функций для описания силы сопротивления внешней среды. Метод псевдоскорости. Основные и вспомогательные функции. Подобие траекторий и табличные методы решения. Графоаналитический метод расчета активного участка баллистических ракет Лаврова—Аппазова—Мишина.

5.4.  Оптимизационные задачи баллистики.   Двухточечные краевые з адачи. Постановка задачи определения многоточечной кривой в краевых задачах управляемого полета. Обратные задачи баллистики.

Экстремальные задачи программирования опорного движения. Постановка и классификация задач вариационного исчисления и оптимального управления. Оптимальное программирование опорного движения на основе методов классического вариационного исчисления. Определение оптимального управления движением ЛА на основе принципа максимума и метода динамического программирования.

5.5.  Исследование углового движения.   Стабилизация углового движ ения. Методы стабилизации. Достаточные условия устойчивости углового движения ЛА различного назначения. Влияние структуры действующих сил на устойчивость углового движения быстровращающихся неоперенных ЛА. Движение относительно центра масс оперенных вращающихся и невращающихся ЛА. Резонанс вращающихся оперенных ЛА. Устойчивость резонансных режимов вращения. Движение ЛА при входе в атмосферу. Качественный анализ углового движения ЛА при входе и движении в атмосфере.

5.6.  Методы наведения ЛА на подвижные цели.   Кинематический ан ализ свойств траекторий наведения. Методы самонаведения: метод погони, наведение с упреждением, параллельное сближение, пропорциональное наведение, метод прямого наведения.

Методы теленаведения: угловой метод наведения, наведение по методу совмещения. Промах ЛА при наведении на подвижную цель.

5.7.  Инерциальная навигация и наведение ба ллистических ракет (БР) и головных частей (ГЧ).   Методы решения уравнений навигации в платфо рменных и бесплатформенных ИНС. Общая характеристика методов наведения БР и ГЧ. Математическое содержание задач наведения. Методы определения программ управления в функциональном методе наведения. Управление отделением ГЧ в функциональном методе наведения. Наведение по методу текущей требуемой скорости. Наведение по методу конечной требуемой скорости. Наведение по методу требуемых ускорений.

5.8.  Орбитальное движение и баллистико-навигационное обеспечение полета КА.   Расчет параметров невозмущенного орбитального движения. Определение орбиты по заданным условиям движения. Определение о рбиты по данным внешнетраекторных измерений. Прогнозирование движения КА. Корректирующие маневры. Маневры сближения и встреча КА на орбите. Навигационное обеспечение и автономная навигация при выполнении межорбитальных маневров. Межпланетные перелеты. Баллистическое проектирование орбитальных структур спутниковых систем. Методические особенности решения баллистико-навигационных задач при оперативном управлении полетом КА.

6.  Возмущенное движение ЛА. Статистическая динамика п олета и определение характеристик

6.1.  Теория дифференциальной коррекции («теория поправок») и ра счет возмущенных траекторий.   Общая характеристика возмущений и возмущенного движения. Методы определения баллистических прои зводных. Методы определения полных (изофункциональных) отклонений параметров движения.

6.2.  Учет влияния параметров атмосферы на дв ижение ЛА.   Способы учета влияния отклонений метеофакторов на движение ЛА. Баллистич еский средний ветер и баллистическое отклонение температуры. Метеорологическая подготовка пуска ЛА.

6.3.  Орбитальное возмущенное движение.   Задача  n- тел и методы ее решения. Огран иченная задача трех тел. Гравитационные сферы. Метод оскулирующих элементов. Возмущения, вызываемые нецентральностью поля тяготения Земли, сопротивлением атмосферы, давлением солнечного света. Влияние начальных возмущений на движение искусственного спутника Земли по круговой орбите. Время существования КА на орбите.

6.4.  Методы статистической динамики полета, рассеивание ЛА.   М етоды априорного статистического анализа движения ЛА. Определение характеристик рассеивания методам статистических испытаний. Определение характеристик рассеивания по результатам опытных стрельб. Статистическая динамика корректируемых ЛА, суббоеприпасов, боевых и поражающих элементов сложной формы. Обработка данных пристрелки и боевых стрельб.

