автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Разработка технических решений для сокращения энергетических затрат и повышения эффективности работы силового тракта газогидравлического привода органов управления летательных аппаратов

На правах рукописи

005538414

Евстратов Дмитрий Игоревич

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИЛОВОГО ТРАКТА ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Специальность 05.02.02 «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

I , . ,■„■/1 *- • и

Москва-2013 г.

005538414

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ).

Научный руководитель: Лалабеков Валентин Иванович доктор технических наук, ст. научн. сотрудник

Официальные оппоненты:

Чекмазов Владимир Ильич, доктор технических наук, профессор, Тульский государственный университет, профессор

Волков Сергей Владимирович, кандидат технических наук, ОАО

«Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики», заместитель главного конструктор

Ведущая организация: ОАО "Корпорация «Московский институт теплотехники» (г. Москва).

Защита состоится « 2& » 2013 г. в 1'"/ часов на заседании

диссертационного совета Д 212.125.07 в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) по адресу: г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4, главный административный корпус, зал заседаний Учёного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.

Автореферат разослан «2S-» СС-Сл-и. ¿tS^^iA 2013 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.125.07. кандидат технических наук, доцент

А. Б. Кондратьев.

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Приводы органов управления беспилотного летательного аппарата (ЛА) являются элементами, в которых происходит значительное усиление мощности командного сигнала. Усиление мощности обеспечивается за счёт наличия в энергетическом тракте привода входящим в его состав бортового источника питания.

Высокие требования к энергомассовым показателям привода обусловлены тем фактом, что для летательного аппарата привод является в совокупности с другими элементами пассивной массой, которая определяет массу полезной нагрузки. Таким образом, решение проблем, связанных со снижением массы источника питания при выполнении требований к выходной мощности за счёт снижения энергозатрат на управление обеспечит повышение эффективности ЛА - увеличение полезной нагрузки по отношению к его суммарной массе.

Так как возмущённое движение беспилотных летательных аппаратов по данным публикаций составляет 10... 12% от энергетической загрузки рулевого привода в течение ограниченного времени работы двигательной установки, то целесообразно в качестве источника питания приводов использовать газогидравлический источник питания, состоящий из твердотопливного газогенератора и вытеснительной системы подачи рабочей жидкости — вытеснительный пороховой аккумулятор давления. Достоинством такой схемы является простота конструкции, а, следовательно, и высокая надежность. Указанный привод в широком диапазоне мощностей конкурентоспособен по энергомассовым показателям с более сложными в конструктивном отношении аналогами.

С учётом отмеченного, совершенствование существующих проектных методик за счёт более полного учёта факторов, связанных с условиями применения в составе головного объекта, а также предложение новых технических решений, направленных на улучшение энергомассовых показателей газогидравлических рулевых приводов с вытеснительной системой подачи рабочей жидкости для повышения эффективности летательного аппарата является актуальной проблемой.

Объектом исследования - является газогидравлический источник питания вытеснительного типа рулевого привода.

Целью диссертационной работы является дальнейшее развитие существующих проектных методов и технических решений, обеспечивающих создание газогидравлического привода, обладающего минимальными энергетическими потерями в силовом тракте привода и надёжной работой для повышения эффективности ЛА.

Задачи исследования.

Достижение поставленной цели предлагается решением задач, включающих:

1. Сравнительный анализ приводов органов управления по энергомассовым показателям.

2. Учёт влияния эксплуатационных факторов (температурного диапазона применения привода) для определения необходимого запаса рабочей жидкости в баке газогидравлического привода.

3. Разработку технических решений по стабилизации давления в энергетическом тракте газогидравлического средствами системы управления и работой рулевых машин.

4. Разработку математической модели участка работы источника энергии газогидравлического привода от момента запуска до достижения режима заданной мощности, обеспечивающей возможность синтеза параметров, реализующих минимизацию времени готовности привода к началу эксплуатации.

5. Уточнение границ, разделяющих плоскость параметров «мощность - время» на области существования приводов минимальной массы с учётом выполнения требований к динамике работы энергетического тракта на участке движения рулевых машин в переходных режимах при максимально действующих возмущениях на ЛА.

Методы исследования. Поставленные в данной работе задачи решались с использованием метода анализа и синтеза энергомассовых показателей, методов теории линейных и нелинейных систем, газо- и гидромеханики, а также методов современной теории автоматического управления, математического и натурного моделирования динамических систем с применением современных средств компьютерной техники.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованная методика расчёта необходимого запаса рабочей жидкости в вытеснительном источнике питания газогидравлического рулевого

привода управления поворотным соплом, учитывающая граничные условия эксплуатации, динамические режимы работы привода и гидромеханические свойства рабочей жидкости.

2.Алгоритм, параметрически связывающий энергетический канал, сигнал управления и рулевую машину и обеспечивающий, за счёт введения звена коррекции в сигнал управления исполнительным механизмом, стабилизацию давления в камере твердотопливного газогенератора (ТГ) на минимально допустимом уровне, существенно снижающий разброс внутрибаллистических характеристик ТГ, минимизирующий энергозатраты в силовом тракте привода при сохранении расчётных запасов устойчивости в штатном режиме работе привода и при действии в ТГ нерасчётных возмущений.

3. Математическая модель работы вытеснительного источника питания газогидравлического рулевого привода на участке времени от момента запуска до достижения требуемой мощности и при аномальных ситуациях работы привода.

4. Методическая процедура альтернативного выбора параметров ТГ для газогидравлических преобразователей энергии в части уточнения границ, разделяющих плоскость параметров «мощность - время» на области существования приводов минимальной массы с учётом динамического показателя.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- получены достоверные, по сравнению с традиционно принятой методикой, данные по объёму жидкости в баке вытеснителя, в обоснование её достаточности для обеспечения заданного времени работы;

- разработаны способ стабилизации давления в ТГ за счёт формирования управления газогидравлическим рулевым приводом и устройство для его реализации, подтвержденные патентом на изобретение № 2012112110, 2013г.

- разработан твердотопливный газогенератор с заданным расположением нулей передаточной функции подтвержденный патентом на полезную модель № 119811, 2012г.

на основе нелинейных дифференциальных уравнений разработана математическая модель работы вытеснительного источника питания на участке времени от момента запуска до достижения требуемой мощности, характеризующая

быстродействие в готовности привода к эксплуатации, а также устойчивость работы привода при действии возмущений различной природы;

- решена задача, связанная с расширением области применения газогидравлического рулевого привода с вытеснительным источником питания в сторону области ранее занимаемой более сложным в конструктивном отношении газогидравлическим рулевым приводом с аксиально-поршневым мотор насосным агрегатом.

Практическая значимость полученных автором диссертации, результатов для теории и практики определяется следующим:

- повышением эффективности и достоверности инженерных расчетов за счет использования разработанной методики и выявленных закономерностей влияния вязкости жидкости, температурного диапазона эксплуатации ТГ и работы газового регулятора давления на запас рабочей жидкости в баке вытеснительного источником питания;

- повышением качества переходных процессов, надёжности работы привода, за счёт введения в контур управления корректирующего механизма, обеспечивающего стабилизацию параметров энергетического тракта газогидравлического рулевого привода средствами системы управления и возможностями рулевых машин;

- увеличением эффективности инженерных расчетов за счет разработанной математической модели участка выхода на заданный режим мощности газогидравлического рулевого привода, описывающей с достаточной для инженерных расчётов точностью механизм процесса запуска, протекающего в газогидравлическом рулевом приводе и определяющего его боеготовность;

-получением уточнённых данных по энергомассовым показателям приводов с учётом снижения энергетических ресурсов источников питания при их работе в переходных режимах.

Достоверность научных положений и выводов

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена использованием апробированных современных методов расчёта, компьютерного моделирования и подтверждением экспериментальными данными.

Апробация результатов работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались

на:

- XX, XXI, XXII научно-технических семинарах «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации. Алушта, сентябрь 2011, 2012,2013 гг.;

- XVII международном симпозиуме «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред им. А.Г. Горшкова», Ярополец, февраль 2011г.

Реализация работы. Материалы диссертационной работы были использованы в учебных и научно-исследовательских работах, проводимых «Московским авиационным институтом (национальным исследовательским университетом)», при создании курса лекций по теме: «Пневмоавтоматика и пневмопривод ЛА», «Исполнительное устройство САУ ЛА» и учебного пособия: «Газогидравлические приводы органов управления летательных аппаратов. Основы разработки» издательство ФГУП «НТЦ «Информтехника», 2012г., главы 4, 7, 8, при выполнении в 2013г. совместно с ОАО «Центральным научно-исследовательским институтом автоматики и гидравлики» работы по теме «Разработка рулевого привода для ДУ III ступени модернизированного изделия. Проведение математического моделирования» разделы 4, 7.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 13 научных работ, из них - 3 опубликованы в научных изданиях, рецензируемых ВАК РФ. Также получены патенты на изобретение и полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников, включающего 24 наименования. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 57 рисунков и 1 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформированы цели и задачи диссертационной работы, определена научная новизна и практическая ценность полученных результатов. Приведены сведения об апробации и публикациях, представлена структура диссертации. Сделан обзор публикаций, близких по тематике

авторов: Боровского Э.В., Гладкова И.М., Лалабекова В.И., Мухамедова B.C., Шмачкова Е.А., Труханова Г.А., Полковникова В.А., Прилипова A.B., Неймана В.Г. с оценкой преимуществ и недостатков.

В первой главе проведен сопоставительный анализ приводов для решения задач управления JIA. Рассмотрены три схемы газогидравлического рулевого привода с применением в качестве первичного источника газовой энергии - твердотопливного газогенератора с газогидравлическими преобразователями вытеснительного, аксиально-поршневого и турбонасосного агрегатов. Определены основные преимущества и недостатки в применении твердотопливного газогенератора.

В результате анализа внутрибаллистических характеристик совместной работающих твердотопливного газогенератора с газогидравлическим преобразователем энергии показано, что использование твердотопливного газогенератора с аксиально-поршневым мотор-насосным агрегатом обеспечивает минимальный разброс по расходу при сохранении постоянного давления на выходе. Наихудшие энергомассовые показатели связаны с работой твердотопливного газогенератора в составе турбонасосного агрегата и обусловлены максимальным разбросом внутрибаллистических характеристик твердотопливного газогенератора при эксплуатации его в заданном температурном диапазоне.

Анализ преимуществ и недостатков твердотопливного газогенератора с газогидравлическими преобразователями выявил, что наиболее эффективная процедура в плане совершенствования энергомассовых показателей для изделий рассматриваемого класса связана с источником питания, состоящим из твердотопливного газогенератора и преобразователя энергии вытеснительного типа -наиболее простого в конструктивном исполнении и надёжного в работе энергоблока привода, который и выбран в качестве объекта исследования в данной работе.

Во второй главе представлена усовершенствованная методика расчёта запаса рабочей жидкости в вытеснительном источнике питания, учитывающая многообразие условий эксплуатации, особенности работы рулевых машин и твердотопливного газогенератора в этих условиях, позволяющая обеспечить работоспособность привода в течение заданного времени.

Объектом исследования является газогидравлический привод (рис. 1), состоящий из порохового аккумулятора давления (ПАД) и 2 рулевых машин (РМ), обеспечивающих управление ЛА по каналам тангажа и рыскания.

Рис. 1 Расчётная схема газогидравлического привода с ВИП Традиционный метод расчёта объёма рабочей жидкости в баке вытеснителя

предполагает использовании для решения поставленной задачи следующего соотношения:

где V™ - запас объёма вытесняемой жидкости из бака, п - количество РМ в составе привода, Ап - эффективная площадь поршня РМ, - интегральный путь движения РМ, - максимальный непроизводительный расход РМ при номинальной

температуре - 1тм и максимальном давлении - Ртах, т - время работы привода, тйых -время выхода на режим по давлению, км - коэффициент расхода для РМ при движении. тм - время непрерывного движения РМ с максимальной скоростью.

Падение величины непроизводительного расхода при движении РМ относительно величины непроизводительного расхода в неподвижной РМ связано с увеличением гидравлического сопротивления плоского зазора движущего золотника и установлено экспериментально для рассматриваемых РМ по опытным данным ОАО «ЦНИИАГ».

Расчет объёма с учетом изменения вязкости рабочей жидкости.

Приведённый выше расчёт имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что не учитывается факт изменения вязкости рабочей жидкости, а, следовательно, и непроизводительного расхода от температуры жидкости, обусловленной температурой эксплуатации привода.

Действительно, исходными данными установлена величина непроизводительного расхода в РМ при номинальной температуре /„„„ и давлении Р^. Эти требования записываются в технические условия на РМ, являются контрольными при сдаче РМ на заводе-изготовителе и представлены в техническом паспорте на РМ. Так как максимальная температура эксплуатации выше (/„„„), чем температура (/„„„), при которой РМ проходит сдачу, то для расчёта потребного объёма следует уточнить величину непроизводительного расхода в РМ для максимальной температуры эксплуатации, при которой происходит уменьшение вязкости используемой марки рабочей жидкости.

Для уточнения величины непроизводительного расхода определяют изменение кинематической вязкости с vH на v^ при переходе от температуры /„„„ к 1тах. Тогда величина непроизводительного расхода за счёт уменьшения вязкости при работе lmai при Ртах составит величину:

QTr=—-Q"r (2)

V

max

Расчет объёма с учетом изменения температуры рабочей жидкости.

Также следует отметить, что одновременно с ростом температуры увеличивается объём рабочей жидкости в баке за счёт её расширения в соответствии с выражением:

+ (3)

где Д - объёмный коэффициент температурного расширения рабочей жидкости. Расчет объёма с учетом изменения максимального давления

Следующим этапом уточнения величины запаса рабочей в баке ПАД является учёт уменьшения максимального значения давления во взаимосвязанной системе

ТГ+ПАД+РМ за счёт увеличения непроизводительного расхода в РМ в результате снижения вязкости рабочей жидкости при температуре эксплуатации .

На основании решения уравнений газового баланса в системе «ТГ - газовый клапан - вытеснитель-потребитель» уточнённая величина максимального давления находится из выражения:

шах

■Г^'-Г::, =--+ Л■ К + К* ■ (С, ~Рщ.)'С, (4)

Х-КТ

в результате графического решения двух уравнений:

шах ЪЛТпип

у2( ) = +л\а11 + Кг,,-(/>„'„ - Рш

(5)

где и1пих - коэффициент чувствительности скорости горения к максимальной температуре эксплуатации -1пт заряда твёрдого топлива, ^ - удельный вес топлива, 5'- уточненная площадь поверхности горения топлива, учитывающая изменение расхода рабочей жидкости потребляемой РМ из вытеснителя, у - показатель степени в законе горения топлива, * - коэффициент тепловых потерь газа в объёме бака вытеснителя, Я - удельная газовая постоянная продуктов сгорания топлива, Т -температура газа, А - коэффициент истечения газа, <т0 - площадь зазора между клапаном и седлом в закрытом состоянии, Кы, - коэффициент пропорциональности между проходным сечением клапана и давлением в зоне регулирования, Л»«г-

давление настройки клапана, Йт«™ " суммарная минимальная величина непроизводительного расхода для всех РМ.

Подставив уточнённые значения непроизводительного расхода, максимального давления в уравнение (I), вычтя объём, полученный в результате расширения рабочей жидкости под действием температуры /Г1ШЧ, из суммы полезного объёма и объёма затрачиваемого на компенсацию непроизводительного расхода, получим уточнённый суммарный объём рабочей жидкости, необходимый для работы привода в течение времени г в виде:

V' =<п-Ап (и + ■

V

н

)] (6)

Анализ результатов расчёта объёма при использовании выражений (1) и (6) для базового варианта привода перспективного изделия показал, что расчёт по выражению (6) даёт завышенный ~ на 15% результат, чем вычисленный по выражению (1), что свидетельствует о возможной недостаче рабочей жидкости в случае использования традиционной методики.

В третьей главе разработаны способ стабилизации давления газа в камере ТГ и устройство для его реализации (рис. 2), обеспечивающие стабилизацию за счёт формирования в сигнале управления рулевыми машинами сигнала коррекции. Располагая информационным сигналом о давлении в ТГ, после его сравнения с уставкой давления (минимально допустимым значением давления) формируется суперпозиция сигнала управления и гармонического сигнала коррекции с амплитудой пропорциональной разности давлений. В результате действия модулированного сигналом коррекции сигнала управления существенно уменьшается реакция давления в камере сгорания на увеличение газоприхода ТГ за счёт повышения потребления рабочей жидкости исполнительным механизмом. Это приводит соответственно к уменьшению газоприхода от ТГ, а, следовательно, инвариантности давления в камере сгорания к нерасчётным увеличениям поверхности горения как в случае аномальной работы, так и в случае эксплуатации ТГ при температурах выше минимальной. Тем самым косвенно, с помощью возможностей системы управления и гидросистемы, происходит регулирование давления в камере сгорания ТГ и, как следствие, обеспечивается устойчивость работы привода при сохранении качества переходных процессов в нём за счёт неизменности величины добротности привода, в которую составной частью входит входное давление в РМ.

UrpjMmHTtnfc ДЛЛ«Н< 0

Pit)

Optrjtoi3

Корректирующее звено;

хосц

им:

J Piod

в

xi;=KiqP(t)-PO]

Хвх+Хос

Рисунок 2. ГГИП - газогидравлический источник питания, РМ - рулевая машина, Х„ -сигнал коррекции, Х,кц - сигнал осцилляции, Хвх - сигнал управления, P(t) - текущее значение давления, Ро - стационарное значение давления, RelationalOperator - логический блок «>=», Кк - коэффициент коррекции.

Для иллюстрации работы звена коррекции, на основе ранее созданной математической модели ГГРГТ была построена объединенная математическая модель ГГРП со звеном коррекции и без него.

