Нелинейная математическая модель рулевого тракта системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя

Бесплатный доступ

Статья содержит результаты создания нелинейной математической модели динамики рулевого тракта системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя космического ракетного блока, выполненного с автономной однокаскадной аналоговой электрогидравлической рулевой машиной с электро-гидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами. В основу разработки нелинейной математической модели динамики рулевого тракта были положены: методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей; итерационные методы расчёта параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах; модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений; результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины; численный метод решения систем нелинейных дифференциальных уравнений Рунге-Кутты четвёртого порядка. Приводятся результаты апробации разработанной нелинейной математической модели динамики рулевого тракта системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя путём расчёта переходных характеристик при нескольких ступенчатых управляющих воздействиях.

Еще

Электрогидравлическая рулевая машина, нелинейная математическая модель, переходная характеристика

Короткий адрес: https://sciup.org/143180658

IDR: 143180658   |   УДК: 621.45.054-523.3

Non-linear math model of the steering channel in the system for controlling thrust vector of a liquid-propellant rocket engine

The paper contains results of developing a non-linear math model for dynamics of the steering channel in the system for controlling the thrust vector of a liquid propellant engine on a space rocket stage with design incorporating an autonomous one-stage analog electro hydraulic steering actuator with an electro hydraulic amplifier with slider valve plungers underlapping throttling windows. Development of the non-linear math model for the steering channel dynamics was based on: methods of integrated simulation of physical properties of working fluids; iterative methods for calculating parameters of working fluids flow in connecting lines, channels, flow-through elements and valves; a modified Seidel method for solving a system of non-linear algebraic and transcendental equations; results of studies of operating processes for steering actuator constituent elements; a numerical Runge-Kutta method for solving systems of non-linear differential equations of fourth order. The paper provides results of testing the developed math model of the steering channel in the system for controlling the thrust vector of a liquid propellant engine by computing transient responses to several stepwise control inputs.

Еще

Список литературы Нелинейная математическая модель рулевого тракта системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя

  • Белицкий Д. С., Белоногов О.Б., Жарков М.Н. Машиностроение: энциклопедия. Том IV-22. Ракетно-космическая техника. Кн. 1. Гл. 8.8 Исполнительные приводы систем управления. М: Машиностроение, 2012. С. 918-924.
  • Белоногов О.Б., Жарков М.Н., Кудрявцев В.В., Степан Г.А., Черток Б.Е., Шутенко В.И. Особенности схемно-кон-структивных решений и функционирования электрогидравлических рулевых машин ракет (краткий технико-исторический обзор) // Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1998. Вып. 3-4. С. 3-25.
  • Kudryautsev V.V., Stepan G.A., Shutenko V.l., Chertok B.E. The rocket steering actuators // lAC'94 International Aerospace congress. Theory, Applications, Technologies. Abstracts. August 15-19, 1994, Moscow, Russia.
  • Романов В.Н. Системный анализ для инженеров. СПб: СЗГЗТУ, 2006. 186 с.
  • Белоногов О.Б. Создание математической модели рулевого тракта космического ракетного блока и исследование влияния гидравлических сил в рулевой машине на его устойчивость // Космическая техника и технологии. 2023. № 2(41). С. 116-128. EDN: XGSLMM
  • Белоногов О.Б. Итерационные методы статического анализа двухдрос-сельной электрогидравлической рулевой машины ракетных блоков // Космическая техника и технологии. 2018. № 2(21). С. 93-105. EDN: XUXCMH
  • Белоногов О.Б., Жарков М.Н., Кристальный С.Р., Кудрявцев В.В., Шу-тенко В.И. Моделирование физических свойств рабочих жидкостей рулевых машин и гидроприводов // Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1997. Вып.1. С. 107-117.
  • Белоногов О.Б., Жарков М.Н., Кудрявцев В.В., Шутенко В.И. Итерационный метод расчёта параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах // Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1997. Вып. 1. С. 97-106.
  • Белоногов О.Б., Жарков М.Н. Модификация метода Зейделя для расчёта статических характеристик рулевых машин и электрогидравлических приводов // Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1997. Вып. 1. С. 118-120.
  • Белоногое О.Б., Жарков М.Н., Кудрявцев В.В., Шутенко В.И. Методы расчёта статических характеристик автономных однокаскадных рулевых машин с двухдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием // Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1997. Вып. 1. С. 5-28.
  • Белоногое О.Б., Жарков М.Н., Кудрявцев В.В., Шутенко В.И. Методы расчёта статических характеристик автономных однокаскадных двухдроссель-ных рулевых машин // Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1998. Вып. 3-4. С. 132-177.
  • Белоногов О.Б. Методы расчёта статических характеристик двухдрос-сельных и четырёхдроссельных электрогидравлических усилителей / / Ракетно-космическая техника: труды РКК «Энергия». Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2005. Вып. 1. С. 56-99.
  • Белоногов О.Б. Экспериментальные исследования и идентификация углов истечения потоков в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей рулевых машин ракет // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 1(100). С. 35-48. EDN: TIZGJR
  • Белоногов О.Б. Экспериментальные исследования и метод идентификации безразмерных параметров течения потоков жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 3(102). С. 43-58. EDN: UBIZDH
  • Белоногов О.Б. Экспериментальные исследования истечения и безразмерных параметров течения потоков жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей с вращающимися гильзами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». № 5(110). 2016. С. 4-23. EDN: WYBUAR
  • Белоногов О.Б. Метод идентификации безразмерных параметров течения потоков жидкости в шариковых предохранительных и переливных клапанах рулевых машин ракет и двигательных установок космических аппаратов // Вестник ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина». № 1(27). 2015. С. 66-70. EDN: TPPTFL
  • Демидович В.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. Изд. 6-е стер. СПб: Лань, 2011. 664 с.
  • Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В., Кучер Т.В. Free Pascal и Lazarus. Учебник по программированию. М.: ALT Linux: Издательский дом ДМК-пресс, 2010. 440 с.
Еще