7.  Основы экспериментальной баллистики

7.1.  Методы и основные задачи экспериментальной баллистики.   О бщая характеристика стрельб на баллистических трассах. Определение скорости движения снаряда (либо модели) стрельбой на баллистической трассе. Определение коэффициента лобового сопротивления, аэродинамических коэффициентов нормальной силы и опрокидывающего момента.

7.2. Полигонные стрельбы и летные испытания.   Определение пар аметров движения снаряда по данным полигонных испытаний. Стрельбы на дальность и кучность. Определение деривации. Сострел дальностей и начальных скоростей при изменении конструктивных элементов боеприпаса. Планирование летного баллистического эксперимента. Методы обработки результатов измерений. Идентификация параметров ЛА по данным полигонных стрельб и летных испытаний.

Основная литература

Аппазов Р.Ф., Лавров С.С., Мишин В.П. Баллистика управляемых ракет дальнего действия. М.: Наука, 1966.

Баллистика и навигация ракет: Учебник для втузов / А.А. Дмитр иевский, Н.М. Иванов, Л.Н. Лысенко и др. М.: Машиностроение, 1985.

Иванов Н.М., Лысенко Л.Н., Дмитриевский А.А. Баллистика и нав игация космических аппаратов: Учебник для втузов. М.: Машиностроение, 1986.

Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н., Богодистов С.С. Внешняя ба ллистика: Учебник для втузов. — 3-е, изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1991.

Расчет и анализ движения летательных аппаратов / С.А. Горбатенко и др. М.: Машин остроение, 1971.

Иванов Н.М., Мартынов А.И. Движение космических летател ьных аппаратов в атмосферах планет. М.: Наука, 1985.

Ишлинский А.Ю. Инерциальное управление баллистических р акет. М.: Наука, 1968.

Кузмак Г.Е. Динамика неуправляемого движения летательных а ппаратов при входе в атмосферу. М.: Наука, 1970.

Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1973.

Лебедев А.А., Герасюта Н.Ф. Баллистика ракет. М.: Машиностро ение, 1970.

Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. М.: Машин остроение, 1969.

Погорелов Д.А. Теория кеплеровых движений летательных аппар атов. М.: Физматгиз, 1961.

Постников А.Г., Чуйко В.С. Высшая баллистика неуправляемых р акет и снарядов. М.: Машиностроение, 1985.

Святодух В.К. Динамика пространстве движения управляемых р акет. М.: Машиностроение, 1969.

Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика летательных аппаратов. М.: Наука, 1982.

Статистическая динамика и оптимизация управления летател ьных аппаратов: Учеб. пособие для втузов /А.А. Лебедев, В.Т. Бобронников, М.Н. Красильщиков, В.В. Малышев. М.: Машиностроение, 1985.

Ярошевский В.А. Динамика неуправляемого тела в атмосфере. М.: Машиностроение, 1978.

Брандин В.Н., Разоренов Г.Н. Определение траекторий космич еских аппаратов. М.: Машиностроение, 1978.

Основы теории полета космических аппаратов / Под ред. Г.С. Н ариманова, М.К. Тихонравова. М.: Машиностроение, 1972.

Охоцимский Д.Е., Голубев Ю.Ф., Сихарулидзе Ю.Г. Алгоритмы управления космическим аппаратом при входе в атмосферу. М.: Наука, 1975.

Шкадов Л.М., Буханова Р.С., Илларионов В.Ф. Механика оптимал ьного пространственного движения летательных аппаратов в атмосфере. М.: Машиностроение, 1972.

Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутн иков Земли. М.: Наука, 1975.

Теоретические основы управления полетом баллистических р акет и головных частей. Ч. 1. Учебник для слушателей военных академий / Под ред. Г.Н.Разоренова М.: ВА РВСН, 2001.

Можаев Г.В. Синтез орбитальных структур спутниковых систем. М.: Машиностроение, 1989.

Аппазов Р.Ф., Сытин О.Г. Методы проектирования траекторий н осителей и спутников Земли. М.: Наука, 1987.

Охоцимский Д.Е., Сихарулидзе Ю.Г. Основы механики космическ ого полета. М.: Наука, 1990.

Скрубушевский Б.С. Формирование   орбит КА. М.: Машиностро ение, 1990.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика