Cos'è il controllo del vettore di spinta?

Controllo del vettore di spinta

Controllo del vettore di spinta

deviazione di un getto di un motore a turbogetto o di un getto generato durante la rotazione di un'elica TVD dalla direzione corrispondente alla modalità di volo di crociera per creare ulteriore portanza, controllo o forza frenante. U.in. t. viene utilizzato per ridurre la lunghezza della corsa e della corsa di decollo (SKVP, VTOL), nonché durante le manovre in volo. Deviazione di una corrente a getto nell'U. secolo. viene effettuato con l'ausilio di dispositivi di deflessione (OS), che sono elementi strutturali del motore o dell'aeromobile. Nel VTOL U. secolo. si ottiene anche sollevando motori a turbogetto o ventilatori situati nella fusoliera o nell'ala, oppure quando si utilizza un motore a turbogetto ruotandoli su un piano verticale.

I motori OU sono divisi in due tipi. Tra i primi rientrano gli ugelli rotanti o griglie, che svolgono le funzioni di ugello diritto durante la navigazione, e gli ugelli piatti a pareti mobili. I sistemi operativi del secondo tipo sono dotati di otturatori che bloccano il percorso dell'ugello o sono installati dietro la sezione di uscita dell'ugello. In questo caso la deviazione del flusso d'aria viene effettuata direttamente dalle alette. Tali amplificatori operazionali includono un dispositivo di inversione. Gli OS (ad eccezione dei dispositivi di inversione) hanno un coefficiente di spinta -

non inferiore a 0,94-0,96, dove P è la spinta generata dall'OS, Reed è la spinta ideale dell'OS a parità di portata di gas.

Nel sistema operativo dell'aereo, il getto viene deviato dai flap: quando il getto viene soffiato da sotto il flap o quando l'ala viene soffiata dall'alto; in quest'ultimo caso viene utilizzato l'effetto del getto che aderisce alla superficie (vedi Meccanizzazione energetica dell'ala).

Aviazione: Enciclopedia. - M.: Grande Enciclopedia Russa.
Caporedattore G.P. Svischev.
1994.

Dizionario- un elenco di lemmi ordinato alfabeticamente o tematicamente, elaborato lessicograficamente.
Un dizionario è un prodotto lessicografico che contiene un elenco ordinato di unità linguistiche (parole, frasi, ecc.) con le loro caratteristiche brevi o caratteristiche dei concetti che designano, o con una traduzione in un'altra lingua.

macchina, macchina, macchina(dal greco Αὐτός - "se stesso" e dal lat. Mobilis - "colui che si muove") - un veicolo a ruote semovente azionato da un motore installato su di esso ed è progettato per trasportare persone, merci, trainare veicoli, eseguire lavori speciali e trasporto di attrezzature speciali su strade senza strade. Si muove principalmente sulla terraferma.

Automobile- un sistema complesso, un insieme di meccanismi e componenti che possono guastarsi. Pertanto, le auto richiedono una manutenzione regolare. Leggi Come seguire l'auto?

Mitsubishi Motor Corporation(Giapponese: 三菱 自動 車 工業 株式会社 Mitsubishi Jidōsha Kōgyō Kabushiki Kaisha) (MMC) è un'azienda automobilistica giapponese, parte del Mitsubishi il più grande gruppo manifatturiero del Giappone. La sede è a Tokio. Nel 1970, dalla divisione venne costituita Mitsubishi Motors Mitsubishi industrie pesanti.

Sistemi di controllo dei parametri finali della traiettoria dell'aeromobile (spinta e rapporto dei componenti)

I compiti principali dell'automazione LRE e la sua composizione

Regolazione dei processi e delle modalità di funzionamento di LRE

In un LRE, indipendentemente dal sistema di alimentazione del carburante, tutte le operazioni di manutenzione e preparazione al lancio, il lancio stesso, l'uscita e il funzionamento in modalità, l'arresto e le altre operazioni vengono eseguite automaticamente, ovvero senza intervento umano (fornito da un sistema di automazione).

