Comparison of two modified point-mass trajectory models of an artillery shell

Authors

  • Boris I. Konosevich
  • Yuliya B. Konosevich

Abstract

The modified point-mass trajectory model of an artillery shell, proposed by R. Lieske and M. Reiter, determines the trajectory with the high accuracy and requires tens of times less computational resources than the rigid body trajectory model. This modified model is based on an approximate implicit formula for the dynamic equilibrium position of the symmetry axis of the shell, obtained by the authors under some physically motivated assumptions. In the present article, the motion of a fast spinning artillery shell as a rigid body is described by an ODE system, where expressions of aerodynamic forces and moments are taken, which are linearized in the total angle of attack. It is established that the definition of the dynamic equilibrium position of the symmetry axis of the shell, proposed by R. Lieske and M. Reiter, differs from its definition as a quasi-stationary solution of the equations of angular motion of the symmetry axis only by the lack of the pitch damping moment coefficient. By small parameter methods, an error estimate is obtained for the trajectory, describing by the modified point-mass trajectory model, in comparison with the trajectory, describing by the linearized ODE system with the same initial data for the variables of translational motion and axial rotation.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Lieske R. F., Reiter M. L. Equations of motion for a modified point mass trajectory. Ballistic Research Laboratory reports. No. 1314. 1966.

2. The Modified Point Mass and Five Degrees of Freedom Trajectory Models. 3rd ed. STANAG 4355. 2009. 95 p.

3. McCoy R. L. Modern exterrior ballistics. Atglen: Schiffer publishing Ltd., 2012.

4. Коносевич Б.И. Усредненные уравнения поступательного движения осесимметричного снаряда // Доповiдi НАН Украïни. 1999. № 6. С. 69-73.

5. Коносевич Б.И. О применении асимптотических методов в теории полета осесимметричного снаряда // Механика твердого тела. 2001. Вып. 31. С. 63-75.

6. Коносевич Б.И. К теории полета осесимметричного снаряда // Механика твердого тела. 1999. Вып. 28. C. 51-62.

7. Коносевич Б.И. Исследование динамики полета осесимметричного снаряда // Механика твердого тела. 2000. Вып. 30. C. 109-119.

8. Коносевич Б.И. Оценка погрешности линеаризованных уравнений движения осесимметричного снаряда // Прикладная математика и механика. 2008. Т. 72. Вып. 6. С. 930-941.

9. Пугачев В.С. Общая задача о движении вращающегося артилерийского снаряда в воздухе // Тр. ВВИА им. Жуковского. 1940. Вып. 70.

10. Моисеев Н.Н. Асимптотические методы нелинейной механики. 2-е изд. М.: Наука, 1981.

11. Коносевич Б.И. Оценка погрешности асимптотического представления угловых колебаний оси симметрии вращающегося твердого тела // Прикладная механика. 2014. Т. 50, № 4. С. 102-116.

12. Коносевич Б.И., Коносевич Ю.Б. Корректность модифицированной модели материальной точки в теории полета снаряда // Механика твердого тела. 2015. Вып. 45. C. 11-25.

13. Konosevich B., Konosevich Yu. Error estimate of the modified point-mass trajectory model of an artillery shell // Nonlinear Dynamics. 2017. Vol. 90, no. 1. P. 203-221. https:/10.1007/s11071- 017-3655-2 DOI: 10.1007/s11071-017-3655-2

14. Хартман Ф. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Мир, 1970.

Published

2020-08-16

How to Cite

Konosevich, B. I., & Konosevich, Y. B. (2020). Comparison of two modified point-mass trajectory models of an artillery shell. Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy, 6(3), 463–481. Retrieved from https://math-mech-astr-journal.spbu.ru/article/view/8402

Issue

Section

Mechanics