تعیین زاویه و سرعت اولیه پرتابه در سامانه‌های توپی بر اساس یک معادله پرتابه کسری با روش پرتابی

نویسندگان

1 استادیار گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء (ص)، تهران، ایران

2 مدرس گروه ریاضی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

doi
چکیده

سامانه‌های جنگ‌افزارهای زمین به هوای توپی نقش بسیار مهمی در پدافند ارتفاع پست دارند. در فاز ابتدایی پرتاب در چنین سامانه‌هایی مهم‌ترین مسئله، یافتن زاویه و سرعت اولیه پرتابه است، به‌گونه‌ای که در کمترین زمان ممکن از نظر آئرودینامیکی پایدار و کنترل‌پذیر شده و از پرتابگر دور شود. تاکنون این دو مؤلفه بر اساس مدل‌سازی یک معادله با مشتقات معمولی محاسبه شده‌اند. اما در این مقاله ابتدا فاز پرتاب را بر اساس یک معادله پرتابه کسری که سازگاری بیشتری در عمل با طبیعت و ساختار پرتابه دارد، مدل‌سازی می‌کنیم. همچنین برخی از ویژگی‌های آن همانند مسیر حرکت، برد پرواز، زمان پرواز و بیشینه ارتفاع را مورد مطالعه و بررسی قرار می‌دهیم. سپس با نگرشی معکوس، به معادله پرتابی کسری می‌پردازیم، یعنی فرض می‌کنیم مکان پرتابه را در یک زمان به‌خصوص می‌دانیم و سپس زاویه و سرعت اولیه پرتابه را به دست می‌آوریم. برای این منظور از روش پرتابی استفاده می‌کنیم که یکی از روش‌های کارا در زمینه‌ی حل مسائل مقدار مرزی است. در پایان با یک مثال کاربردی، صحت نتایج به دست آمده مورد بررسی قرار می‌گیرد.