Ci sono tre funzioni principali nell'automazione LRE: controllo, regolazione e manutenzione del motore. Nel primo caso, il sistema di controllo automatico (ACS) garantisce l'esecuzione di qualsiasi operazione, ad esempio l'avvio del motore. Qui, mediante l'inclusione rigorosamente sequenziale di varie unità e sistemi, il motore viene "portato" alla modalità operativa specificata. Nel secondo caso, il sistema di controllo automatico (ACS) mantiene e modifica qualsiasi parametro secondo un determinato programma, ad esempio i valori di spinta. Infine, nel terzo caso, il sistema di automazione dovrebbe provvedere alla manutenzione del motore, ad esempio, prima dell'avviamento, controllare il riempimento dei componenti liquidi e gassosi, la pressione al loro interno , posizione e condizione di varie unità, elementi e sistemi del motore e la loro disponibilità al lancio, ecc.

Di tutte queste funzioni dell'automazione, i suoi compiti immediati sono:

1) regolazione e modifica dei valori di spinta e rapporto dei componenti;

2) controllo delle operazioni di avvio e arresto;

3) controllo e regolazione del funzionamento dei sistemi di pressurizzazione dei serbatoi;

4) controllo del funzionamento del sistema di controllo del vettore di spinta;

5) garantire il controllo e la gestione del funzionamento dell'intero motore nel suo complesso.

L'uscita dell'aeromobile al punto finale della sezione attiva della traiettoria di volo balistico con la precisione richiesta non è fornita dai metodi convenzionali di controllo del movimento del centro di massa dell'aeromobile. Con il metodo consueto si intende la formazione dell'impulso di spinta richiesto del motore a razzo a propellente liquido attraverso il dosaggio preciso del tempo di funzionamento del motore. Si presuppone che la spinta nel tempo rimanga costante. Quest'ultima ipotesi non è soddisfatta per l'LRE, poiché quando l'aereo si sposta dal livello della superficie terrestre all'altitudine di volo richiesta, la pressione e la temperatura dell'ambiente cambiano in modo significativo. I circuiti di controllo del motore non sono in grado di compensare questi cambiamenti, poiché non tengono conto dei cambiamenti delle condizioni ambientali. Per garantire la necessaria precisione dei parametri di movimento dell'aeromobile alla fine della parte attiva della traiettoria, vengono utilizzati sistemi speciali per controllare i parametri finali della traiettoria di movimento dell'aeromobile. I parametri finali della traiettoria della fase attiva del volo di aerei balistici e portaerei spaziali sono: velocità dell'aereo al termine della tratta attiva del volo V a ;massa finale dell'aereot a E angolo di inclinazione dell'asse longitudinale dell'aeromobile rispetto alla linea dell'orizzonte in un dato punto della superficie terrestre θ a , vedere la fig. 6.1.

L'angolo di inclinazione richiesto dell'asse longitudinale dell'aeromobile è fornito da un sistema autonomo di controllo del movimento rispetto al centro di massa dell'aeromobile, utilizzando il sistema di controllo del vettore di spinta.

Sistema RKS (controllo della velocità apparente). I sistemi di controllo della velocità apparente e della massa finale dell'aereo controllano i parametri del motore in base ai parametri di movimento dell'aereo.

Non è possibile misurare direttamente la velocità di volo di un aereo in condizioni di densità ambientale variabile. Tuttavia, la misurazione dell'accelerazione longitudinale apparente generata dalla spinta LRE è possibile, ad esempio, utilizzando un accelerometro. Velocità dell'aereo, certo come integrale dell'accelerazione longitudinale nel tempo, è chiamato velocità apparente. La velocità apparente viene utilizzata per fornire la velocità finale richiesta al termine della fase attiva di volo dell'aeromobile nel sistema RCS. Lo schema schematico di questo sistema è mostrato in fig. 6.2.

Dopo aver integrato il segnale del misuratore di accelerazione apparente, in ogni momento si conosce la velocità effettiva del movimento longitudinale dell'aereo V fatto. Le informazioni sulla velocità effettiva dell'aereo vengono fornite all'elemento di confronto, che contiene il programma di calcolo per la modifica della velocità Programma V nell'area di volo attivo dell'aeromobile. Il confronto tra la velocità calcolata e quella effettiva applicata all'ingresso dell'elemento di confronto genera un segnale di errore all'uscita dello stesso

Riso. 7.2. Schema funzionale del sistema di controllo della velocità (RCS)

