Комаров Ю.Ю. Проектирование и изготовление аэрокосмических аппаратов

Подождите немного. Документ загружается.

стоимости и цены.

Более высокая цена изделия для потребителя устанавливается при усло-

вии, что это изделие принципиально более высокого технического уровня и

изготовлено производителем с применением новых технологических про-

цессов.

На качество изделия, на их стабильную реализацию и конкурентоспо-

собность также влияют параметры, определяющие проведение сертифика-

ции, вследствие чего данные показатели должны учитываться и контроли-

роваться по всей цепи жизненного цикла: поставщик

изготовитель

потребитель.

Иначе говоря, изделие должно быть сертификатопригодным, начиная

с параметров, закладываемых в техническое задание. Сертификатопри-

годность — свойство изделия, приобретённое в процессе его разработки,

создания и внедрения с учётом требований нормативов, стандартов, ди-

ректив и правил ЕЭК ООН, а также конкретных условий потребителей;

оно оценивается на всех этапах жизненного цикла коэффициентом сер-

тификатопригодности

, который должен быть равен 1 или стремиться к

этому значению. Коэффициент сертификатопригодности определяется по

формуле

Р. ЕЭК

АТТ. ЕЭК

ТР. ЕЭК

где К

ТР ЕЭК

– общее количество требований директив и правил ЕЭК ООН,

нормативов и стандартов для данного изделия; К

Р ЕЭК

– количество реа-

лизованных требований директив и правил ЕЭК ООН, нормативов и стан-

дартов для данного изделия;

АТТ ЕЭК

– количество аттестованных требо-

ваний директив и правил ЕЭК ООН, нормативов и стандартов для данного

изделия.

Разработка, создание и внедрение изделия могут быть целесообразными

только при условии

Зная значение данного коэффициента, поставщик, изготовитель и по-

требитель могут значительно снизить степень риска использования своих

денежных средств, затрачиваемых на разработку, создание, внедрение и ре-

ализацию изделия, тем самым увеличивая вероятность получения большей

прибыли. От этого в конечном счете выигрывает государство, в котором

производится это изделие.

Библиографический список

1. Шадрин А. Д. Менеджмент качества. От основ к практике – М.: ООО “НТК “Трек”,

2004.

2. Версан В. Г. Интеграция управления качеством продукции. Новые возможности. –

М.: Стандарты, 1994.

3. Кричевский С. Ю. Планирование качества продукции. – М.: Экономика, 1990.

4. Карлик Е., Демиденко Д. О. О затратах на повышение качества продукции. – М.:

Экономика, 1986.

5. Крылова Г. Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для

вузов. – М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998.

6. Сергеев А. Г., Латышев М. В. Сертификация: Учебное пособие для студентов вузов.

– М.: Издательская корпорация “Логос”, 1999.

А. В. Макаренко, А. В. Прилипов

Московский авиационный институт (государственный технический университет)

АВТОНОМНЫЙ ПРИВОД НА ОСНОВЕ РОТОРНО-ВОЛНОВОГО

ДВИГАТЕЛЯ

В современных системах управления летательными аппаратами и

устройствах робототехники широкое применение получили автономные

пневматические приводы, т.е. приводы с пневматическим (газовым) источ-

ником энергии.

Функциональная схема такого автономного пневматического привода

показана на рис. 1, где обозначено: ИСГ – источник сжатого газа; АПМ

– агрегаты пневмомагистрали; ПСУ – преобразующее и суммирующее

устройство; УМ – усилитель мощности; ЭМП – электромеханический пре-

образователь; ПРУ – пневматическое распределительное устройство; ПД

– пневматический двигатель; МП – механическая передача; ПОС – по-

тенциометр обратной связи. Каждый из обозначенных элементов привода

является функционально завершенным.

Задача привода — преобразование входного сигнала

вх

в перемещение

выходного вала

. На схеме обозначены промежуточные координаты:

– сигнал ошибки контура привода; - ток управления обмоток ЭМП;

- угол отклонения якоря ЭМП; - расходы в полости пневматического

двигателя;

– угол поворота выходного вала;

ос

– напряжение обратной

связи. Энергетический канал характеризуется двумя переменными:

–

давление на входе в привод и

– давление в баллоне.

Рис. 1. Функциональная схема автономного привода

Различие между типами пневматического привода определяется свой-

ствами пневматического двигателя, свойствами распределительного уст-

ройства и используемым в приводе источником энергии.

Вышеперечисленные недостатки отсутствуют в относительно недавно

появившемся патенте РФ на роторно-волновой двигатель (рис. 2) — объем-

ную прямоточную машину, воспроизводящую последовательность работы

газотурбинного двигателя. В конструкции двигателя совершенно устране-

но возвратно-поступательное движение рабочих органов, ротор полностью

уравновешен и вращается с постоянной угловой скоростью.

Рис. 2. Роторно-волновой двигатель

Рабочее тело, как и в турбине, движется вдоль оси двигателя: траек-

тория движения - винтовая линия. В конструкции отсутствует вредное

пространство, ограничивающее рост степени сжатия рабочего тела. Из-за

отсутствия уплотнительных элементов и, соответственно, трения в про-

точной части снимаются ограничения по ресурсу и числам оборотов дви-

гателя. Рабочий процесс допускает произвольно изменять степень сжатия

и расширения рабочего тела; без дополнительных регулировок и останов-

ки двигателя осуществлять переход на любой сорт топлива. Оригиналь-

ная кинематическая схема и прогрессивный рабочий процесс роторного

двигателя позволяет собрать в одной конструкции только положительные

стороны всех типов двигателей внутреннего сгорания. В основе же ки-

нематики роторно-волнового двигателя лежит сферический механизм, где

оси его основных деталей пересекаются в одном месте - центре вообража-

емой сферы. Роторно-волновой двигатель содержит ротор, установленный

внутри корпуса, имеющего впускное и выпускное окна, камеру сгорания,

компрессорный и расширительный отсеки.

Ротор 1 и вал отбора мощности 3 соединяются между собой в центре

двигателя шарниром Гука 4, который можно назвать шарниром равных

угловых скоростей (механический КПД широко используемых в технике

шарниров равных угловых скоростей очень высок и колеблется при малых

углах качания от 99 до 99,5 %). Необходимое же ротору “дополнительное”

обкатывание по внутренним огибающим корпуса задается вспомогатель-

ным устройством - так называемым “генератором волн”. Его основной

элемент - вращающийся на основном валу эксцентрик 5, с приводом через

блок шестерен 6 все от того же вала. Эксцентрик наклоняя ротор от 3 до

6 градусов, обеспечивает угловое качание сечениям ротора в пределах от

12 до 24 градусов. В такой комплектации расчетный механический КПД

двигателя составит невиданную цифру - 97 %. Рабочий процесс для каме-

ры постоянного горения позволяет, не останавливая двигатель, подавать в

него любой вид жидкого, газообразного или даже твердого распыленного

топлива, полностью стирая грани между турбинами, дизельными и кар-

бюраторными двигателями. К недостаткам роторно-волнового двигателя в

качестве исполнительного механизма автономного привода можно отнести

то, что он нереверсивный, нерегулируемый и выходные параметры момен-

та М и скорости вращения выходного вала

не соответствует значениям

для приводных механизмов многих технических устройств.

Разработанный автономный привод на основе роторно-волнового дви-

гателя состоит из блока управления 1 (рис. 3), непосредственно управляю-

щего и корректирующего работу привода, роторно-волнового двигателя 2,

шариковолновой передачи 3, выступающей в роли редуктора и опорного

элемента, потенциометрического датчика обратной связи 4.

Рис. 3. Общий вид автономного привода

На общем виде автономного привода показаны следующие сечения: I–I

– продольное сечение шариковолновой передачи (см. ниже, рис. 5), II-II

– продольное сечение камеры сгорания роторно-волнового двигателя при

вращении ротора по часовой стрелке (рис. 4); III-III - продольное сече-

ние камеры сгорания роторно-волнового двигателя при вращении ротора

против часовой стрелки (рис. 4). Блок управления выполнен в виде двух

электропневмоклапанов 5 и 6, один из которых соединен с клапанами 7 и

8 в отсеках сжатия и расширения, а второй соединен с форсунками 9, 10,

11, 12 в камере сгорания, и регулятора давления 13, соединенного с воз-

духозаборником 14 с одной стороны и электропневмоклапанами с другой.

Электропневмоклапаны 5 и 6 и регулятор давления 13 образуют газорас-

пределительное устройство.

Вал 15 роторно-волнового двигателя 2 имеет три точки опоры: две из

которых - шариковолновые передачи 3, размещенные по обе стороны вала

15, одновременно являющиеся редукторами, и третья - шарнир равных уг-

ловых скоростей 16. На валу ротора имеется эксцентрик 17, являющийся

генератором волн. Также на вал ротора посажен потенциометр 4, крепя-

щийся к корпусу привода 18 посредством винтового соединения. Потен-

циометр и вал роторно-волнового двигателя соединены с помощью муфты.

В конструкции привода также присутствует воздухозаборник 14 для пита-

ния привода воздухом.

В роторно-волновом двигателе отсеки сжатия и расширения выполне-

ны в виде одинаковых конусов, обращенных вершинами друг к другу и

имеющих винтовую навивку.

В камере сгорания (см. рис. 4), выполненной в виде тора, установлены

две инициирующие свечи и четыре форсунки, причем пары форсунок и со-

Рис. 4. Камера сгорания

ответствующие каждой паре инициирующие свечи, установленные по ходу

движения газа в камере сгорания, расположены ближе к отсекам сжатия и

расширения симметрично относительно центра. Такое расположение све-

чей объясняется необходимостью обеспечить реверс автономного привода.

Форсунки 9 и 10, через которые осуществляется подача топлива и воздуха

в камеру сгорания и инициирующая свеча 19, осуществляющая поджига-

ние топливно-воздушной смеси, обеспечивают вращения выходного вала

привода в одном направлении, а форсунки 11 и 12 и инициирующая све-

ча 20 — вращения в противоположном направлении. В отсеках сжатия и

расширения роторно-волнового двигателя установлены два клапана 7 и

8, расположенных в вершинах конусов, каждый из которых, соединен с

трубкой воздухозаборника 14 и выхлопной трубкой. Клапаны управляют-

ся таким образом, чтобы обеспечивать подачу или сброс газа в нужный

момент в процессе цикла работы привода. Зажигание свечей в камере сго-

рания происходит посредством электрического импульса, поступающего

от блока управления 1 по проводам.

Рис. 5. Разрез шариковолновой передачи

Шариковолновая передача 3 (рис. 5) состоит из волнообразователя 21,

сепаратора 22, жесткого колеса 23, шариков 24. Ведущим звеном является

волнообразователь с двумя дисками: жесткое колесо заторможено, выход-

ным звеном служит сепаратор. Шарики в сепараторе расположены в два

ряда.

Описание автономного привода представим в виде принципиальной схе-

мы (рис. 6), в которой для удобства рассматривается только один контур

управления [3]. Элементы принципиальной схемы привода рассмотрим по-

следовательно по контуру.

Рис. 6. Принципиальная схема автономного привода

Регулятор давления

РД

рб

Передаточная функция регулятора давления

РД

Релейный элемент и электропневмоклапан. В зависимости от величины

рассогласования

определяют величину площади проходного сечения

электропневмоклапана

кл

по уравнению следующего вида:

КЛ

при

ОТП

КЛ КЛ

Здесь U

СР

– напряжение срабатывания электропневмоклапана;

ОТП

– на-

пряжение отпускания электропневмоклапана.

Запаздывание

учитывает время нарастания тока в обмотке до вели-

чины тока срабатывания, время переброса клапана из одного положения в

другое.

Передаточная функция электропневмоклапана

ЭПК

ВХ КЛ

ДР КЛ

где Т

КЛ

– постоянная времени электропневмоклапана.

Роторно-волновой двигатель

ДВ

СР

ВХ

СЖ

ВЫХ

) S

где К

СЖ

– коэффициент сжатия (учитывает сжатие газа перед попаданием

в камеру сгорания и увеличение давления газа после впрыска топлива);

– сила, развиваемая ротором двигателя при его вращении; – перепад

давления газа, создающий крутящий момент;

– суммарная эффективная

площадь витков, на которые действует газ;

СР

– средний радиус ротора

роторно-волнового двигателя.

Передаточная функция двигателя

ДВ

ВХ

ДВ

Редуктор

ДВ

Потенциометр. Является датчиком обратной связи, необходим для обеспе-

чения и контроля режима управления двигателем.

