Современные рулевые приводы ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Фешетневскцие чтения

УДК 629.7.062.3

Д. В. Целищев, Г. С. Пермяков Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа

СОВРЕМЕННЫЕ РУЛЕВЫЕ ПРИВОДЫ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Обсуждаются научные проблемы разработки и проектирования рулевых приводов систем управления летательными аппаратами. Основное внимание уделяется обеспечению оптимальных статических и динамических характеристик рулевых приводов.

Современный летательный аппарат представляет собой сложную техническую систему, функционирование которой зависит от многих факторов и, в значительной мере, от совершенства системы автоматического управления, включающей как вычислительные (компьютеры, процессоры и т. д.), так и исполнительные устройства (рулевые приводы).

Современные научно-исследовательские и производственные организации ведут многочисленные исследования, направленные на изучение, проектирование и эксплуатацию рулевых приводов ракетных двигателей. Среди множества таких организаций можно выделить ФГУП «Государственный ракетный центр „КБ имени академика В. П. Макеева"», Государственный космический научно-производственный центр им. М. В. Хруни-чева, ФГУП «Исследовательский центр имени М. В. Келдыша», Европейское космическое агентство (ЕКА), Национальный центр космических исследований Франции - Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), Spacecom Satellite Communications Services Ltd, Американскую Национальную лабораторию Лоуренса Беркли - Lawrence Berkeley National Laboratory, компанию Moog Inc. и многие другие.

Назначение рулевых приводов в системах управления ракетами заключается в управлении вектором тяги. Широко используются поворотные камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, позволяющие поворачивать камеру в одной или в двух плоскостях. При отклонении камеры от оси, параллельно оси ракеты, тяга камеры создает требуемый управляющий момент силы. Поворачивается камера гидравлическими или пневматическими рулевыми машинками. Изменение режимов работы отдельных двигателей по тяге достигается за счет изменения малых расходов горючего в газогенераторе путем перестройки работы регулятора с помощью относительно маломощных электрогидравлических рулевых приводов.

Результатом проводимых научных работ по исследованию рулевых приводов является выбор наилучших схемных и конструктивных решений повышения мощности, точности, устойчивости и управляемости приводов. Большое внимание уделяется экспериментальным методам определения этих характеристик. Натурные (эксперименталь-

ные) исследования обеспечивают возможность глубокого изучения гидромеханических процессов, создания общей методики расчета и проектирования пневмогидравлических систем, оценки достоверности теоретических исследований. Проведение стендовых испытаний гидравлических приводов мелкосерийного производства очень трудоемкая и дорогостоящая операция. Это обусловливает актуальность качественного анализа результатов обработки и обобщения экспериментальных данных и моделирования гидравлических рулевых приводов в современных математических и конструктивных пакетах.

Одной из основных особенностей рулевых приводов является использование гидроусилителей, которые, в свою очередь, делятся на три типа -с дросселирующим управляющим золотником, струйным распределителем и с распределителем «сопло-заслонка». Струйное распределение в управляющем каскаде электрогидроусилителя (ЭГУ) получило широкое распространение в системах управления летательными аппаратами. Несомненным преимуществом этого способа является пониженные требования к чистоте фильтрации жидкости, отсутствие трущихся деталей в рабочей зоне, простота конструкции и высокие динамические характеристики [1].

Наиболее полная классификация ЭГУ рулевых приводов представлена на рисунке.

На сегодняшний день Учебным научным инновационным центром «Гидропневмоавтоматика», действующим при Уфимском государственном авиационном техническом университете, накоплены результаты обширных экспериментальных и теоретических исследований. Проведен количественный анализ влияния конструктивных параметров струйного гидрораспределителя, гидродинамических процессов, протекающих в гидрораспределителе; сил трения, люфтов и нежесткости силовой проводки на основные характеристики электрогидравлических рулевых приводов (мощность, массогабаритные характеристики, устойчивость, точность и управляемость); а также результатов теоретических и экспериментальных исследований влияния гидродинамических сил на струйную трубку и внешние характеристики приводов.

Двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования космическиХ.аппаратов

Новизна проводимых исследований заключается в разработке методики проектрования электрогидравлического усилителя, включающей многоуровневые математические модели течения высокоскоростных потоков жидкости под действием перепада давлений в высоконапорном гидрораспределителе, алгоритмы расчета, методики синтеза параметров рулевых приводов. Методика позволит в краткие сроки без значительных

капитальных вложений и предварительных экспериментальных исследований прогнозировать параметры рулевых приводов.

Библиографический список

1. Русак, А. М. Расчет характеристик электрогидроусилителей систем управления летательных аппаратов : учеб. пособие / А. М. Русак. Уфа : УАИ им. С. Орджоникидзе, 1986.

Классификация электрогидроусилителя

D. V. Tselischev, G. S. Permyakov Ufa State Aviation Technical University, Russia, Ufa

MODERN HELMSMEN OF A ROCKET ENGINE DRIVE

The scientific problems of development and designing the steering drives of the aircraft control systems are considered. Major attention is paid to providing the optimal static and dynamic characteristics of the steering drives.

© Целищев Д. В., Пермяков Г. С., 2009

УДК 669.713.7

Е. В. Черненко, В. С. Горошко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС В МЕЖЛОПАТОЧНОМ КАНАЛЕ В НЕРАВНОМЕРНОМ ПОЛЕ РОТОРА ПЕРЕНОСНОЙ СКОРОСТИ

Разработан алгоритм расчета поля относительных скоростей ядра потока в межлопаточном канале центробежного колеса с цилиндрическими лопатками, учитывающий неравномерность поля ротора переносной скорости, необходимый для описания математической модели течения в рабочих каналах центробежных колес.

На сегодняшний день в большинстве методик расчета проточных частей центробежных нагнетателей используются эмпирические и полуэмпирические зависимости, полученные в результате обобщения и анализа экспериментальных данных. Это существенно сужает область их доверительного применения, поскольку эмпирические зави-

симости выводятся при решении конкретных задач и справедливы в узких диапазонах режимных параметров. Перенос этих зависимостей на общие случаи решения с применением методов подобия приводит к разработке проточных частей, требующих в дальнейшем значительных затрат на дальнейшую их экспериментальную доработку и