Dopo l'amplificazione, il segnale di errore viene convertito da un motore elettrico reversibile in una rotazione angolare del suo rotore. Il rotore del motore elettrico è collegato ad una valvola a farfalla, che dosa il consumo del fluido di lavoro alla turbina HP nel telecomando. A seconda del segno della mancata corrispondenza della velocità, la valvola a farfalla si apre o si chiude di una quantità corrispondente al modulo del segnale di errore. In questo caso cambia il consumo di carburante nella camera e quindi la spinta del motore a causa della variazione della velocità del rotore HP. Una variazione della spinta del motore porta ad una variazione dell'accelerazione dell'aereo, e quindi della velocità apparente. Il suo successivo confronto con il valore della velocità del programma consente di valutare le azioni del sistema e generare un nuovo segnale di correzione. Inoltre, l'intero ciclo di scambio di informazioni tra gli elementi del sistema viene ripetuto. La logica del funzionamento del DCS, come qualsiasi sistema di controllo del feedback, si riduce al soddisfacimento della condizione ∆V→0. Tuttavia, il passaggio dei cicli dei segnali del sistema attraverso i suoi elementi reali è sempre accompagnato da errori sia dinamici che statistici. Di conseguenza, è impossibile copiare esattamente il suo programma di calcolo da parte di un sistema reale. Se l'errore totale nel seguire la velocità effettiva del proprio programma di calcolo rientra nei limiti consentiti (3÷5%), allora il sistema è considerato idoneo a svolgere le funzioni ad esso assegnate. Il sistema RCS termina il suo lavoro non appena la velocità effettiva, entro i limiti di tolleranza, eguaglia la velocità finale del programma. V a. In questo momento, il sistema RKS genera un comando per spegnere i motori, che, bypassando il circuito di controllo, viene inviato direttamente alle principali valvole del carburante, che interrompono l'alimentazione di carburante alla camera del motore. Tenendo conto dell'impulso post-effetto e della natura a due fasi dell'arresto, il comando di arresto del motore può essere generato un po' prima che la velocità effettiva corrisponda alla velocità di progetto finale.

Durante il funzionamento del sistema RCS, a causa dell'aggiunta di disturbi esterni con errori interni di uguale segno, può verificarsi una situazione in cui l'RCS o tende a ridurre notevolmente la spinta oppure a forzarla eccessivamente. Per evitare tali situazioni, il sistema RCS fornisce un feedback interno alla camera attraverso il sensore di pressione (DP) nella camera del motore, con l'aiuto del quale il funzionamento del sistema è limitato solo dall'area delle deviazioni consentite del motore spinta.

Sistema SOB (sistema svuotamento cisterne) Il sistema di controllo dei parametri finali della traiettoria dell'aeromobile deve fornire anche una massa finale dell'aeromobile prossima a quella calcolata. Gli errori sono sempre inevitabili quando si riempiono i serbatoi di carburante: 1) Un riempimento insufficiente di carburante è fondamentalmente inaccettabile, poiché ciò porta al mancato completamento del programma di volo, e 2) Con un riempimento eccessivo di carburante, sono garantiti residui di carburante nei serbatoi, causati da problemi meccanici e termici insufficiente rifornimento di carburante, dovrà essere sopperito entro la fine del funzionamento del sistema di propulsione. . Tuttavia, l'influenza delle variazioni della temperatura del carburante durante il volo (ad esempio, dal riscaldamento aerodinamico), dell'accelerazione dell'aereo, che provoca un cambiamento nel rapporto dei componenti del carburante, dei cambiamenti nelle caratteristiche idrauliche dei percorsi del carburante durante il volo (ad esempio, dei cambiamenti nella la resistenza dei percorsi di raffreddamento), errori nelle unità automatiche di dosaggio del carburante e altri fattori richiedono carburante extra. La soluzione semplice apparentemente ovvia - versare carburante con una riserva all'avvio e, al momento dello spegnimento del motore, scaricarlo fuori bordo dell'aeromobile, è attualmente inaccettabile, poiché il carburante a bordo dell'aeromobile quando il PS viene arrestato acquisisce la prezzo del carico utile dell’aeromobile. Un'altra soluzione ovvia è quella di valutare il carburante in eccesso alla partenza e scaricarlo nel momento in cui l'aereo decolla dalla rampa di lancio, il che è anche inaccettabile, poiché ciò non garantisce situazioni impreviste di possibile consumo eccessivo di carburante da parte del motore durante il volo di dell'aeromobile, mettendo quindi a repentaglio l'esecuzione della missione di volo dell'aeromobile. Una soluzione funzionante al problema si trova tra le due soluzioni estreme ovvie (a prima vista) per garantire la massa finale dell'aereo, vicina a quella calcolata per ogni PS dell'intera serie.

