ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 629.78.533.6.013:621.45

Техническая механика, 2018, 4, 57 - 67

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ БИФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕКТОРОМ ТЯГИ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Стрельников Г. А., Токарева Е. Л., Прядко Н. С., Игнатьев А. Д.

Стрельников Г. А.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Токарева Е. Л.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Прядко Н. С.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Игнатьев А. Д.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      Совершенствование ракетно-космической техники во многом определяется дальнейшим повышением эффективности ракетных двигательных установок (ДУ). Особенно важно расширение функциональных возможностей ДУ при решении задач управления полетом ступени ракеты. Основным преимуществом управления вектором тяги поворотом двигателя в кардановом шарнире является возможность создания достаточно больших по величине управляющих усилий с минимальными потерями импульса двигателя на управление. Преимуществом газодинамической системы управления являются ее высокие динамические качества. Новая концепция системы управления заключается в сочетании различных систем управления (механической и газодинамической) в рамках одной бифункциональной системы управления вектором тяги (БСУВТ). БСУВТ, являясь составной частью системы управления полетом ступени ракеты, должна обеспечивать управляющие усилия, необходимые для реализации программы полета и парирования возмущений, действующих на ступень, с оптимальным распределением функций составляющих систем: механической и газодинамической. При этом необходимо обеспечить минимальные потери энергии на управление без потери качества управления. Цель работы – обоснование преимуществ возможных схем БСУВТ и методики раздельного анализа сигналов, поступающих в систему управления вектором тяги (СУВТ), составляющей основу структурной схемы БСУВТ. Показано, что для космической ступени ракеты БСУВТ позволяет с минимальными энергозатратами на управление решить комплексную задачу парирования детерминированных возмущений (возникающих, например, при отделении части полезной нагрузки) и стабилизации движения в условиях действия случайных возмущений с широким спектром частот. Предложен новый подход к анализу поступающих в СУВТ сигналов и разработан алгоритм формирования управляющих сигналов. Выделенная из общего сигнала (поступающего в СУВТ) статическая составляющая парируется механической системой управления вектором тяги (МСУВТ), которая в основном решает задачу ведения космической ступени по заданной траектории. Динамическая составляющая сигнала, отражающая случайные (как правило, высокочастотные) возмущения, парируется газодинамической системой управления вектором тяги (ГСУВТ) и решает, в основном, задачи стабилизации ступени. Методика верифицирована на примере телеметрической информации по углу отклонения в плоскости тангажа первой камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя 11Д520.

ракетный двигатель, система управления вектором тяги, механическая система, газодинамическая система, бифункциональная система

1 Kovalenko N. D., Sheptun U. D, Kovalenko T. A., Strelnikov G. A The new concept of thrust vector control for rocket engine. Системні технології. 2016. № 6 (107). С. 120–127.

2 Коваленко Т. А., Коваленко Н. Д., Сироткина Н. П. Бифункциональная система управления вектором тяги космической ступени ракеты-носителя. Техническая механика. 2015. № 1. С. 42–54.

3 Шептун Ю. Д. Сравнение органов управления космической ступени носителя. Вестник ДНУ. Ракетно-космическая техника. 2011. № 14/1. С. 64–71.

4 Коваленко Т. А., Коваленко Г. Н., Сироткина Н. П. Управление вектором тяги ЖРД космической ступени ракеты-носителя при возникновении массовой асимметрии. Техническая механика. 2016. № 1. С. 51–59.

5 Шептун Ю. Д., Коваленко Н. Д., Шептун Ю. Д., Коваленко Т. А. Управление ступенью ракеты с массовой асимметрией. Материалы международной научной конференции «Космические технологии: настоящее и будущее » 19 – 21 мая 2015 г., Днепропетровск: сб. докладов и тезисов. –Днепропетровск, 2015. С. 57–60.

6 Коваленко Т. А. Шептун Ю. Д. Космические ступени как объект управления. Сб. докл. науч. конф. «Информационные технологии в управлении сложными системами». Днепропетровск: Изд-во «Свидтер Л. А.», 2011. С. 210–213.

7 Коваленко Н. Д., Макаров О. А. , Аксюта А. Н., Беликов А. Н., Игнатьев А. Д., Коваленко Г. Н., Темченко Р. Н., Токарева Е. Л. Определение боковых сил в сопле ЖРД при впрыске в сверхзвуковую часть компонента топлива после выключения двигателя с использованием телеметрической информации летных испытаний. Космическая техника. Ракетное вооружение. 2009. № 1. С. 146–159.

8 Колесников К. С. Динамика ракет. М.: Машиностроение. 1980. 376 с.

9 Липцер Р. Ш., Ширяев А. Н. Статистика случайных процессов (нелинейная фильтрация и смежные вопросы). М., 1974. 696 с.

10 Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов: пер. с англ. М.: Мир, 1976. 755 с.

Copyright (©) 2018 Стрельников Г. А., Токарева Е. Л., Прядко Н. С., Игнатьев А. Д.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика