CC BY
23
Тимонин Егор Андреевич, аспирант, khkedr@ tHla.net, Тульского Государственного Университета
ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE OF ANTI-AIRCRAFT COMPLEX WEPONS WITN
A MULTI-CIRWINT CONTROL SYSTEM OPERETING IN SLIDING MODE
A.A. Zelnin, E. V. Alexandrov, E.A. Timonin
The paper is devoted to the points concerning optimum asynchronous motor (AM) position and flux linkage regulators synthesis as AM coordinates are aligned with the rotor flux linkage. The algorithms have heen synthetized for optimum control of AM flux linkage, revolutions and position during motor operation at small deflections of the controlled coordinate. In order to provide armament drive optimum work-out at "significant" travels the synthesis of regulators is implemented considering kinetic energy content stored in the air defense system armament drive motor mechanical system.
Key words: armament, motor, control, structure, algorithm.
Zelnin Alexsei Arcadievich, candidate of technical sciences, teacher, zelnin _aleksey@,mail. ru, Russia, Smolensk, VA VPVO VS in name marshal Vasilevsky A.A.,
Aleksandrov Evgeniy Vasilevich, doctor of technical sciences, professor, aleksan-drov-eayandex.ru, Russia, Tula, Tula State University, KBP named after academician A.G. Shipunov,
Timonin EgorAndreeevich, postgraduate, khkedr a tiila. net. Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov
УДК 621.396
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ПОМЕХИ ВО ВНУТРЕННЕМ ПРОСТРАНСТВЕ БОРТОВОГО ПРИБОРНОГО МОДУЛЯ
Нгуен Ван Тай, В.Ю. Кириллов
Приведены результаты исследования перекрестных помех во внутреннем пространстве макета приборного модуля летательного аппарата. Перекрестные помехи исследовались в широком частотном диапазоне между двухпроводными линиями в жгуте и между имитатором бортового прибора и двухпроводной линией. Проведено сравнение перекрестных помех на открытом пространстве лабораторного стенда и во внутреннем пространстве макета приборного модуля.
Ключевые слова: перекрестные помехи; приборный модуль; летательные аппараты
Перекрестные помехи возникают в электротехнических комплексах летательных аппаратов из-за наличия емкостных и индуктивных связей между двухпроводными линиями связи в электрических жгутах, между корпусами бортовых приборов, по которым могут циркулировать высокочастотные токи и проводниками линий связи в электрических жгутах [1]. Перекрестные помехи влияют на качество функционирования бортовых приборов и устройств летательных аппаратов, могут изменять характеристики бортовых систем, вызывать отклонения их параметров, заданных в технических условиях [2-7]. У бортовых приборов и устройств могут появляться дополнительные шумы влияющие на качество их функционирования, например, точность выполнения полетного задания и т. п.
Правильное оценивание напряжений перекрестных помех необходимо производить с учетом реального размещения электрических жгутов и бортовых приборов в закрытых приборных модулях и конструкционных отсеках летательных аппаратов. Расположение приборов и устройств в приборных модулях может существенно отличаться от расположения на лабораторных испытательных стендах. Напряжения перекрестных помех при размещении приборов, устройств и электрических жгутов в закрытых приборных модулях могут значительно отличаться от напряжений перекрестных помех при испытаниях, проводимых на открытом пространстве столов лабораторных стендов. Из-за уменьшения расстояний во внутреннем пространстве приборного модуля летательного аппарата между жгутами проводников и корпусами приборов значения напряжений перекрестных помех могут возрастать. Увеличение напряжений перекрестных помех может также происходит также из-за резонансных явлений, возникающих в замкнутом пространстве приборных модулей.
Изменение напряжений перекрестных помех необходимо, предварительно оценивать в лабораторных условиях, размещая электрические жгуты, приборы и устройства бортовых систем в макетах приборных модулей или макетах конструкционных отсеков летательных аппаратов. Сравнивая полученные результаты измерений напряжений перекрестных помех в макетах модулей с напряжениями перекрестных помех на открытом пространстве лабораторного стенда можно оценить возрастание значений напряжений во внутреннем пространстве приборного модуля или конструкции бортового отсека.
На рис.1 приведена схема исследования перекрестной помехи в жгуте между двумя двухпроводными линиями проводников. Жгут из двухпроводных линий размещался на электропроводной пластине, расположенной на поверхности стола лабораторного стенда и предназначенной для имитирования элемента конструкции летательного аппарата. Первоначально, на первом этапе исследований жгут, состоящий из двух проводных линий размещался на открытом пространстве стола лабораторного стенда. На втором этапе исследований, на лабораторном стенде устанавливался макет приборного модуля с габаритами 250х250х300 мм, во внутреннем пространстве которого помещался жгут из двухпроводной линии проводников. Открытая сторона макета модуля закрывалась специальной крышкой, для создания полностью закрытого внутреннего пространства. Макет приборного модуля устанавливался на электропроводной пластине, при соблюдении электрического контакта корпуса макета модуля и пластины. Контуры макета приборного модуля на столе испытательного стенда показаны на рис. 1 пунктирной линией. Трасса прокладки жгута из двухпроводных линий во внутреннем пространстве макета приборного модуля повторяет трассу жгута на открытом пространстве стола лабораторного стенда.
