Ракеты и ракеты-носители. Модели определения горизонтальной скорости ветра и термодинамических параметров атмосферы в диапазоне высот 0-120 км в районе космодрома "Плесецк"

5і
OCT 92-9704-95 '
*

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

РАКЕТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ

Модели определения горизонтальной скорости ветра и термо­динамических параметров атмосферы в диапазоне высот .

О - 120 им в районе космодроме ."Плесецк"
Всего страниц. 94

7

Группа Т27
Ж 629.7.015.553.69.048.5
Ключевые слова; меридиональный ветер, давление, плотность, температура, срелнеквалрэтическов значение, математическое ожидание, пространственно- ' временная изменчивость м&теопараметров, коэффициента, корреляции, уровень вероятности.

-.2 -
Ф 78(33

O CT 92-9704-95

СОЖШНИЕ

Область применения.. $

Нормативные ссылки. . . $

06ЩИЄ ПОЛОЖЄВИЯ.... .......... g

Методика расчета вариаций термодинамических параметров атмосферы . 7

Методика расчета вариаций параметров ветра ... &

Оценка пространственной изменчивости метеовежчин....... 9

Оценка временной изменчивости метеовеличия /9

. 8. Оценка модуля скорости ветра при заданном уровне вероят­ности... Z?

Приложение 4. Статистические характеристики термодинами­ческих параметров атмосферы х?

Приложение Б. Статистические характеристики ветра. 49

Приложение 'В. Координатные функции параметров атмосферы. 79

V ’ Приложение Г. Коэффициенты пространственной корреляций.. М \ Приложение Д. Коэффициенты временной корреляции... /7

Приложение Е. Примера использования методик и оценок....

пространственной и временной изменчивости метеовеличин..Предисловие

ї. РАЗРАБОТАН И УТВЕРЖДЕН ЦКБС ЦНИИ машиностроения

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ иж^орюаиокнам указателем отраслевых НДС, вводимых в действие в 4-ом кв- 1995 года.

РАЗРАБОТАН впервые

А. ЗШІІИСТРИР0ЕАН ЦКБС Щ&И машиностроения ■

ОТРАСЛЕВОЙ

РАКЕТЫ И РАКЕТЫ-НОЖЕЛЙ

SOSZ ’Ф

OCT 32-9704-95

СJАЕUРТ

Модели определения горизонтальной скорости ветра и тепмо- данамических параметров атмосфри в диапазоне высот

О - 1 го км в районе космодрома "Плесецк*'

Дата введения

/ 1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт устанавливает модель и методику расчета горизонтальной скорости ветра и отклонений термодинамических параметров атмосферы от климатических значений в диапазона высот о - ?2О км в районе космодрома "Плесецк” ( 62*5 с.ш.,4О-ьз в.д.) для календарных месяцев» сезонов к года в делом-

/ Стандарт предназначен для ■ использования при проектировании., Испытаниях и эксплуатации. летательных аппаратов. . - •

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

НОРМАТИВНЫЕ ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на ГОСТ 4401-81 "Атмосфера стандартная.Параметры"

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНІ®

Медель горизонтальной скорости ветра ( зональная и ме­ридиональная составляющие ) и тармоданамических параметров атмосферы ( температура, относительные давление и плотность воз­духа) представляет собой . средаемеейчные,. средаесезоннае и'сре- днеі'одовые значения названных параметров атмосфера, изменяющиеся8 зависимости-от высоты.Модель содедержит соответствующие средние квадратические отклонения параметров*атмосферы.

Год подразделяется на сезоны следукщим образом: зима - декабрь,январь, февраль ; весна - март, апрель, май'; лето - июнь, ишь,, август ; осень - сентябрь, октябрь, ноябрь.

Нуль высоты соответствует нулю геометрической высоты ГОСТ 4401-81.

Координатные функции параметров, атмосферы остаются неиз­менными в течении всего года.

Модели не содержат рекомендаций по заданию скорости ветра,- .действующего на летательные аппараты,’ находящиеся на поверхности Зеь- ли.

Распределение всех параметров атмосферы считается нормалі- яым.Некоторые квантили ^'соответствующие им доверительные вероятности приведены в табл.1. . " '

Таблица 1

квантили.определяющие

доверительная

величину доверительной

вероятность

—-

вероятности -

Ї...

я

1.0

0.683

я

1-5

0.866

ts о

2.0

9*955

2.2

0.972

•

—

2.4.

0.984

1 **

' ч

2.5

0-988

я

2.6

0.991

ж

X

2.7

0.993

1 2.8

0.995

\ 'йі зе

2-9

0.996

Ж

з.о

.

0.997 .... ....

? ®

І

Для промежуточных расстояний и временных интервалов коэффи- « циентп когтпятгли опсеиеляются линейной интерполяцией.Для пасстоя* §

Г I ~ ~ .

-) wt и. «^«мц.|.у.-явн.-итец «М8-»лягсц;^у.|^»уші'у--яиц

1X42 Ф

f

OCT 92-9704-95

вий и временных интервалов, выходяцих за пределы таблиц, приведен­ных в Приложениях Г и _Д, коэффициента корреляции равны нулю.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВАРИаЫ ТЁРМ0ДШ1АМИЧЕСКИХ-

ЦАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ ■

Относительные отклонения давления и плотности воздуха вы­числяются по формулам:

' йр = Р^іоо% , ср = р ^ioo% ,

Рет■ ? ”рт

где. р,р - значення давления и плотпботи воздуха на заданной

'■ . ■ ВЫСОТВ; < . . .

- значения Давления и плотности воздуха на той же высоте в соответствии С. ГОСТ 4401-S1.

Термодинамические параметры атмосферы рассчитываются по формулам:

dp(h) = m$p(h.) + (h)l ,

' 1 j ■ .

dp(h) = п^р(Ы + 06p(hS6>.xt(h)3 , . -

T(h) = nu(hi + O (i)S£v,u(k)5 ,
, ■ t-x

где m$p(h),m6p(h),тт (^-соответственно математические ожидания относительного давления, относительной плотности и температуры воздуха ( см.

' таблицы А1-АЗ, А7-А9 ); ’

°бр^Ь),Обр(іі).0г(и)-соответственно средние квадратические отклонения, относительного давления, от­носительной плотности и температурі воздуха ( см. ^таблицы А4-А6, Аю-Аіг ); • т(Ь),х(Ь'»,рСп)-базразмерные координатные функции ( см.

тебЛШ Ё1 “ВЭ );

h -геометрическая высота над уровнем моря;

•р -распределенная по нормальному закону еду-

• чайная величина с нулевым математическим

ожиданием и единичной дисперсией.

.Значения термодкиа!-теских параметров атмосфера на проме­жуточных высотах определяются линейной интерполяцией.

5... МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ’ШРА'- •:

5.1 Вектор ветра W задается проекциями хх и т в системе координат, изображенной на черт.і.

5-?.. Проекции вектора ветра рассчитываются по формулам

u(h) = mu Eh) + (П)£[£гфк(hj) ,

A

7(h) «= in (h) + о ЛШСДОї)! , i=i ■ - .

где fflu(h),mv(h) - математические ожидания проекций векто­ра ветра ( см. табл.Б?,Б2,Б5»Б6);

au(h).ov(n) - средние квадратические отклонения про-

OCT 02-9704-95

еіщий вектора ветра.( см. таблицы 53,’: Б4.Б7, S8 );

ф(Ь),$(h) - безразмерные координатные функции (см. таблицы В4, В5 )?

h - геометрическая высота над уровнем моря;

- распределенные по зеркальному закону ' случайные величины с нулевым математи­ческим ожиданием и единичной дисперсией.

Значения проекций вектора ветра на промежуточных высотах определяются линейной интерполяцией.

В табл.В9~ЕІ4 приведены справочные данные о математи­ческих ожиданиях и средішх квадратических отклонениях сдвига ско­рости ветра в слоях через 1,2 и 3 км, рассчитываемого по Формуле

-''' A# ;= }vf(h+ih) - w(h)| ,

где w(h+Ah),w(h) - соответственно векторы ветра на высотах h+Ah и h;

Ah - толщина слоя.

Для слоев, находящихся выше приведенных в таблицах, до высоты . < 120 км принимаются значения сдвигов скорости ветра для слоев 79 - 80, 78 -.80, 77 - 80 ЕМ соответственно.

■ б. СЦЕНКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИаМЕОВОСТИ

. ЙЕТЕОВЕЛИЧИН

Оценка пространственной изменчивости метеовеличия производится по следующему алгоритму:’

Оценка наивероятнейшего значения метеовеличины в нужной точке

x2(h) = x(h)[l-r « х"(ЬЛг) « X(h,tz) + mo’(h,x) ,

где x'*(h,t2) - значение метеовеличины, входящее в дове­рительный интервал' заданной обеспеченно­сти,

m - квантиль,определяющий величины довери-тельной вероятности (см. табл.1).

' В приложении Е приведен пример оценки временной изменчивости зональной составляющей вектора ветра.