Усилитель мощности. Вырабатывает сигнал рассогласования между задан-

ным (опорным) напряжением

ВХ

и напряжением на зажимах потенциомет-

ра

ВХ

Кроме того, усилитель мощности необходим для управления релейным

элементом и преобразованием напряжения

в ток.

Передаточная функция усилителя мощности

УМ

У У У

где

– коэффициент усиления усилителя мощности;

– соответственно активное и индуктивное сопротивление обмоток.

Уравнения силовой части привода:

ДВ

АД

ДВ

АД

Здесь

АД

– момент двигателя с учетом жесткости; – момент нагрузки;

ДВ

– момент инерции двигателя; – момент инерции нагрузки; –

жесткость редуктора;

– передаточное число редуктора.

На основании приведённых выше уравнений составим полную струк-

турную схему автономного привода (рис. 7).

Рис. 7. Структурная схема автономного привода

В процессе работы была проведена модернизация схемы двигателя, в

результате которой двигатель стал реверсивным и регулируемым. Кроме

того, опоры вращения ротора выполнены с телами качения, которые одно-

временно являются элементами редуктора, что позволило дополнительно

сократить габариты исполнительного механизма.

Библиографический список

1. Лалабеков В.И. Конспект лекций. – М.: Изд-во МАИ, 2004.

2. Седунов И.П. Роторно-волновой двигатель, Патент RU, №2155272, 1999.

3. Матвеев Г.А. Теплотехника. – М.: Высшая школа, 1981.

Н. И. Зурабьян

Московский авиационный институт (государственный технический университет)

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ОБЛИКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

КРЫЛАТОЙ РАКЕТЫ СРЕДНЕЙ ДАЛЬНОСТИ КЛАССА

“ВОЗДУХ-ПОВЕРХНОСТЬ”

В последние 20-25 лет в мире ведутся активные разработки в направ-

лении создания так называемого высокоточного оружия (ВТО). Номенкла-

тура целей для ВТО достаточно широка: от прочных укрытий и промыш-

ленных сооружений до площадных легко уязвимых целей.

Существующее ВТО можно условно разделить на два типа:

ближнего действия – дальность пуска до 25 км,

дальнего действия – дальность пуска от 1000 км.

При преодолении ПВО использование ракет первого типа связано с

большими потерями носителей. Ракеты же с дальностью от 1000 км ока-

зываются на порядок дороже, кроме того вследствие значительного увели-

чения стартовой массы уменьшается боекомплект для одного носителя.

Выдвинута актуальная задача по формированию облика ВТО средней

дальности как основного вида вооружения тактической авиации. Разработ-

ки в этом направлении ведутся во многих передовых странах. В качестве

примеров можно назвать ракету AGM-158 JASSM (США), ракету Storm

Shadow (Франция, Великобритания) и ракету Taurus Kepd 350 (Германия,

Швеция).

Целью настоящей статьи является разработка методики выбора основ-

ных обликовых характеристик крылатой ракеты средней дальности

“воздух—поверхность” с учетом масштаба конфликта и современной си-

стемы ПВО.

Принимая во внимание текущее состояние экономики и ВПК, в каче-

стве оптимального набора характеристик будет выбран тот, при котором

суммарные затраты на операцию будут наименьшими.

Чтобы определить рациональный облик крылатой ракеты средней даль-

ности “воздух—поверхность”, нам необходимо учесть множество парамет-

ров, описывающих собственно боевую задачу и результат ее выполнения.

Первое ограничение: суммарная дальность полета крылатой ракеты и

радиус действия бомбардировщика с полной полезной нагрузкой не долж-

на быть меньше расстояния от дальней границы территории потенциаль-

ного противника до места базирования.

На территории противника располагается заданное количество целей

нескольких типов, каждую из которых можно отнести к тому или ино-

му району. Вся территория противника разбита на некоторое количество

одинаковых по площади районов; в

-м районе находится определенное

количество целей

-го типа ц с важностью . Крылатая ракета опе-

рирующей стороны с заданной массой и типом боевой части имеет опре-

деленные показатели полигонной эффективности против целей каждого

типа. В данном случае в качестве показателя полигонной эффективности