По результатам моделирования были получены переходные процессы изменения давления в камере сгорания ТГ для обоих вариантов ГГРП со звеном коррекции без регулятора и с регулятором без звена коррекции (рис.3). В качестве возмущающего фактора рассматривается импульсное увеличение площади поверхности горения заряда в 1,75 раза.

Рк- - давление газа при действии звена коррекции, Рб к- давление газа без действия звена

коррекции, Ха - входной сигнал в РМ модулированный сигналом осцилляции, Д57.75 - величина амплитуды прямоугольного импульса прироста поверхности горения.

Как следует из графика, представленного на рис. 3, при использовании звена коррекции давление газа в камере ТГ практически не отличается от стационарного значения (ошибка не превышает 1...2%) в отличие от варианта ГГРП с регулятором давления газа, при котором давление выходит за верхнюю границу допустимого диапазона.

Следует также отметить, что за счёт использования устройства коррекции существенно снижается разброс давления в камере сгорания, формируемый температурной зависимостью работы топлива и настройкой газового регулятора давления, и поддерживается неизменным на минимально допустимом уровне давления в течение всего времени работы ТГ.

Наличие осциллирующего движения органа управления с малой амплитудой одновременно снимает в нагрузке трение, снижая величину нагрузки, действующей на шток РМ, и требуемую для управления мощность.

При дополнительном объёме жидкости, необходимом для компенсации расхода затрачиваемого на воспроизведение осцилляции, из состава ТГ исключается металлоёмкий и сложный в отработке газовый регулятор давления. Поэтому общее увеличение массы газогидравлического источника питания (ГГИП) не ожидается.

Исключение из состава ТГ обеспечивает сокращение объёма испытаний, сроков отработки и повышение надёжности работы, а снижение максимальной величины давления в камере сгорания ТГ позволяет уменьшить массу оболочки корпуса при сохранении требований к прочности, и улучшить энергомассовые показатели ТГ в целом.

В четвертой главе посредством обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений произведено описание процесса запуска вытеснительного источника энергии (ИЭ), а также стационарного участка работы в составе привода с воспроизведением аномальных режимов работы.

Как показали данные экспериментальной отработки ПАД, процессу запуска на участке подъёма давления сопутствует затухающий колебательный процесс со значительным перерегулированием. Механизм этого процесса до настоящего времени не нашёл объяснения.

Отмечено, что частота процесса не носит волновой характер, свойственный газодинамическим процессам, а свойственна механической системе. В тоже время сам процесс происходит на участке изменения давления до значения давления настройки газового клапана, поэтому влияние работы клапана на формирование колебательного процесса следует исключить.

Механическая система, способная возбудить указанные колебания, может быть сформирована гибкой диафрагмой, объёмом бака с рабочей жидкостью (масса), растворённым в жидкости воздушной среды (эквивалент пружины). При этом отмечено, что растворённый в жидкости воздух обладает свойством образовывать воздушный объём в результате коагуляции растворённых в жидкости воздушных пузырьков при длительной эксплуатации (20...25 лет) в составе изделия. Величина воздушного объёма входит в постоянную времени и коэффициент демпфирования

колебательного звена гидро-газо-механической системы «гибкая диафрагма-сжимаемая жидкость-воздушный объём-масса жидкости». Синтезируя параметры, входящие в постоянную времени и коэффициент демпфирования, подобрана комбинация параметров, которая обеспечат приближение с необходимой точностью к реальным процессам запуска ПАД'а.

С учётом степенного закона зависимости скорости горения от давления, уравнения состояния газа в газовой полости вытеснителя, линейной зависимости непроизводительного расхода жидкости от давления и сверхкритического истечения газа через клапан уравнение баланса записывается в виде для Р>Ро'■

Х'Р-г 'г /■ * г ш

где и,- коэффициент чувствительности скорости горения к температуре заряда твёрдого топлива, у - удельный вес топлива, 5 - поверхность горения топлива, V -показатель степени в законе горения топлива, х- коэффициент тепловых потерь газа в объёме бака вытеснителя, Р,- удельная газовая постоянная продуктов сгорания топлива, Тг- температура газа, А - коэффициент истечения газа, ег„- площадь зазора между клапаном и седлом в закрытом состоянии, коэффициент

пропорциональности между проходным сечением клапана и давлением в зоне регулирования.

Для Р<Р0 уравнение баланса прихода и расхода при течении газа через минимальное сечение клапана, образованного его положением на седле, преобразуется к виду:

их.Г.З.Г-ЛК"-Р)Р + А.аа.Р + ^—.^ (8)

х-р,-Тг Л, -Г,, л

Уравнения (7) и (8) описывают процессы, протекающие в газовой полости вытеснительного источника питания (ВИП), до диафрагмы.

Уравнения, описывающие процессы за диафрагмой в полости бака с рабочей жидкостью и воздушной средой, составлены на основании использования уравнений неразрывности (сплошности) потока жидкости, сжатия рабочей жидкости в нагнетательной полости гидросистемы, состояния растворённого воздуха в объёме воздушной среды в жидкости бака

Объёмный расход газа (X в газовой части ГТРП, используется для компенсации расходов на сжатие воздушной среды и вытеснения жидкости из полости бака, в виде:

= (9)

ш

где 50 - площадь диафрагмы, х - перемещение диафрагмы,

(= К„ ■ Рн - утечки в плоских зазорах золотников РМ,

V ііР Р /IV V гіР

+ = 0) - расход на сжатие

Р„ Л " ЯТ сії ЯТ Л Р

воздуха в баке ((« - объём воздушной среды бака до её сжатия, т - масса воздуха в

V. СІР

жидкостной полости бака), <2*ж = —--— (1'ж- объём жидкости в полости бака, ЕЕ (іі

объёмный модуль упругости рабочей жидкости).