Исследования перекрестной помехи проводились путем прямого подключения двухпроводных линий с помощью коаксиальных кабелей к высокочастотному «tracking» генератору и измерительному приемнику входящих в состав прибора HMS-X. Выходная мощность «tracking» генератора устанавливалась 0 дБм, (1мвт), что создает напряжение на входе двухпроводной линии- источника перекрестной помехи, с подключенным нагрузочным резистором Ян=50 Ом напряжение 107 дБ мкВ, (~224 мВ). Измерение напряжения перекрестной помехи на двухпроводной линии- рецепторе перекрестной помехи, производилось синхронизированным с генератором, измерительным приемником, работающим в режиме спектроанализатора в частотном диапазоне от 0,1 до 3000 МГц. Прибор HMS-X находится вне имитатора приборного модуля.
Частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи между двухпроводными линиями жгута, полученная при размещении жгута на открытом пространстве стола лабораторного стенда приведена на рис.2. (диаграмма1). Частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи между двухпроводными линиями во внутреннем пространстве закрытого приборного модуля изображена на рис.2 в виде диаграммы 2.
Рис. 1. Схема исследования перекрестной помехи между проводниками жгута, состоящего из двухпроводных линий проводников на столе лабораторного стенда и во внутреннем пространстве макета модуля: 1-корпус макета модуля; 2,3- двухпроводные линии жгута; 4- электропроводная пластина-имитатор элемента конструкции летательного аппарата; Г -«tracking» генератор; ИП- измерительный приемник; Ян-сопротивление нагрузки
1 ю-1-1-1-1-1-
50-1-1-1-1-1-
О 0.5 I 1.5 2 2.5 3
£ Гц X I О9
Рис. 2. Частотные диаграммы напряжения перекрестной помехи между двумя двухпроводными линиями проводников жгута: 1 - частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи на открытом пространстве стола лабораторного стенда; 2 - частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи во внутреннем пространстве макета приборного модуля
Частотные диаграммы напряжения перекрестной помехи в обеих случаях размещения жгута, состоящего из двухпроводных линий связи, на открытой поверхности стола лабораторного стенда и в закрытом пространстве макета приборного модуля имеют ярко выраженный много резонансный характер. Во внутреннем пространстве макета приборного модуля максимальные значения частотной диаграммы напряжения перекрестной помехи (диаграмма 2) на значительном интервале частотного диапазона (0,1-2300МГц) превышают максимальные значения частотной диаграммы напряжения перекрестной помехи между линиями связи на открытом пространстве стола лабораторного стенда (диаграмма 1). Максимальное значение частотной диаграммы 2 на частоте 24 МГц составляет 104 дБмкВ, (~158,5 мВ), максимальное значение частотной диаграммы 1 равно 80,1дБ (—10,1 мВ) на частоте 1300 МГц. Максимальные значения частотных диаграмм 1 и 2 перекрестной помехи отличаются на 23,9 дБмкВ (в 15,7 раз).
Схема исследования перекрестной помехи между имитатором бортового прибора и двухпроводной линией представлена на рис.3.
Рис. 3. Схема исследования перекрестной помехи между имитатором бортового
прибора и двухпроводной линией: 1 - имитатор бортового прибора;
2 - диэлектрическая подложка; 3- двухпроводная линия;
4 - макет приборного модуля; 5 - электропроводная пластина-имитатор элемента конструкции летательного аппарата; Г - «tracking» генератор; П - измерительный приемник; Ян - сопротивление нагрузки
Имитатор бортового прибора кубической формы с ребром 100 мм, выполненный из электропроводного материала, устанавливается на открытой поверхности испытательного лабораторного стенда на электропроводной пластине, имитирующей элемент конструкции летательного аппарата и изолирован от нее диэлектрической прокладкой. На корпус имитатора бортового прибора, который является на данном этапе исследований источником перекрестной помехи, подается напряжение от генератора 107 дБмкВ (~224мВ) в пределах частотного диапазона 0,1-3000 МГц. Двухпроводная линия с резистором нагрузки сопротивлением 50 Ом размещается на открытом пространстве стола лабораторного стенда, на электропроводной пластине в соответствии со схемой на рис.3, является рецептором перекрестной помехи и подключается к измерительному приемнику, синхронизированному с генератором. Частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи (диаграмма 1) между имитатором бортового прибора и двухпроводной линией на открытом пространстве стола лабораторного стенда приведена на рис.4.
При исследовании перекрестной помехи имитатор корпуса бортового прибора и двухпроводная линия помещались во внутреннем, закрытом пространстве макета приборного модуля, установленного на электропроводной пластине-имитаторе элемента конструкции летательного аппарата. На схеме рис.3 контуры макета приборного модуля показаны пунктиром. Имитатор бортового прибора располагается на нижней поверхности и в центре макета приборного модуля и изолирован от него диэлектрической прокладкой. Трасса двухпроводной линии, проходит по краям нижней внутренней поверхности макета приборного модуля и повторяет трассу на открытой поверхности стола лабораторного стенда. Прибор HMS-X, содержащий генератор и измерительный приемник располагается вне макета приборного модуля. Частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи между имитатором бортового прибора и двух проводной линией (диаграмма 2) приведена на рис. 4.
Максимальные значения частотной диаграммы напряжения перекрестной помехи между имитатором бортового прибора и двухпроводной линии во внутреннем пространстве макета приборного модуля (диаграмма 2) превышают максимальные значения напряжения перекрестной помехи на открытом пространстве стола лабораторно-
го стенда (диаграмма1). Максимальное значение частотной диаграммы 2 на частоте 1400 МГц равно 88,2 дБмкВ (~25,7 мВ). значение частотной диаграммы 1 на частоте 1310 МГц равно 65,5 дБмкВ (~ 1,9 мВ). Разница максимальных значений составляет 22,7 дБмкВ (в 13,5 раз).
100
95 90 85 80
Ш
э
3
3 75
¡э"
70 65 60 55 50
О 0.5 I 1.5 2 2.5 3
Г Гц хЮ9
Рис. 4. Частотные диаграмма напряжения перекрестной помехи между имитатором бортового прибора и двухпроводной линией: 1 - частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи на открытом пространстве стола лабораторного стенда; 2 - частотная диаграмма напряжения перекрестной помехи во внутреннем пространстве
макета приборного модуля
Заключение. Частотные диаграммы напряжений перекрестных помех между двухпроводными линиями в электрическом жгуте и между корпусом имитатора бортового и двухпроводной линией в частотный диапазон 0,1-3000 МГц имеют резко выраженный резонансный характер.
Из анализа экспериментальных частотных диаграмм следует, что на резонансных частотах максимальные значения напряжения перекрестной помехи во внутреннем пространстве макета модуля значительно превышают максимальные значения напряжения перекрестной помехи на открытом пространстве стола лабораторного стенда.
Максимальных значения напряжения перекрестной помехи на резонансных частотах во внутреннем пространстве макета приборного модуля превышают максимальные значения перекрестной помехи на открытом пространстве стола лабораторного стенда: между двухпроводными линиями жгута на 23,9 дБмкВ, (в 15,7 раз); между имитатором корпуса бортового прибора и двухпроводной линией на 22,7 дБмкВ, (в 13,5 раз).
Размещение электрических жгутов, бортовых приборов и устройств во внутренних, закрытых пространствах модулей и конструкционных отсеков летательных аппаратов может приводить к возрастанию уровней перекрестных помех и как следствие к возможному ухудшению качества функционирования бортовых систем летательного аппарата на рабочих частотах.
Учитывая явление возрастания уровней перекрестных помех во внутреннем пространстве закрытых бортовых приборных модулей и конструкционных отсеков летательных, необходимо оценивать на основе экспериментальных исследований с помощью имитаторов бортовых модулей уровни напряжений перекрестных помех электрических жгутов и бортовых приборов.
и I / 1 У . / || № I
Список литературы
1. Нгуен Ван Тай, Кириллов В.Ю. Перекрестные помехи в электрических жгутах с неоднородностями экранов // Вестник МЭИ, 2020. № 6. С. 76-81.
2. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами. М.: Мир, 1990. 238 с.
3. Кечиев Л.Н. Экранирование радиоэлектронной аппаратуры. Инженерное пособие. М.: Гриффон, 2019. 719 с.
4. Кириллов В.Ю., Марченко М.В., Томилин М.М. Электромагнитная совместимость бортовой кабельной сети летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 2014. 171 с.
5. Седельников Ю.Е., Веденькин Д.А. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Казань: Новое знание, 2016. 344 с.
6. Henry W. Ott. Electromagnetic compatibility engineering. John Wiley & Sons. Inc., 2009. 843 p.
7. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К., Кужекин И.П., Жуков А.В. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике/под редакцией А.Ф. Дьякова. М.: Энергоатомиздат, 2003. 768 с.
Нгуен Ван Тай, аспирант, kaf309@mai. ru, Россия, Москва, Московского авиационного института (национального исследовательского университета),
Кириллов Владимир Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, kaf309@mai. ru, Россия, Москва, Московского авиационного института (национального исследовательского университета)
CROSS TALK IN THE INNER SPACE OF THE ON-BOARD INSTRUMENT MODULE
Nguyen Van Tai, V. Yu. Kirillov
The results of the study of cross talk in the inner space of the model of the instrument module of the aircraft are presented. Crosstalk was investigated in a wide frequency range between the two-wire harness lines and between the on-board instrument simulator and the two-wire communication line. A comparison of crosstalk in the open space of the test laboratory bench and in the internal space of the prototype of the instrument module is carried out.
Key words: cross-talk; on-board instrument module; aircrafts
Nguyen Van Tai, postgraduate, kaf309@ mai.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Kirillov Vladimir Yurievich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, kaf309@ mai.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
