Математическая модель пространственного движения жёсткого ЛА с переменной массой без учёта колебаний жидкого наполнения, страница 12

7)  Триммеры (щитки, выдвигаемые в сверхзвуковую часть сопла).   тип

1.  Принцип действия газовых рулей:

Газовые рули

Они создаются из графита или другого жаропрочного материала; δ_гр ≤ 20^о. Их недостатком является то, что они снижают тягу двигателя на 3-5% ~ ∆R. Другим недостатком газовых рулей является сравнительно быстрое обгорание. По аналогии с воздушными рулями одна пара газовых рулей, имеющая раздельные приводы, располагается в вертикальной плоскости и управляет рысканьем и креном ( рули I и III).

Другая пара газовых рулей (II и IV) связаны синхронно и управляют движением тангажа - это рули высоты.

На каждом руле возникает осевая сила Х_гр и нормальная сила Y_гр (Z_гр)

Х_гр = ½С_хгр• • S_гр.• W_а²

Y_гр. = ½С_yгр• • S_гр.• W_а², где

W_а – скорость истечения газа на выходе из сопла ;

 – массовая плотность газового потока;

S_гр – площадь газовых рулей;

С_хгр, С_yгр – коэффициенты лобового сопротивления и

       _δгр

С_yгр = С_yгр  δ_гр

Момент относительно оси Z₁:

М_рz1 = Y_гр • ℓ_р, этот момент можно выразить через коэффициент момента:

            _δгр

М_рz1 = ½ m_z1гр • δ_гр •  • S • W_а² • ℓ

S – характерная площадь;

ℓ – характерная длина.

Приравняв эти два момента и подставив туда Y_гр, мы получили:

          _{δгр                                                                                     δгр}                             

½ С_yгр • ρ_гр • S_гр • W_а² • ℓ_р = ½ m_z1гр• δ_гр •• S • W_а² • ℓ

2.  Дефлекторы – кольца, расположенные вокруг среза сопла и отклоняемые относительно одной или двух взаимно перпендикулярных осей. Действие дефлекторов аналогичен газовым рулям.

Разновидность дефлекторов – сопловые насадки.

По сравнению с газовыми рулями они менее эффективны, т.е. управляющая сила будет меньше (Y_гд < Y_гр), однако обгорает меньше. Кроме того, у них меньше шарнирные моменты.

4.  Поворотные двигатели - используются для крупных ракет. Поворачиваться могут и маршевые двигатели, и вспомогательные (верньерные) двигатели.

Могут использоваться в жидкостных ракетах, камера помещается в карданном подвесе.

5.  Качающиеся поворотные сопла при неподвижной камере.

12.03.1983 г. – огневое испытание самого большого поворотного управляющего сопла с эластичным опорным шарниром, ускорившего создание реактивного двигателя твердого топлива первой ступени МБР РТ-23 УТТУ.

Рассмотрим такую схему:

                                                                                                                      М_Z1yпр = ∆Y•ℓ_р

                                                    _R                                                                                                                          ∆Y = RS    δ≈ Rδ

∆Y_г     

δ>0

ℓ _р

 

6.  Впрыск или вдув реагентов в сверхзвуковую часть сопла.

Область 2, заполненная реагентом, является преградой для сверхзвукового потока, тормозит его, в результате возникает скачок уплотнения "3". За скачком уплотнения поток поворачивается, скорость его уменьшается, а давление за скачком растет. В результате возникает боковая газодинамическая сила Y_бок, которая будет действовать на ракету также, как и при использовании газовых рулей, изменяя расход жидкостей реагента, вдуваемой в сопло и размер отверстия впрыска можно регулировать направление и величину направленной силы. При данном способе управления происходит некоторое уменьшение суммарной тяги ракеты за счет необратимых потерь механической энергии потока газа, при переходе его через фронт скачка уплотнения, однако эти потери примерно компенсируются увеличением тяги от истечения через сопло вдуваемой жидкости.

Такой же эффект будет при использовании триммеров.

В литературе указывается, что использование триммеров является перспективным направлением, также как и впрыск реагента.

Струйные рули (вспомогательные рули), которые управляют движением ракеты. Они работают либо в импульсном режиме, либо непрерывно.

22.03.05 *

Система уравнений пространственного движения ЛА при закреплённых рулях.