После подстановки составляющих расхода уравнение баланса расхода примет

вид:

° а " " [Е Р„) Л

Уравнение нагрузки, действующей на диафрагму, в соответствии с уравнением

баланса сил и учётом инерционности массы жидкости У ^ имеет вид:

£

(Р „и_г г.к А а-1-уж ¿дж <Ь а-Ьух-Бп^х КГ-Р„)-Л1}-СВ -Х + КВТ • — +--Т~-Св -х + квг —Т +--ТГ V1 и

Л g Л Л g л

где а = 1,1 -коэффициент количества движения, не зависящий от времени, Ь -

см

полный ход диафрагмы до полного вытеснения жидкости из бака, g = 980—т--

с

кГ

ускорение свободного падения, уж =0,85 10"5—- - удельный вес рабочей жидкости,

см

Сн - суммарная жёсткость диафрагмы и воздушной пружины (величина, определяемая в ходе моделирования), Квт- коэффициент вязкого трения (определяется течением жидкости в плоском зазоре золотников РМ).

После использования преобразований Лапласа для уравнений описывающих процессы, протекающие в газовой и гидравлической частях ГГРП, построим обобщённую математическую модель газовой и гидравлической частей ГГРП.

Результаты моделирования процессов в обобщённой модели газовой и гидравлической частей ГГРП представлены на рис. 4.

запуске ГГРП.

Как следует из графика рис.4, процесс запуска ГГРП сопровождается затухающим колебательным процессом, обусловленным взаимодействием массы жидкости бака, гидравлической и газовой пружин. Затухание процесса происходит по мере сжатия газового объёма при увеличении давления и при достижении давления настройки газового клапана практически прекращается. Высокая частота изменения давления нагнетания фильтруется газовым объёмом бака и камеры сгорания и не находит отражение в кривой давления газа (гладкая экспонента в характере роста давления газа).

Достоверность разработанной модели ГГРП подтверждена представленными на рис.5 переходными процессами участка запуска, полученными в результате моделирования и эксперимента одного из образцов ГГП с данными соответствующими данным математического моделирования, представленных выше.

Рис. 5 Экспериментальный участок и участок моделирования процесса запуска ГГП: Ргм, Рнм - давление в газовой и гидравлической полостях, полученные на модели, Ргэ, Рнэ - давление в газовой и гидравлической полостях, полученные в эксперименте. Математическая модель ГГРП, дополненная блоками разгерметизации, РМ и нагрузки, позволяющая анализировать процессы в ГГП при действии возмущений различной природы в приводе, представлена на рис. 6.

Рагдегтейга^а тетЬгапи Ьака

Огт+СЭу! (ИМ I №дгигка)

Сгтад Р

Ка2дегтеигаг1а д1(1готад15{гаП

ЯагдегтеК2аг1а (ЛайадтП

Вак, сНа'гадта I уо2йизЬпа1а рги]1па

Рд

рЬ |5соре8

вагону Иарап

У=150стЗ

Рис. 6 Математическая модель, дополненная блоками разгерметизации, РМ и нагрузки

Результаты натурных испытаний привода в составе головного изделия, в ходе которых зафиксирован аномальный режим работы при разгерметизации гидравлической магистрали на 1с и подвижной диафрагмы бака после опорожнения рабочей жидкости на 11с, воспроизведены с использованием математической модели и представлены на рис. 7.

Рис. 7 Результаты эксперимента и моделирования P=f(t) при разгерметизации гидравлической магистрали привода на 1с и диафрагмы бака на 11с:

-----экспериментальные данные,-- данные моделирования

Анализ результатов моделирования и эксперимента подтвердил адекватность описания математической моделью физических процессов, протекающих в приводе с достаточной для инженерных расчётов точностью. При этом полученные в ходе моделирования проходные сечения, образовавшиеся при разгерметизации гидромагистрали (fm=0.032см2) и диафрагмы (ffl=0.06cM2) подтверждены результатами натурного моделирования.

Разработанная математическая модель для анализа переходных процессов выхода на режим источника питания и случаев его аномальной работы достоверна и может быть использована для анализа переходных процессов и стационарных режимов работы источника питания в составе газогидравлического привода.

В пятой главе представлена процедура проведения сравнительной оценки энергетических характеристик ИЭ на примере аксиально-поршневого и вытеснительного агрегатов при введении в алгоритм процедуры нового показателя: совпадения переходных процессов изменения давления в источнике энергии в момент движения РМ с максимальной скоростью при действии полной нагрузки и их остановки.

Впервые предлагается ввести в процедуру сравнительной оценки энергетических характеристик показатель совпадения переходных процессов в энергетическом тракте сравниваемых приводов. Только в такой постановке задача сравнения становится корректной.

Для реализации предлагаемой процедуры используются математические модели сравниваемых приводов и оцениваются переходные процессы на штатную работу приводов, добиваются их совпадения за счет вариации параметров ТГ, и только при их совпадении производится сравнительная оценка энергетических параметров. После проведённой оценки, области существования приводов минимальной массы в плоскости параметров «мощность-время работы» должны быть подвергнуты корректировке (рис.8).

Рис. 8 Зависимость при различных значениях интегрального хода К/ штока с учётом

корректировки границы для ВИП: ВИП - вытеснительный источник питания, АПМИА - аксиально-поршневой мотор-насосный агрегат, /-время работы, А'- мощность привода.

Эффективность предложенной методики проиллюстрирована расчётами для двух образцов газогидравлического привода, используемых в составе головных изделий, эксплуатируемых в настоящее время.

Предлагаемая методика носит общий характер и вполне применима к другим парам сопоставляемых приводов не только газогидравлического типа.

Основные выводы и результаты работы

1. Предложено для расчёта запаса рабочей жидкости в баке вытеснительного источника энергии использовать более полный набор факторов влияния, включающих зависимость свойств рабочей жидкости и заряда ТГ от давления и температуры эксплуатации, взаимодействия параметров газового регулятора давления, внутрибаллистических характеристик заряда с режимами работы рулевых машин.

2. Разработана методика парирования возмущений, характерных для работы ТГ, средствами системы управления и рулевой машины привода. Предложенное звено коррекции давления газа в ТГ обеспечивает стабилизацию давления в случаях нерасчётного превышения газоприхода от увеличения поверхности горения заряда, сохраняя при этом заданные показатели устойчивости и качества работы привода.

3. Использования звена коррекции, стабилизирующего давление, эффективно также для поддержания давления на допустимом минимальном уровне при эксплуатации заряда ТГ в широком температурном диапазоне. Тем самым обеспечиваются минимальные массовые показатели самого заряда, и исключается необходимость применения в составе ТГ газового регулятора давления - устройства, требующего на практике длительной автономной отработки и сложной защиты от действия высокотемпературного газа на малоразмерные проходные сечения чувствительного элемента регулятора. Способ коррекции давления и устройство для его реализации защищены патентом РФ.

4. На основе дифференциальных уравнений, описывающих работу источника энергии при его запуске и на стационарном участке в составе рулевого привода, разработана математическая модель, позволяющая анализировать поведение параметров привода на переходных режимах работы. В результате решения с использованием математической модели задачи запуска источника энергии подтверждены, полученные в ходе экспериментальной отработки, процессы, связанные с затухающим колебательным изменением давления нагнетания рабочей жидкости, обусловленным взаимодействием в газогидравлической части элементов и свойств конструкции: массы жидкости в баке, растворённой в жидкости газовой среды, механической жёсткости гибкого диафрагменного узла.

С использованием полной математической модели привода решены задачи идентификации источников возмущения, подтверждённые экспериментальными данными, связанными с действиями в приводе аномальных возмущающих факторов: разгерметизации магистрали нагнетания и связанного с разгерметизацией прорыв гибкой диафрагмы после нерасчётного опорожнения рабочей жидкости из бака источника энергии. Математическая модель нашла применение в процедуре идентификации источников аномальной работы, встретившихся в ходе отработки приводов, и позволила сократить сроки разработки.

5. Разработана уточнённая методика альтернативного выбора источников энергии газогидравлических приводов, учитывающая реакцию давления на действие ступенчатого потребления рабочей жидкости в РМ при реализации максимальной скорости движения нагруженных органов управления ЛА.

6. Учёт реакции давления на штатное возмущение при рассмотрении альтернативных вариантов позволяет расширить область применения приводов минимальной массы с вытеснительным источником питания, представленную в плоскости параметров «мощность-время работы». В рассмотренном примере альтернативного выбора источника питания из двух вариантов источников питания, состоящих из ТГ+АПМНА и ТГ+Выт, граница области применения привода с вытеснительным источником переместилась на 10..12% в область, занимаемую приводом с АПМНА до использования предложенной методики.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Евстратов, Д.И. Твёрдотопливный газогенератор с заданным расположением нулей передаточной функции / Д. И. Евстратов, А.Я. Лащёв,

В.И. Лапабеков. Патент на полезную модель № 119811.

2. Евстратов, Д.И. Способ формирования управления газогидравлическим рулевым приводом и устройство для его реализации / Д. И. Евстратов, А.Я. Лащёв, В.И. Лалабеков, Е.А. Шмачков. Положительное решение по заявке на изобретение № 2012112110.

3. Евстратов, Д.И. Результаты математического моделирования участка выхода на режим газогидравлического преобразователя энергии рулевого

привода / Д.И. Евстратов// Труды МАИ. - 2012. - №54.

\\

4. Евстратов, Д.И.. Методика расчёта объёма рабочей жидкости в пороховом аккумуляторе давления / Д.И. Евстратов, В.И. Лалабеков / Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов: Сборник докладов IX научно-технической конференции. Москва. МАИ. июнь 2012 г.-М.: МАИ-ПРИНТ, 2012. С. 219-224.

5. Евстратов, Д.И., Коррекция положения нулей и полюсов передаточной функции энергетического тракта газогидравлического рулевого привода / Д.И. Евстратов, В.И. Лалабеков, А.Я Лашев / Сборник Тульского Государственного Университета «Технические Науки». Вып. 5, Ч. l.-Тула: ТулГУ, 2011. С. 327-331.

6. Евстратов, Д.И., Сравнительная оценка источников питания энергетического тракта газогидравлического привода с использованием динамического критерия / Д.И. Евстратов, A.A. Кабешкин, В.И Лалабеков, Е.А. Шмачков и др. // Труды МИТ. -2012 - Том 12.

7. Евстратов, Д. И., Сравнительный расчёт массовых показателей элементов энергетического тракта газогидравлического привода органов управления летательного аппарата / Д.И Евстратов, В.И Лалабеков, С.Л. Самсонович // Вестник МАИ.-2013 - № 3 -Том 29.

Подписано в печать: 21.10.2013 Тираж: 70 экз. Заказ № 996 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 vvwvv.reglel.ru

Государственное образовательное учреяедение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

На правах рукописи

04201364791

Евстратов Дмитрий Игоревич

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИЛОВОГО ТРАКТА ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

д.т.н., Лалабеков Валентин Иванович,

ст. научн. сотрудник

Москва 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 5

1. ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР - ПЕРВИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ГАЗОВОЙ ЭНЕРГИИ ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ РУЛЕВЫХ ПРИВОДОВ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЛА..................................................................... 22

1.1 Схемы и основные параметры газогидравлических приводов, в которых используется ТГ................................................. 22

1.2 Порядок разработки привода............................................. 26

1.3 Анализ схемно-конструктивного исполнения элементов ГТРП

и расчёт основных характеристик.................................................... 29

1.3.1. Твердотопливный газогенератор........................................ 29

1.3.2. Статические характеристики ТГ......................................... 35

1.3.3. Динамические режимы работы ТГ..................................... 38

1.3.4 Газогидравлические преобразователи энергии.

