CC BY
15УДК 629.7.054
АМОРТИЗАТОР ДЛЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
А. А. Васильцов, А. А. Липовцев
ОАО «Научно-производственный центр «Полюс» Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Кирова, 56в. E-mail: polus@online.tomsk.net
Предложена конструкция амортизатора для электродвигателя-маховика. Проведены испытания с целью выявления влияния амортизатора на снижение вибрационных характеристик двигателя. Проанализированы результаты испытаний.
Ключевые слова: двигатель-маховик, вибрация, амортизатор.
THE SHOCK-ABSORBER FOR EXECUTIVE POWERS OF STABILISATION SYSTEM
OF A SPACE VEHICLE
A. A. Vasiltsov, A. A. Lipovtsev
Joint-stock company "Research and production center "Polyus" 56v, Kirov prosp., Tomsk, 634050, Russian Federation. E-mail: polus@online.tomsk.net
The design of the shock-absorber for the electric motor-flywheel is offered. Tests for the purpose of revealing of influence of the shock-absorber to decrease vibrating characteristics of the engine are conducted. Results of tests are analysed.
Keywords: reaction-flywheel, vibration, the shock-absorber.
Ужесточение требований к вибрационным характеристикам исполнительных органов космических аппаратов (КА), в частности электродвигателям-маховикам (ДМ), обусловливает необходимость введения в их конструкцию дополнительных виброзащитных устройств: амортизаторов, демпферов, способствующих снижению нежелательных вибраций, возникающих как внутри, так и вне прибора.
Основным требованием к таким устройствам является снижение вибраций от остаточной неуравновешенности (дисбаланса) ротора-маховика, погрешности геометрической формы шариков, дорожек качения колец шарикоподшипника и прочих источников колебаний.
Но требования, предъявляемые к исполнительным органам системы ориентации и стабилизации КА, в частности к ДМ, не позволяют воспользоваться существующими типами амортизаторов. Основные причины этого - жесткий допуск (1'- 2') на отклонение главной оси прибора от заданного положения, а также ограничения на массогабаритные характеристики. Помимо этого амортизаторы для ДМ должны обладать теплопроводящей способностью (для отведения тепла от двигателя на КА) и обеспечивать гашение колебаний в широком диапазоне частот.
Исходя из вышесказанного разработан амортизатор (рис. 1), который устанавливается на основание ДМ, а затем эта единая конструкция - на КА. Причем одна из поверхностей амортизатора в точности повторяет установочную поверхность КА, а другая - ДМ, что позволяет не вводить никаких дополнительных изменений в конструкцию двигателя.
Основу амортизатора составляет кольцо из алю-миниево-магниевого сплава 1, в котором имеются
места крепления кольца к электродвигателю-маховику (отверстия А) и места крепления к КА (втулки 2). Между втулками 2 и кольцом 1 расположены полимерные составы 3 с различными демпфирующими свойствами.
При проведении испытаний амортизатор устанавливался на ДМ по следующей схеме (рис. 2).
z
Рис. 2. Схема установки амортизатора на ДМ для измерения вибрационных характеристик
Фешетневские чтения. 2014
Из графиков сравнения зависимостей виброскоро- поверхностью ДМ с амортизатором при установке его сти от частоты вращения ротора-маховика блока ДМ на КА, уровень виброскорости снижается (в среднем по трем ортогональным осям без амортизатора и со- в два раза) по сравнению с уровнем виброскорости
вместно с ним (рис. 3-5) следует, что на посадочной поверхности амортизатора, являющейся посадочной
на посадочной поверхности ДМ без амортизатора.
Рис. 3. Зависимость амплитуды виброскорости от частоты вращения ротора-маховика по оси 2 с амортизатором (-) и без него (—)
Рис. 4. Зависимость амплитуды виброскорости от частоты вращения ротора-маховика по оси У с амортизатором (-) и без него (—)
Рис. 5. Зависимость амплитуды виброскорости от частоты вращения ротора-маховика по оси Х с амортизатором (-) и без него (—)
Таким образом, разработанный амортизатор обладает хорошими демпфирующими свойствами и жесткостью. А небольшие массогабаритные характеристики и простота изготовления конструкции позволяют
применять его с минимальными доработками в различных приборах, выпускаемых на предприятии.
