3-3 导弹燃料质量的一般表达式 计算燃料质量时,可以从研究导弹的运动开始。为便于分析问题起见,假设导弹作变质量的质点运动,并研究其在纵向平面内的运动。
导弹沿飞行方向的纵向运动方程式为(图3.7):
(3.25) 一般导弹在飞行中,攻角较小,故可近似地认为
上式可写成:
积分求解上述微分方程式可得:
(3.26)式中
分别为第
子级发动机工作开始时
图3.7 导弹在铅垂面的运动 所对应的时间和速度;
分别为第
子级发动机工作结束时对应的时间和速度。
对于火箭发动机,其推力可用下式表示。
式中
——发动机的比冲;
——发动机的燃料秒流量(或燃料秒消耗量)。
对火箭发动机来说,如在全弹道上比冲取其平均值,即
=常数,则
(3.27) 于是,(3.27)式可以改写为:
(3.28) 下面分析(3.28)式中各项的物理意义。
式中第一项表示用于增加导弹速度所消耗的燃料量;第二项表示导弹在飞行过程中克服阻力所消耗的燃料量;第三项表示导弹用于克服重力在速度方向的分量所消耗的燃料量。
在工程上通常采用数值积分法和解析法来求解燃料相对质量系数
。利用数值积分法求解导弹运动微分方程,可以得到足够精确的结果,同时便于利用最优化方法选择主要参数。