Совместная работа ТГ с ГГПЭ............................................ 39

Выводы к главе 1..................................................................................................... 44

2. МЕТОДИКА РАСЧЁТА ОБЪЁМА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКОМ ИСТОЧНИКЕ ПИТАНИЯ ВЫТЕСНИТЕЛЬНОГО ТИПА....................................................................... 45

2.1 Традиционно принятый метод расчета объёма вытеснителя ПАД...................................................................................................... 46

2.2 Расчет объёма вытеснителя ПАД с учетом изменения вязкости рабочей жидкости.............................................................................. 48

2.3 Расчет объёма вытеснителя ПАД с учетом изменения температуры рабочей жидкости....................................................... 49

2.4 Расчет объёма вытеснителя ПАД с учетом изменения максимального давления в камере сгорания ТГ............................. 49

2.5 Сравнение традиционной и уточненной методик расчета

объёма вытеснителя ПАД................................................................. 53

Выводы к главе 2................................................................................................. 59

3. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ ГГРП И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ................................................... 60

3.1. Преимущества и недостатки ТГ как первичного источника газовой энергии.................................................................................. 60

3.2. Способ стабилизации давления газа в камере ТГ и устройство для его реализации............................................................................ 61

3.3. Построение математической модели газогидравлического источника питания вытеснительного типа..................................... 65

3.3.1. Математическая модель газогидравлического источника питания............................................................... 65

3.3.2. Математическая модель рулевой машины........................ 69

3.3.3. Математическая модель нагрузки...................................... 73

3.4. Исследование характеристик варианта ГТРП со звеном коррекции........................................................................................... 77

Выводы к главе 3.................................................................................................... 93

4. ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫХОДА НА РЕЖИМ ВЫТЕСНИТЕЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ, ОСОБЕННОСТИ ЗАПУСКА, АНОМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ..................................... 95

4.1. Математическая модель участка выхода на режим ГГП............... 95

4.2. Результаты моделирования............................................................... 99

4.3. Исследование аномальных режимов работы привода................... 105

Выводы к главе 4................................................................................................. НО

5. АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТРАКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЦЕНКИ ЕГО ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ГГРП........................................................................... 111

5.1. Описание работы газогидравлического привода с АПМНА общей системой дифференциальных уравнений с учётом источника энергии............................................................................. 117

5.1.1. Дифференциальные уравнения, описывающие работу ТГ-АПМНА.......................................................................... 117

5.1.2. Уравнения, описывающие работу РМ........................................ 119

5.1.3. Уравнение баланса сил.............................................................. 120

5.1.4 Уравнение расхода жидкости в РМ.................................... 120

5.2. Построение математической модели газогидравлического вытеснительного источника питания............................................................... 122

5.3. Сравнительная оценка энергомассового показателя исследуемых приводов...................................................................... 124

Выводы к главе 5...................................................................................... 129

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................ 131

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................. 134

ВВЕДЕНИЕ

Привод летательного аппарата (ЛА) является элементом, в котором маломощный электрический сигнал системы управления (СУ) преобразуется в пропорциональное, с усилением мощности, механическое воздействие на орган управления ЛА. Усиление мощности обеспечивается в энергетическом тракте привода входящим в его состав бортовым источником питания, массовые показатели которого по данным работы [1] для газогидравлических приводов составляют ~ 50% от общей массы привода.

Требования к высокой плотности компоновки элементов автоматики внутри отсеков ЛА определяют необходимость минимизации массогабаритных характеристик привода, в том числе, источника питания энергетического тракта.

Так как для ЛА масса привода является пассивной массой, которая, в совокупности с другими элементами, определяет массу полезной нагрузки, то снижение массы источника питания за счёт снижения энергозатрат на управление обеспечит повышение эффективности ЛА.

В связи с необходимостью повышения эффективности ЛА (увеличения дальности, полезной нагрузки, повышения боеготовности) актуальна задача снижения массы, габаритов, времени готовности к эксплуатации входящих в его состав элементов, в том числе и приводов органов управления.

Особенно велика «цена» массы привода на последних ступенях ракеты[2].

Численное значение приобретённой дальности при снижении на 1 кг пассивной массы по ступеням для одного из образца 4-х ступенчатой баллистической ракеты по данным работы [2] представлено в таблице 1.

Таблица 1

№ ступени ракеты 1 2 3 4

Приобретённая дальность, км. 0,8 2 5 10

Как следует из таблицы 1, снижение пассивной массы на 1 кг для четвёртой ступени обеспечивает приобретение дальности в 10 км.

Следует отметить, что с массогабаритными характеристиками элементов ЛА хорошо коррелируются такие важные показатели, как компонуемость и стоимость разработки.

Так, габаритные размеры, которыми определяется плотность компоновки элементов в ограниченных объёмах ЛА, связаны с массой в первом приближении прямой зависимостью. Однако аналитическое выражение такой зависимостью не однозначно и помимо многочисленных, не поддающихся учёту факторов (например, требования к унификации элементной базы, несовершенство методов проектирования и т. д.), зачастую зависит от субъективных качеств конструктора, выполняющего разработку.

В тоже время, стоимость элементов в какой-то мере может быть оценена по массовому показателю с учётом стоимости базовой конструкции аналога.

Важнейшим показателем привода, характеризующим массовое совершенство элементов ЛА, является Э - отношение произведения мощности N на время работы I к массе конструкции т. Этот показатель выражает собой работу А произведённую единицей массы конструкции:

т т

Помимо массовых показателей существенную роль в оценке эффективности ЛА играет боеготовность, т. е. время готовности элемента к началу эксплуатации. Боеготовность ЛА характеризуется временем достижения заданных энергетических показателей, в том числе и привода, к

моменту начала его эксплуатации - реализации приводом командного сигнала СУ. Для привода этот показатель означает время достижения заданной выходной мощности после запуска источника энергии.

Минимизация боеготовности связана со знанием сложных нестационарных физических процессов, протекающих в источниках энергии (аккумуляторах, твердотопливных газогенераторах, энергоблоках, составленных из источника и преобразователя энергии) и решением динамической задачи выхода на режим заданной мощности до момента начала эксплуатации.

В работе [3] для определённого класса ЛА обосновано при решении задач управления применение газогидравлических приводов с использованием в энергетическом тракте твёрдотопливного газогенератора (ТГ) с преобразователем вытеснительного типа - источника энергии привода, имеющего наилучшие энергомассовые показатели в сравнении с другими типами и видами приводов. Представлены проектные методики, позволяющие осуществить на этапе создания приводов перспективных ЛА сокращение энергетических затрат в источнике питания и, как следствие, улучшить их энергомассовые характеристики.

Данная работа является продолжением поиска и реализации новых путей совершенствования процесса проектирования газогидравлического рулевого привода (ГТРП) в плане улучшения его энергомассовых показателей, надёжности управления, боеготовности — повышения эффективности ЛА.