© Васильцов А. А., Липовцев А. А., 2014
УДК 629.7.016
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЭКРАНОПЛАНА НА ОСНОВЕ ПОЛНОФАКТОРНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ЕГО ДВИЖЕНИЯ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Ю. Ф. Вшивков, Е. А. Галушко, Д. А. Гусельников, С. М. Кривель, Н. А. Шелков
Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации Российская Федерация, 664047, г. Иркутск, ул. Коммунаров, 3. E-mail: Post-oifice@if.mstuca.ru
На основе анализа проблемы обеспечения приемлемой устойчивости экраноплана в широком смысле предлагается методика исследования параметров устойчивости и анализа влияния конструктивно-компоновочных параметров и характеристик системы управления на его устойчивость и управляемость. Методика основывается на серии численных экспериментов по решению полной системы уравнений динамики движения экраноплана с учетом интересующих факторов. Используется достаточно полная математическая модель системы управления. Достоверность исследований обеспечивается получением аэродинамических характеристик экраноплана с использованием пакета Ansys в стационарной и нестационарной постановках задачи с применением всего инструментария Ansys. Достоверность расчета аэродинамических характеристик подтверждается методическими исследованиями авторов.
Ключевые слова: экраноплан, система управления, оптимальное управление, устойчивость экраноплана.
SYNTHESIS OF EFFICIENT AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF WIG J. F. Vshivkov, E. A. Galushko, D. A. Guselnikov, S. M. Krivel, N. A. Shelkov
Irkutsk branch of Moscow State Technical University of Civil Aviation 3, Communards str., Irkutsk, 664047, Russian Federation. E-mail: Post-office@if.mstuca.ru
Based on the analysis of the problem of providing an acceptable stability of WIG in a broad sense, a method is proposed to study the stability parameters and analysis of the impact of design-layout parameters and characteristics of the control system on its sustainability. The method is based on a series of numerical experiments on the solution of the full system dynamics WIG taking into account interest factors. A mathematical model of the control system almost without simplifications is used. The reliability of the research is ensured by obtaining aerodynamic characteristics of WIG using Ansys in steady and unsteady formulations of the problem applying the Ansys tools only. The accuracy of the calculation of aerodynamic characteristics is confirmed by the authors' methodical research.
Keywords: WIG, control system, optimal control, stability WIG.
Проблема обеспечения приемлемых характеристик устойчивости и управляемости летательного аппарата (ЛА) на этапе проектирования является исключительно ответственной и сложной задачей. Как правило, ЛА является в широком смысле динамически неустойчивым объектом и сложным объектом управления. Поэтому принято определять приемлемость характеристик устойчивости и управляемости как совокупность частных характеристик устойчивости и управляемости по отдельным параметрам, например по углу атаки, скорости и т. п. Если в качестве объекта исследования выступает экраноплан, задача существенно усложняется. Во-первых, отстояние от экрана (высота полета) является одним из определяющих факторов аэродинамических характеристик непосредствен-
но. Кроме этого усиливается нелинейность в зависимостях аэродинамических характеристик от других кинематических параметров (угла атаки, углов отклонения рулевых поверхностей и т. д.). Существенно усложняются и становятся более значимыми с точки зрения влияния на динамику движения нестационарные эффекты. Во-вторых, вследствие близости подстилающей поверхности возрастают требования к устойчивости и точности управления экраноплана. Вынужденно принимаются к рассмотрению «нетрадиционные» параметры устойчивости ЛА, например, по высоте полета (отстоянию от экрана), по углу тангажа и т. п. Задача существенно усложняется при наличии неровностей подстилающей поверхности и приземной турбулентности атмосферы.