Fig.6.3. Schema funzionale del sistema di svuotamento del serbatoio

Come fonte di informazioni sul trabocco dei serbatoi di carburante e sulla valutazione effettiva del suo consumo da parte del motore, nell'FSS vengono utilizzati indicatori di livello del carburante discreti installati nei serbatoi di controllo. Segnali di posizione dei livelli di carburante nei serbatoi h o E ora vengono alimentati al sensore di disadattamento di livello (DRU), con l'aiuto del quale viene stimata la loro differenza Δh=h o -h r. La differenza di livello rilevata, dopo l'amplificazione e la conversione dei segnali in codice macchina, entra nel computer di bordo (OCCM), che risolve il problema di quale programma di svuotamento del serbatoio deve essere implementato al momento in base all'effettivo disadattamento di livello nel serbatoi di carburante, a condizione che tale disallineamento debba essere eliminato entro la fine della fase attiva del volo dell'aeromobile. In questa condizione, il carburante rimanente calcolato e garantito rimane nei serbatoi entro la fine del funzionamento del PS. Come risultato dell'analisi dell'effettiva discrepanza del livello, il computer di bordo genera un segnale di comando.

Dopo l'amplificazione, questo segnale viene convertito da un motore elettrico reversibile in una rotazione angolare dell'acceleratore installato su una delle linee di alimentazione del carburante alla camera (sulla linea di alimentazione dell'ossidante). Supponiamo che al momento iniziale τ circa all'inizio i sensori di livello registravano un eccesso di ossidante Δh o.begin(Fig. 6.4). Il computer di bordo in risposta a queste informazioni pianifica un programma per lo svuotamento del serbatoio dell'ossidante lungo la linea 1. Se nel successivo intervallo di tempo per ricevere le informazioni τ1 Se si segue il programma previsto, quest'ultimo viene salvato.

Fig.7.4. Il principio di funzionamento del sistema di svuotamento del serbatoio

Se nell'intervallo di tempo successivo per la ricezione delle informazioni τ2 viene rilevata una deviazione dal programma specificato, quindi in base allo stato effettivo della mancata corrispondenza del livello per un po' τ2 viene sviluppato un nuovo programma 2, in base al quale l'acceleratore sulla linea dell'ossidante viene spostato in una nuova posizione. Se il processo di svuotamento dei serbatoi dal momento τ2 lasciato non gestito, al termine del funzionamento del telecomando potrebbe verificarsi un notevole eccesso di residui nel serbatoio del carburante (linea tratteggiata 2").

Se nell'intervallo di tempo τ3 ricevendo le informazioni dal computer di bordo, viene salvato il nuovo programma di svuotamento dei serbatoi 2, quindi non viene apportata alcuna modifica al funzionamento del telecomando.

Se la condizione effettiva di svuotamento dei serbatoi non segue il programma previsto, allora il programma per lo svuotamento dei serbatoi di carburante è mobile e rappresenta una somma finita di programmi (vedere la traiettoria interrotta in Fig. 6.4).

Come risultato del lavoro della SSS, vengono implementati i principi per risolvere il problema di garantire la massa finale dell'aeromobile, formulati sopra.

La caratteristica principale del sistema considerato per il controllo della massa finale dell'aeromobile è che lo "drenaggio" del carburante in eccesso dai serbatoi avviene attraverso la camera del motore, a seguito della quale in essa cambia il rapporto tra i componenti del carburante. Naturalmente, questa circostanza non contribuisce al rigoroso mantenimento del valore ottimale del rapporto tra i componenti del carburante corrispondente al massimo impulso di spinta specifico del motore. Dalla teoria generale dei motori è anche noto che nella regione dell'estremo dell'impulso di spinta specifico dell'LRE, il suo rapporto con il rapporto dei componenti del carburante ha un carattere delicato. Pertanto, senza troppi danni all'impulso specifico di spinta, è possibile consentire di modificare il rapporto dei componenti del carburante entro il 3 ÷ 5% del suo valore ottimale.

Stabilizzazione della posizione degli assi dell'aereo nello spazio e nell'angolo θ a la sezione finale del volo attivo dell'aeromobile è fornita dal sistema di controllo del vettore di spinta.

timoni a gas(Fig. 6.5, UN), in grafite resistente al calore, modificare la direzione del getto di gas all'uscita dell'ugello del motore utilizzando un dispositivo rotante. Lo svantaggio di questo metodo è che i timoni installati nel flusso di gas all'uscita dell'ugello creano, in primo luogo, una resistenza costante al flusso di gas . Inoltre, durante il funzionamento del motore, in secondo luogo, la superficie dei timoni a gas si brucia di circa la metà dell'originale.