В дальнейшем развитии существующих проектных методик, обеспечивающих создание ГГРП, обладающего минимальными энергетическими потерями в силовом тракте привода, повышенной боеготовностью и надёжностью, состоит цель настоящей работы.

Решению задач, связанных с вопросами энергомассового совершенствования ГТРП, посвящено ряд публикаций, представленных в

монографиях, журналах и материалах конференций [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7] авторов Боровского Э.В., Гладкова И.М., Лалабекова В.И., Мухамедова B.C., Шмачкова Е.А., Полковникова В.А., Прилипова A.B., Неймана В.Г.

Так работа [1] посвящена определению массы комплекта привода для баллистических ракет с ракетными двигателями на твёрдом топливе в зависимости от мощности и работы. В ней, для проведения проектных работ на ранних этапах разработки получены с использованием статистического материала аналитические зависимости для определения массы составных частей привода: бортовых источников энергии, устройств, преобразующих энергию, рулевых машин - исполнительных механизмов команд системы управления. Предложена по заданным значениям выходной мощности и времени работы для альтернативного выбора типа привода методика построения областей применимости того или иного привода, позволяющая по заданным значениям мощности и времени работы осуществить выбор привода, располагающего минимальной массой. Следует отметить, что границы, образующие области применения, требуют постоянной корректировки в связи необходимостью уточнения значений коэффициентов, входящих в зависимости масс приводов от мощности и времени работы, в результате появления более совершенных методов проектирования элементов приводов и материальной базы.

В работе [2] рассмотрены приводы органов управления, включая бортовые источники энергии, преобразователи энергии, рулевые машины. Проведён анализ разработанных конструкций в процессе их развития и совершенствования. Предложена методика определения массовых характеристик таких устройств на различных этапах проектирования. Дана уточнённая методика определения массы исполнительных устройств с учётом основных проектных параметров и предварительных конструктивных решений. Приведён анализ путей энергомассового совершенствования приводов ОУ с использованием параметрической оптимизации. Показано,

что выбор оптимальных значений рабочих параметров позволяет сократить потери в энергетическом канале, обеспечив при этом улучшение энергомассового показателя привода.

Разработке методики расчёта газогидравлического источника питания рулевого привода управления перспективным органом ЛА - поворотным соплом путём построения эпюры сопряжения располагаемой и потребной мощностей посвящена работа [3]. В ней автор, уточняя ранее разработанные методы проектирования за счёт более полного использования факторов эксплуатации, влияющих на энергомассовые характеристики приводов, решает задачу сокращения энергетических потерь в силовом тракте привода, обеспечивая приводу энергомассовое совершенствование.

В работе [4] обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований и проведён анализ совместной работы системы твердотопливный газогенератор (ТГ) — аксиально-поршневой мотор-насосный агрегат (АПМНА). Авторами предлагается методика проектирования и экспериментальной отработки указанного бортового источника питания. Выбрана и обоснована схема источника питания, даны особенности его работы в составе привода совместно с органом управления, показаны основные преимущества и недостатки в сравнении с другими типами источников питания. Показано, что при работе в составе привода ТГ и АПМНА представляют собой энергоблок постоянного давления с минимальным разбросом внутрибаллистических характеристик ТГ.

Изложению вопросов проектирования автономных силовых систем управления мобильными объектами, обладающих высокой энергетической эффективностью, посвящена работа [5]. Дано определение энергетической эффективности автономных приводных систем управления и её критериальная оценка. В работе представлен комплексный подход к решению проблемы повышения энергетической эффективности автономных приводных систем управления на основе исследования процессов

с < \

преобразования энергии, разработки методов и средств, направленных на снижение энергозатрат за счёт формирования структур, схем и конструктивных решений исполнительных механизмов, источников питания, а также применения энергосберегающих алгоритмов управления. Дан анализ путей энергомассового совершенствования приводов органов управления с использованием методов параметрической оптимизации.

В работе [6] изложена теория, методы расчёта и выбор рациональных конструктивных и энергетических параметров газо-гидравлических приводов с применением в их составе источника газовой энергии - твёрдотопливного газогенератора. Дан анализ характеристик приводов с учётом динамики источников энергии. Приведены примеры расчёта основных характеристик.

В работе [7] изложены основы теории предельных возможностей следящих приводов, которая позволяет анализировать движение объектов управления с учётом характеристик энергетического канала сервоприводов и производить синтез их исполнительных механизмов, гарантирующий выполнение приводом требуемого закона движения. При этом предполагается инвариантность входных параметров, формируемых в энергетическом канале, от работы исполнительного механизма.

Однако вопросам взаимозависимости параметров энергетического тракта от работы исполнительного механизма и влияния их изменения на выполнение задач управления и энергомассовые показатели приводов в технической литературе представлено не достаточно.

Исключение представляет работа [8], в которой показано, что система гидропитания может оказывать существенное влияние на характеристики гидроприводов. На примере электрогидравлического привода с насосом переменной производительности исследованы при взаимодействии энергетического тракта и канала управления незатухающие колебания давления, ухудшающие качество гидропривода и его надёжность. Автором предложены рекомендации по обеспечению устойчивой работы системы

гидропитания и её минимального влияния на динамические характеристики. Тем не менее, вопросы, связанные с энергомассовыми показателями энергетического тракта в аспекте их взаимосвязи с динамическими возможностями привода, в этой работе не рассмотрены.

В приведённых работах, предлагаемые методики построения областей применения для различных типов приводов и источников питания не учитывают того факта, что энергетические показатели источников питания в период движения рулевых машин (РМ) снижаются по своим значениям, ухудшая динамику приводов. Этот важный момент требует детального исследования вопроса, связанного с возможностью коррекции энергетических показателей источников питания и областей их применения при безусловном совпадении переходных процессов в энергосистеме сравниваемых приводов. Создание уточнённой методики, позволяющей с большей достоверностью выбрать источник питания ГТРП минимальной массы, позволит на этапе проектирования более точно определиться с составом привода.

Кроме того, в рассмотренных работах не исследованы вопросы для газогидравлических приводов с ТГ, связанные с мерами стабилизации �