Улучшение динамических характеристик рулевого привода летательного аппарата на основе имитационного моделирования

• Автор: Галлямов, Шамиль Рашитович
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 198 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список условных сокращений

Введение

Глава 1. Аналитический обзор РП ЛА

1.1 Состояние и перспективы развития РП ЛА

1.2 Анализ конструктивно-компоновочных схем РП

1.3 Анализ математических моделей электрогидравлических РП

1.4 Актуальность исследования, цель и задачи работы

Глава 2. Математическая модель РП с СГРМ

2.1 Особенности математического моделирования СГРМ

2.2 Влияние основных нелинейностей ЭГУ на характеристики РМ

2.3 Нелинейная математическая модель РП
2.4 Анализ результатов численного моделирования РП
Глава 3. Повышение качества динамических характеристик системы рулевой привод-орган управления
3.1 Особенности эксплуатации РП и определение факторов, влияющих на показатели качества работы
3.2 Имитационное моделирование СГУ в пакете Атуя СХХ
3.3 Влияние жёсткости силовой проводки на характеристики РП
3.4 Рекомендации по улучшению динамических характеристик РП ЛА
Глава 4. Экспериментальные исследования РП ЛА
4.1 Экспериментальный стенд для исследования РП Л А
4.2 Исследование влияния инерционной нагрузки и жесткости крепления СГРМ на динамические характеристики РП ЛА
4.3 Методика расчёта РП с использованием имитационного моделирования
4.4 Сравнительный анализ результатов численного моделирования и экспериментальных исследований РП ЛА
Основные результаты и выводы
Библиографический список

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СГРМ - струйная гидравлическая рулевая машина;
РП - рулевой привод;
ЛА - летательный аппарат;
КПД - коэффициент полезного действия;
ЭМП - электромеханический преобразователь;
АФЧХ - амплитудно-фазочастотные характеристики;
ГП — гидропривод;
ГЦ — гидравлический цилиндр;
РМ - рулевая машина;
ПУС - поворотно-управляющее сопло;
НУ — нагрузочное устройство;
НС — насосная станция;
СУ - система управления;
СИ — система измерений;

ВВЕДЕНИЕ
Усовершенствование летательных аппаратов (ЛА) влечёт за собой повышение требований по надёжности, быстродействию и долговечности рулевых приводов (РП), работающих в жёстких условиях эксплуатации. Научные и производственные организации как за рубежом, так и в отечественной промышленности ведут исследования по совершенствованию РП и устройств, удовлетворяющих условиям их работы на ЛА.
РП ЛА представляет собой набор электрогидравлических и механических устройств, позволяющих с высоким быстродействием (время выхода на режим составляет менее 0.6 с.) и точностью (величина перерегулирования составляет не более 10%) развивать требуемые характеристики. Функционирование РП ЛА происходит в достаточно сложных условиях эксплуатации: воздействие вибрационных нагрузок, резкие воздействия при отстыковке ступеней ракеты, нелинейные характеристики сил трения тяг и качалок и сил инерции поворотного управляющего сопла (ПУС) с постоянно изменяющимся шарнирным моментом, сложные климатические условия и проблемы длительного хранения.
Максимально возможные тактико-технические характеристики беспилотных ЛА достигаются, в том числе, благодаря многочисленным конструкторским и исследовательским работам, к которым можно отнести проведение стендовых испытаний и имитационное моделирование РП. Имитационное моделирование РП с применением современных пакетов математического моделирования и С А /-проектирования позволяет снизить временные и финансовые затраты при разработке и последующей доводке РП беспилотных ЛА, исключая метод проб и ошибок. Проведение экспериментальных исследований позволяет выполнить анализ соответствия результатов численного моделирования на адекватность реальному объекту.
Все динамические характеристики оценивались по передаточным функциям системы. Так в [85] представлены передаточные функции динамической жёсткости рулевых приводов, полученные с учётом упругости жидкости, внутренней обратной связи по нагрузке, межполосных перетечек рабочей жидкости, жёсткости проводки между РП, жёсткости опоры привода, при расположении поршня в среднем положении.
На основании проведённых исследований отмечается, что амплитудная частотная характеристика динамической жёсткости при частоте возмущающей силы определяется величинами жёсткости ряда элементов (опоры, связи между рулевым приводом и рулём), упругостью рабочей жидкости и конструкции рулевого привода и не зависит от перетечек рабочей жидкости, внутренней обратной связи по нагрузке, а также от коэффициента обратной связи.
Статическая жёсткость определяется коэффициентом обратной связи, величинами жёсткости руля, системы между РП и межполосными перетечками рабочей жидкости. Упругость рабочей жидкости не влияет на статическую жёсткость привода.
Создание баллистических ракет морского базирования, стартующих из подводного положения, потребовало от разработчиков ОАО «ГРЦ им. академика В.П. Макеева» решения множества принципиально новых технических и организационных проблем, связанных с исключительно жесткими требованиями по плотности компоновки, обеспечением возможности пуска ракет из подводного и надводного положения, особенностями гидродинамических процессов движения ракеты в шахте подводной лодки при работающем ЖРД, продолжительным временем хранения ракет, более жесткими требованиями к РП морских баллистических ракет и, в частности, к габаритам и массе при отсутствии возможности проверки правильности их функционирования на протяжении всего