Модернизация двухдроссельного электрогидравлического усилителя для системы управления вектором тяги

• Автор: Белоногов, Олег Борисович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Королев
• Количество страниц: 220 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Проблемы моделирования электрогидравлических усилителей рулевых машин ракет

1.1. Анализ схемных и конструкционных решений двухдроссельных электрогидравличсских усилителей рулевых машин
1.2. Особенности функционирования двухдроссельных электрогидравлических усилителей рулевых машин, проблемы моделирования их рабочих процессов и принципы разработки математических моделей

1.3. Конкретизация задач исследований

Выводы к первой главе

Глава 2. Экспериментальноаналитические исследования рабочих процессов компонентов двухдрос сельпо го

электрогидравличсского усилителя

2.1. Исследования рабочих процессов типового узла управления

2.1.1. Экспериментальные исследования по определению статических характеристик узла управления.
2.1.2. Экспериментальные исследования по определению динамических характеристик узла управления
2.1.3. Структурнопараметрический синтез узла управления
2.2. Экспериментальные исследования углов истечения
потоков в дроссельных окнах.
2.2.1. Описание экспериментов по определению углов истечения потоков в дроссельных окнах.
Стр.
2.2.2. Математические модели зависимостей углов истечения потоков в сечениях сливных дроссельных окон от их
относительного открытия
2.3. Экспериментальные исследования процессов течения рабочей жидкости через сливные дроссельные окна при стационарных гильзах.
2.3.1. Теоретические предпосылки исследований.
2.3.2. Описание экспериментов по определению безразмерных параметров течения потоков в дроссельных
окнах стационарных гильз.
2.3.3. Математический метод обработки результатов экспериментов со стационарными гильзами
2.3.4. Математические модели зависимостей коэффициентов расхода и коэффициентов сжатия потоков в сечениях сливных дроссельных окон золотниковых ГР от числа Рейнольдса.
2.4 Экспериментальные исследования процессов течения рабочей жидкости в сливных дроссельных окнах золотниковых ГР с вращающимися гильзами.
2.4.1. Экспериментальные исследования углов истечения потоков рабочей жидкости в движущихся отверстиях.
2.4.2. Гипотеза и описание экспериментов по исследованию процессов течения рабочей жидкости через
дроссельные окна вращающихся гильз.
2.4.3. Описание экспериментов по определению безразмерных параметров течения потоков в дроссельных
окнах вращающихся гильз
Стр.
2.4.4 Математический метод обработки результатов
экспериментов с вращающимися гильзами.
2.5. Итерационные методы расчета параметров течения потоков рабочей жидкости в сливных дроссельных окнах
золотниковых ГР.
Выводы ко второй главе
Глава 3. Создание математических моделей двухдроссельного электрогидравлического усилителя для динамического и статического режимов работы, разработка методов расчета статических характеристик и экспериментальные исследования
3.1. Математическая модель динамики и вывод уравнений гидравлических сил, действующих на золотниковые плунжеры ЭГУ
3.1.1. Основные допущения
3.1.2. Математическая модель динамики двухдроссельного
ЭГУ с отрицательным перекрытием.
3.1.3. Вывод уравнения гидравлической силы, действующей
на золотниковые плунжеры двухдроссельного ЭГУ
3.2. Математические модели статики и методы расчета статических характеристик двухдроссельного ЭГУ.
3.2.1. Допущения для статических режимов
работы ЭГУ и ЭУ
3.2.2. Вывод исходных уравнений математических моделей статических режимов работы ЭГУ и ЭУ
3.2.3. Математическая модель статики и метод расчета
предельной перепадной характеристики двух дроссельного ЭГУ
3.2.4. Математическая модель статики и метод расчета расходной характеристики двухдроссельного ЭГУ
Стр.
3.3. Экспериментальные исследования по определению
статических характеристик ЭГУ и сравнение их с результатами
моделирования.
3.3.1. Описание экспериментальной установки и
обеспечение испытаний.
3.3.2. Описание экспериментов и их результаты, сравнение
результатов моделирования с экспериментальными данными и
обсуждение полученных результатов.
Выводы к третьей главе.
Глава 4. Структурнопараметрический синтез и создание
упрощенных математических моделей однокаскадного
двухдроссельного электрогидравличсского усилителя, рулевой
машины и системы управления вектором тяги ракетного блока.
4.1. Структуриопараметричесий синтез гидравлической
части части и всего двухдроссельного ЭГУ
4.2. Вывод уравнений упрощенной математической модели
РМ с двухдроссельным ЭГУ и ее экспериментальное подтверждение
4.3 Вывод уравнений упрощенной математической модели СУ ВТ на основе РМ с двухдроссельным ЭГУ и структурно
параметрический синтез
4.4. Исследование влияния конструкционных и регулировочных параметров двухдроссельного ЭГУ на статические
характеристики РМ и пути их улучшения.
Выводы к четвертой главе.
Заключение.
Литература