«дай МОДУЛЯ СКОРОСТИ ВЕТРА ПРИ ЗАДАННОМ УРОВНЕ ВЕРОЯТНОСТИ

Для получения ориентировочных оценок модуля скорости ветра при заданном .уровне вероятности, исходя из закона нормального кругового распределения ветра, можно воспользоваться формулой

1

- } Ў1ЯК И -LHrOij

*СрХ« эд Ulljl l -К!ГІГ ■«(ICJJ

ЇА5ЛИЦА м'

■ ВЫСОТА»

■км

' -Матаг/атичвокис-’ожидания- трмпв^э?уры

воздуха,°K- -

январь'

іфєєраиь І

МдРТ

1 АПРЕЛЬ ї

I I

Н.Л

і

J

иянь

I

I

йэль.

JА8ҐУОТ- .1. .. :

T r

. CSH- rr.SPb

юхтяддыноят

J ДЕКАБРЬ

1

I

[

t,. ..

t.

J

2,./

I

3 1

4

I 5

I

6

ї

7

I

8 7'

I , 9 .

I

10

І’ 11

1 12

I i?

5

2«8,7

I

261Л I

265.9

I 274,1

f

280,4

I

296,4

I

289.4

I 286,9

f

281,2

T 274.6

'І 268,3

I 265.5

1 '

256,9

£

259»7 I

262.7

ї 270,3

I

276.3

I

280,6

I

280,5

I 282,3

I

278.2

1 273.0

J 267,8

t 26 і. 7

2 '4?3

1

£‘633

I

0'ігз

34

гш

1

rat?

і

3433

і

94TZ

I

rm

I

9

4T3

J

J4TZ

i

6413

I

i'm

1 S43Z

1

0'0£Z

1

ічгг

Ц

г

0*9,7 1 -33,3 :

48

-27.1 І

-26.8

! -17.6

( -2.9

1 16,2 І 26,7

1 28,1

1

18,2

І

-0,2

1

“18.9

£

-31.3 І -34.5

4?

-27,7 J

-27.5

і -18.0

'I -3.0

1 16.5 1 27, 1

І 28,5

!

1«. 1

1

*0.6

1

-19.6

1

-31,9 1 -35,1 .

50

-28.J 1

-26, і

І -18.4

І -3.1

£ 16.7 І 27.-6

1 28,8

І

18, 1

1

*1.0

'1

-.20.2

1

-32,3 І -35,6

51

-28,9 J

-28.7

.1 -18.7

І -3.1

ї 17,0 І 23.0

І 29,1

І

18. 1

1

*1.4

І

-20 . В

J

•*32,8 І -36,1

52

-29,5 1

*29*4

І -(9,2

І -3.3

£ 17.2 1- 23.4

1 29.4

І

17,.9

І

“1.9

І

-21.5

І

*33.3 І ’шЬа««чГ| ’■• *•'-■•' -.►•-*••- “- -.. . ’ ‘ і - j. . . . . x ’-. - - »

', (flLflflrm К» «О

&

g

,. • flfl.. es «ко «> »® to t> r-іліпіЛіліЛ'0Г'Ф*‘гсй«*»Г''Г\а)*

«

v‘

.EC* 1 1 О ЧЇ М> MJ О Ч> *в> Ч- *О *О Ч> 'О М3 N5 >** F*'®** 49'O' Ov JSt-*** Fl

V

! —• t І .1 1 I 111 I 1-ІClItГt 1 1 ГItrtC tX Г4-*-"*

4 14 1

X

p

1 *—» » ** *— ** ** *-*■ •— •** •“* t-i »-• N *-* *-* M h*.r* 4-4 »-* !►fl^ia’*,fl'

e>

, W*»^**-*,'**»**;**,**^ / , J »

у

- » t

a

•4t\ n V tn N V 4> 4) ІГ\СМ^*«ОТ*'«5»ГЛ**ІЛ’0 О ‘*у

c Зи

ср ^Г*Є1ЛСПчр-ОГ»^*їч*Гк»Г-Ґ*''ҐЧ,ЧГгЛ *•* О 4> Ft Sjr* n > *Ф сч ** ’’З' с? •* *л

S3

ЛПЛИ^ІЛИП и ПГЧН N-*^ t > t *-**

X

* F ї

ЇЗ я

W* ЙМ V4 М «М ••• •*» ВЧЧ ** *н« *м •>■ *4 « *Ц >4 >-І НМ *"* ** **• *■* •* *■*

0

СО!Г>**Е*-КьСаП