Questo inconveniente può essere evitato installando timoni periferici sull'uscita dell'ugello (Fig. 6.5, B), che controllano il vettore di spinta immergendo la superficie dello scudo del timone nel flusso di gas all'uscita dell'ugello del motore. Nella posizione neutra i timoni periferici non creano resistenza al flusso del gas.

Ruotare la camera o l'ugello. Invece di ruotare la fotocamera, è possibile ruotare solo l'ugello del motore (Fig. 6.5, V) oppure un deflettore toroidale montato sull'uscita dell'ugello (Fig. 6.5, G), oppure rotazione dell'ugello con taglio obliquo (Fig. 6.5, D).

Riso. 6.5. Possibili modi per controllare il vettore di spinta dell'LRE

Iniezione di gas nella parte supercritica dell'ugello. Particolarmente degno di nota è il metodo per modificare il vettore di spinta soffiando liquido o gas nella parte supercritica dell'ugello (Fig. 6.5, e). Il liquido (o gas) viene immesso nella bombola 1 e, su comando del sistema di controllo, attraverso le valvole 2 entra con una leggera sovrappressione nella parte espandibile dell'ugello 3 ad angolo α. Vicino alla parete dell'ugello, al confine del flusso supersonico e della fase vapore del liquido 4 (o gas), si realizza un'onda d'urto 5. Dietro l'onda d'urto si forma un'area di maggiore pressione (in Fig. 6.5, e programma P c \u003d f (l c)), dove il getto di gas devia verso l'asse dell'ugello, provocando la deviazione dell'intero flusso di gas e creando così un'eccentricità della spinta dell'ugello con direzione opposta alla deviazione del flusso di gas. Quando si soffia attraverso l'ugello l'1% del flusso di liquido rispetto all'intero flusso di gas, si genera una componente di spinta trasversale pari allo 0,5% della spinta longitudinale totale del motore. Pertanto, l'iniezione di gas o liquido nella parte supercritica dell'ugello viene utilizzata per un controllo preciso (di precisione) del vettore di spinta.

Un altro metodo promettente consiste nel controllare il vettore di spinta ridistribuendo il consumo di carburante tra telecamere fissate rigidamente sull'aereo in un sistema di propulsione multicamera. Tuttavia, l'ampia applicazione di questo metodo è ostacolata dalle difficoltà tecniche nell'implementazione dei regolatori di ridistribuzione del consumo di carburante mantenendo il rapporto tra i componenti del carburante, organizzando la loro interazione con i sistemi RCS e FSS e contemporaneamente limitando la profondità del cambiamento nelle modalità operative della camera del motore.

Per controllare il vettore di spinta in un motore a razzo a propellente solido, non è consigliabile montare l'intero motore nella sospensione (con la possibile eccezione dei motori a nonio), quindi, a disposizione dei progettisti

Riso. 117. Trimmer per ugelli

Rimangono le seguenti soluzioni: installazione di superfici di controllo meccaniche nell'ugello che deviano il getto di gas, rotazione dell'ugello o parte di esso, iniezione secondaria e utilizzo di ugelli di controllo aggiuntivi (simile a come si fa in un motore a razzo a propellente liquido).

Le superfici di controllo meccaniche includono, oltre ai timoni a gas e ai deflettori discussi sopra, i correttori di assetto scorrevoli e rotanti mostrati in fig. 117. L'effetto delle superfici di deflessione sul getto di gas può essere calcolato approssimativamente secondo la teoria del flusso supersonico attorno al profilo, ma per ottenere valori accurati della forza di controllo (la componente della forza di spinta perpendicolare all'asse del motore), a seconda dell'entità della deflessione, sono necessarie misurazioni. Nel documento viene riportato che ugelli con tale controllo del getto di gas consentono di ottenere, con buona riproducibilità, le massime forze laterali che raggiungono la componente di spinta assiale. Nonostante il fatto che il controllo del vettore di spinta con l'ausilio di superfici meccaniche mobili comporti una perdita di spinta dovuta alla resistenza aggiuntiva e richieda un'accurata ricerca e sviluppo e un lavoro tecnologico volto a garantirne la resistenza e l'integrità in condizioni di elevate pressioni dinamiche, temperature e flussi di calore, furono utilizzati con successo in missili come Polaris e Bomark.

