Образовательные услуги

Коммерческие услуги



Основы теории и методология проектирования струйных гидравлических рулевых машин

     Современный этап совершенствования авиационной и ракетно-космической техники различного назначения, в том числе создание высокоточных систем управления летательными аппаратами или космических промышленных технологий, будет сопровождаться ростом энерговооруженности и усложнением функций управления движением летательных аппаратов (ЛА).
     Уровень развития техники и технологий в настоящее время обуславливает разработку совершенно новых типов летательных аппаратов и систем управления практически без аналогов и прототипов, что резко усложняет этот процесс. Точность прогнозирования параметров рабочих процессов исполнительных приводов определяется, главным образом, обоснованностью конструкторских решений и существующими методами расчета параметров и характеристик струйных гидравлических рулевых машин.
     Недостаточный уровень теоретической проработки различных аспектов этих проблем связан, в первую очередь, со сложным характером физических и гидродинамических процессов, протекающих в высоконапорных струйных гидроусилителях, с миниатюрностью элементов проточной части СГРМ, влиянием масштабного фактора, а также с тем обстоятельством, что струйные гидравлические рулевые машины, как и подавляющее большинство реальных объектов, являются стохастическими, т.е. обладающими случайным разбросом параметров и характеристик, вызванным технологическими допусками при изготовлении и сборке и влиянием различных внешних и внутренних факторов.
     Как и подавляющее большинство сложных технических систем, СГРМ неизбежно достигают в своем развитии такого этапа, когда обеспечение эффективной организации жизненного цикла на всех этапах, начиная со стадии разработки и заканчивая эксплуатацией, невозможно без всеобъемлющего использования современных информационных технологий. Возрастающие требования к уровню и качеству параметров и характеристик исполнительных гидроприводов приводят к необходимости разработки комплексного подхода к проблемам проектирования, разработки и доводки рулевых машин с проведением дополнительных теоретических и экспериментальных исследований и использованием современных методов математического моделирования.
     Все это определяет актуальность работ в области совершенствования методологии проектирования и доводки струйных гидравлических рулевых машин с высоконапорными струйными усилителями, посвященных решению проблем идентификации и коррекции СГРМ.
     В связи с постоянным ростом требований, предъявляемых к динамике и маневренности ЛА, наиболее актуальным является создание методологии моделирования исполнительных рулевых приводов, позволяющей рассчитывать и исследовать статические и динамические характеристики струйных гидравлических рулевых машин с учетом возможного стохастического разброса параметров, а также выбрать в случае необходимости наиболее целесообразный вариант коррекции характеристик.
     Необходимо разработать методы и средства математического моделирования параметров и характеристик СГРМ с учетом значимых нелинейностей, доступных экспериментальному определению, разработать математические модели устройств коррекции, которые позволят решить проблему получения требуемых динамических характеристик СГРМ на стадиях проектирования и доводки с высокой степенью адекватности моделей реальному объекту и сокращение времени их создания, обеспечить:
- рациональный выбор и оптимальность рассчитываемых параметров и характеристик СГРМ во всем диапазоне сигналов управления и развиваемых усилий и скоростей;
- требуемое качество переходных.

     Целью работы является разработка основ методологии проектирования струйных гидравлических рулевых машин и устройств их коррекции для улучшения качества переходных процессов и повышения эффективности этапов проектирования и доводки.
     Направления исследований:
1) разработать принципы создания математических моделей струйных гидравлических рулевых машин;
2) разработать математические модели и методики расчетов параметров и характеристик СГРМ различных схем;
3) разработать и реализовать метод идентификации струйной гидравлической рулевой машины;
4) разработать математические модели гидромеханических устройств коррекции, провести анализ и выработать рекомендации по эффективному использованию гидромеханических коррекций в рулевых приводах летательных аппаратов;
5) разработать математические модели электронных устройств коррекции, провести анализ, классификацию и выработать рекомендации по эффективному использованию электронных устройств коррекции в рулевых приводах летательных аппаратов;
6) разработать методики расчета параметров рулевой машины с устройствами коррекции.
     Достоверность научных положений: в работе использованы экспериментальные материалы Государственного ракетного центра, накопленные за 40 лет разработки и эксплуатации струйных гидравлических рулевых машин.
     Разработанные методы и средства имеют практическую ценность, а именно позволяют:
- определять конструктивные параметры, статические и динамические характеристики СГРМ при проектировании и доводке с целью удовлетворения требованиям к энергетическим характеристикам, к показателям качества переходных процессов;
- рассчитывать с требуемой вероятностью события статические и динамические характеристики, учитывая случайный разброс параметров;
- совершенствовать процесс доводки параметров и характеристик СГРМ применением устройств коррекции на гидромеханической и электронной элементной базе с использованием современных компьютерных технологий при проектировании серийных изделий.
     Проведен анализ работ, связанных с темой научного исследования - с методологией проектирования СГРМ. Рассматривается классификация, сравнительный анализ существующих схемных решений рулевых машин и их элементов, сформулированы проблемы, возникающие при проектировании однокаскадных и двухкаскадных СГРМ.
     Рассмотрены и проанализированы научные труды, публикации, посвященные проблемам проектирования исполнительных гидроприводов органов управления ЛА различного назначения, таких ученых, как А. И. Баженов, С. Д. Ваулин, Н. С. Гамынин, А. Ю. Домогаров, Э. И. Крамской, Б. Г. Крымов, В. А. Лещенко, Б. С Мокрушин, В. Г. Нейман, Д. Н. Попов, Л. В. Рабинович, А. В. Рехтен, А. М. Русак, В. И. Феофилактов, В. М. Фомичев, С. Н. Храмов, Ю. И. Чупраков, и др.
     Выполнены обзор и анализ работ, отражающих 40 летний опыт разработки, производства, доводки и эксплуатации рулевых машин, накопленный Государственным ракетным центром “КБ им. акад. В. П. Макеева”.
     Сформулированы и описаны принципы создания математических моделей струйных гидравлических рулевых машин, рассмотрены особенности протекания гидродинамических процессов в проточной части СГРМ и их математическое моделирование, рассмотрены и математически описаны нелинейности, характерные для СГРМ и доступные экспериментальному определению, разработаны иерархическая математическая модель СГРМ и методика расчета параметров, статических и динамических характеристик СГРМ различных схем. Проведен анализ совместной работы системы «рулевая машина–орган управления». Разрабатывается математическая модель СГРМ в безразмерных комплексах. Приводятся результаты математического моделирования статических и динамических характеристик СГРМ и сравнение с имеющимися экспериментальными данными.
     Разработана математическая модель СГРМ со стохастическими параметрами, позволяющая проводить расчет параметров и характеристик СГРМ с заданной вероятностью события.
     Проведен анализ методов математической статистики, предложен робастный метод, обеспечивающий математическое моделирование в условиях малых выборок.
     Разработана методика идентификации статических и динамических характеристик СГРМ.
     Проведена классификация гидромеханических устройств коррекции СГРМ. Разработаны математические модели различных вариантов устройств коррекции на гидромеханической элементной базе. Проведено моделирование и приводится сравнение характеристик скорректированных СГРМ. Выработаны рекомендации о целесообразности и рациональном использовании гидромеханических корректирующих устройств в СГРМ.



     Сотрудники:

1. Месропян А.В.