В приложениях приведены коэффициенты аппроксимации основных физических свойств рабочей жидкости ЛЗМГ2, таблицы значений углов истечения потоков в дроссельных окнах, таблицы значений безразмерных параметров потоков в дроссельных окнах, а также коэффициенты аппроксимации расходнонерепадных характеристик ЭГУ и характеристик зависимостей гидравлической силы, действующей на его золотниковые плунжеры, от расхода между рабочими полостями ЭГУ и перепада давлений между ними. ГЛАВА I. Первые образцы РМ, предназначенные для управления движением баллистических ракет, были разработаны и изготовлены в Германии в период второй мировой войны по схеме, приведенной в работе , с однокаскадным ЭГУ, выполненным на базе двухдроссельного золотникового гидрораспределителя с отрицательным перекрытием. Прототипом при их создании послужила электропиевмогидравлическая РМ, применявшаяся для поворота рулевых поверхностей самолетов в составе системы автопилота фирмы Аскания тина ЬА . При адаптации к ракетной технике, в результате замены в ней пневмомеханического преобразователя на электромеханический поляризованное реле с обмотками возбуждения и управляющими обмотками, был сформирован однокаскадный ЭГУ с двухдроссельным золотниковым гидрорасиределителем с отрицательным перекрытием, схема которого представлена на рис. Поскольку первые отечественные РМ создавались путем копирования образцов трофейной немецкой техники , в них также использовался ЭГУ, выполненный по схеме, представленной на рис. Особенностью конструкции ЭГУ этого типа была установка коромысла на плоской нагрузочной пружине, работающей на изгиб, при этом момент от электромеханического преобразователя передавался на коромысло через рычаг и тягу. Опыт изготовления и эксплуатации первых отечественных РМ показал, что такая конструкция ЭГУ достаточно сложна в регулировке, не
обеспечивает приемлемую симметричность скоростных характеристик и обладает низкой надежностью. Для ракет Р2, а также Р5М и Р, на которых впервые устанавливались ядерные заряды, коллективом специалистов В. А.Калашников, Л. Б.Вильницкий, Г. А.Степан и др. Б.Е. Чертока была разработана РМ, с ЭГУ, схема которого представлена на рис. Такая конструкция обеспечила более удобную и точную регулировку статических характеристик РМ, их симметричность и существенно повысила надежность. При создании первой межконтинентальной ракеты Р7, использованной впоследствии для вывода на орбиту первого искусственного спутника земли и пилотируемых космических кораблей, с целью еще большего повышения надежности в состав ЭГУ, схема которого приведена на рис. Р9 и Р в конструкциях ЭГУ РМ был впервые применен электромеханический преобразователь сухого типа с возбуждением от постоянных магнитов, что также повысило их надежность. РМ с такими ЭГУ в последствии применялись в рулевых трактах орбитального корабля многоразового пользования Буран, а в настоящее время используется в СУВТ маршевого двигателя РБ ДМБЬ проекта Морской старт и РБ ДМБЬБ проекта Наземный старт. Золотниковые плунжеры ЭГУ РМ, как и золотники традиционных гидроусилителей приводов, подвержены действию как гидростатических, так и гидродинамических сил, обусловленных изменением количества движения рабочей жидкости, обтекающей их в процессе функционирования. Эти силы являются важным фактором, влияющим на рабочие процессы ЭГУ, поскольку оказывают не только заметное влияние на перестановочные усилия, требуемые для управления положением золотниковых плунжеров, но и в силу своей нестабильности могут являться причиной различных видов неустойчивости и приводить к автоколебаниям. Поэтому очень важно иметь наиболее полное знание об этих силах при проектировании ЭГУ и РМ, так как это позволяет сделать правильные расчеты параметров золотниковых пар, жесткости плоской нагрузочной пружины электромеханического преобразователя ЭМП и правильно выбрать сам ЭМП. Основные трудности создания математических моделей ЭГУ как раз и возникают при попытке моделирования указанных гидродинамических сил. Это объясняется тем, что в выражения для стационарных составляющих гидродинамических сил входят такие параметры рабочих процессов как коэффициент расхода ц, коэффициент сжатия потока в и угол наклона суммарного вектора скорости потока рабочей жидкости, истекающей через дроссельное окно, к оси золотникового плунжера угол истечения 3. Поведение этих параметров в процессе функционирования ЭГУ носит сложный, многофункциональный характер.