Методы построения и устройства систем управления твёрдотопливными энергетическими установками

• Автор: Хоружий, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ТВЁРДОТОПЛИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

1.1. Общая характеристика свойств и параметров объекта управления

1.2. Способы непрерывного управления массовым расходом топлива

1.3. Способы организации многократного включения энергоустановок

1.4. Методы подавления резонансного горения твёрдых топлив

1.5. Обобщённая схема построения управляемых твердотопливных энергоустановок и постановка задачи исследований

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВНУТРИКАМЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТВЁРДОТОПЛИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ
2.1. Разработка и исследование электротермического метода регулирования скорости горения твёрдых топлив
2.2. Разработка и анализ вариантов компоновки электродов как элементов систем управления в твердотопливных зарядах
2.3. Метод подавления резонансного горения твёрдых топлив и его
анализ
2.4. Разработка метода многократного включения энергетической установки
2.5. Модификация конструкции твердотопливных зарядов в объекте управления
2.5.1. Разработка конструкций зарядов твёрдого топлива с плёночной структурой
2.5.2. Электрические характеристики плёночных изделий
Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МИКРОРОЦЕССОРНОГО КОМПЛЕКСА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Разработка микропроцессорного комплекса для исследования процессов горения твёрдых топлив
3.1.1. Устройство измерения скорости горения твёрдых топлив
3.1.2. Алгоритмы программного обеспечения микропроцессорного комплекса
3.1.3. Методики проведения и обработки результатов экспериментов
3.2. Исследования электропроводности расплава компонента топлива
3.3. Экспериментальные исследования процессов горения твёрдых топлив
при атмосферном давлении
3.4. Экспериментальные исследования процессов горения твёрдых топлив
под давлением 1-6 МПа
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ
ТВЁРДОТОПЛИВНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ
4.1. Построение функциональной схемы комбинированного регулятора внутрикамерных процессов
4.2. Разработка и исследование математической модели внутрикамерных процессов в объекте управления
4.2.1. Структурная схема устройства регулирования расхода топлива
4.2.2. Моделирование работы устройства регулирования расхода топлива
4.3. Алгоритмы программного обеспечения устройства управления
энергоустановкой
Выводы по четвёртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Общая характеристика физико-химических свойств энергетических конденсированных систем

Приложение 2. Моделирование программой А8Т11А.4 характеристик
твердотопливных энергетических установок
Приложение 3. Моделирование метода выделения внешнего сигнала
возмущения из сигнала тока в активной нагрузке
Приложение 4. Технические характеристики измерительных средств
Приложение 5. Реализация научных положений диссертации
Список сокращений
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;
ВУ - воспламенительное устройство;
ЖРД - жидкостный ракетный двигатель;
КС - камера сгорания;
МК - микроконтроллер;
МП ЦОС - микропроцессор цифровой обработки сигналов;
РДТТ - ракетный двигатель твёрдого топлива;
ОС - обратная связь;
САР - система автоматического регулирования;
САУ- система автоматического управления;
СТТ - смесевое твёрдое топливо;
ПС - продукты сгорания;
ТН - тепловой нож;
ТРТ - твёрдое ракетное топливо;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
ШИМ - широтно-импульсная модуляция;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
ЭКС - энергетическая конденсированная система;
ЭУТТ - энергетическая установка на твёрдом топливе.

например, степенным законом горения. Максимум управляемой скорости горения ограничивается мощностью источника электрической энергии и требуемым диапазоном её регулирования. На этом предположении в функционал скорости горения ЭКС (1.1) допустимо ввести ещё одну независимую переменную -мощность электрического тока в заряде, протекающего через электропроводную реакционную зону в условиях горения:
где Р=1-и- действующая (“эффективная”) мощность при постоянном токе или при управляемом источнике переменной ЭДС с широтно-импульсной модуляцией на электрической нагрузке Ян:
где 11к - эффективное значение периодической функции напряжения £/„(/)/ £У„, -амплитуда напряжения на заряде; — скважность импульсов.
Перспективность применения предложенного способа будет определяться удельными энергозатратами на регулирование массового расхода ЭКС в ЭУТТ конкретного назначения. Основанием для возможности разработки электротермических методов управления внутрикамерными процессами в ЭУТТ являются:
1. Наличие относительно высокой электрической проводимости реакционной зоны топлива по сравнению с граничащими с ней высокотемпературной газовой фазой продуктов сгорания и непрогретым объёмом заряда.
2. При протекании электрического тока через поверхность горения топлива в ней в единицу времени будет выделяться количество теплоты, пропорциональное мощности действующего тока.
3. Изменение теплового (энергетического) состояния реакционной зоны, отражается на кинетике протекания с ней химических реакций, в первую очередь, на скорости эндотермических стадий и процессов, определяющих результирующую величину скорости горения топлива.
и =Р[%, Рк, То, и, а8,Р,
(2.1)