Gli ugelli rotanti forniscono il controllo meccanico più efficiente del getto di gas, poiché non provocano una riduzione significativa della spinta e sono competitivi in ​​termini di caratteristiche di massa. Un esempio dell'utilizzo di una tale soluzione tecnica è l'assemblaggio di quattro ugelli rotanti con sospensione cardanica e giunto sferico utilizzati nel primo stadio del razzo Minuteman.

Il sistema consentiva di controllare il vettore di spinta nei piani di imbardata, beccheggio e rollio senza notevole perdita di spinta e l'angolo di deflessione del getto di gas dipendeva linearmente dalla rotazione del blocco ugelli.

Un ulteriore miglioramento dei metodi di controllo del vettore di spinta è associato a schemi più moderni che consentono di escludere l'uso della sospensione cardanica e delle parti metalliche calde in movimento collocate nell'ugello del razzo a propellente solido. Questi schemi includono: a) il sistema di sospensione degli ugelli di tipo Tehrol sviluppato per i motori a razzo a propellente solido dei rimorchiatori interorbitali (vedi Fig. 148 nel Capitolo 11); b) il sistema di controllo del vettore di spinta utilizzato nel motore del modulo booster con un ugello su una sospensione incernierata (vedere Fig. 150 nel Capitolo 11); c) utilizzato nel booster a propellente solido VKS "Space Shuttle" schema di montaggio dell'ugello su un supporto flessibile. Consideriamo l'ultimo schema in modo più dettagliato.

Nella fig. 118 mostra l'assemblaggio poppiero della TTU e mostra la posizione delle unità del sistema di controllo del vettore di spinta, e in fig. 119 mostra il dispositivo del connettore per ugello flessibile. Il nodo di collegamento è un guscio in materiale elastico flessibile con 10 guarnizioni ad anello in acciaio a sezione arcuata. Il primo e l'ultimo anello di rinforzo sono fissati alla parte fissa dell'ugello, che è collegata all'alloggiamento del motore. Gli attuatori dell'ugello rotante sono alimentati da un'unità di potenza ausiliaria. È costituito da due gruppi pompa idraulica separati che trasferiscono l'energia idraulica ai servocilindri di lavoro, uno dei quali garantisce la rotazione dell'ugello nel piano di scorrimento e l'altro nel piano di rotazione laterale (Fig. 120). Se una delle unità si guasta, la potenza idraulica dell'altra viene aumentata e regola la deflessione dell'ugello in entrambe le direzioni. A partire dall'operazione di separazione dell'acceleratore fino all'ingresso nell'acqua, gli azionamenti mantengono l'ugello in posizione neutra. I servocilindri sono orientati verso l'esterno con un angolo di 45° rispetto agli assi di beccheggio e imbardata dell'aereo. Va notato che l'unità di potenza ausiliaria che alimenta gli azionamenti del sistema di controllo del vettore di spinta nel motore a razzo a propellente solido in esame funziona con carburante liquido monocomponente - idrazina, che è soggetto a decomposizione catalitica nel generatore di gas su un catalizzatore sotto forma di pellet di alluminio rivestiti di iridio.

10.3.1. INIEZIONE SECONDARIA

Alla fine degli anni '40 fu proposto un metodo per iniettare una sostanza di lavoro ausiliaria nell'ugello del motore a razzo a propellente solido per controllare il vettore di spinta. e cominciò ad essere utilizzato negli aerei seriali

macchine all'inizio degli anni '60. Le sostanze utilizzate per questi scopi includono liquidi inerti come acqua e freon-113, nonché liquidi che interagiscono con l'idrogeno nei prodotti della combustione e combustibili bicomponenti (ad esempio, idrazina

Riso. 121 illustra il meccanismo d'influenza dell'iniezione sul campo di flusso nell'ugello. Oltre al fatto che il liquido iniettato sostituisce parte dei gas di scarico, l'iniezione porta alla formazione di un sistema di onde d'urto (urto di separazione e shock di arco indotto). La componente laterale della forza reattiva nasce come conseguenza di due effetti: in primo luogo, il flusso di quantità di moto della sostanza iniettata attraverso

Riso. 118. (vedi scansione) Il gruppo inferiore del booster a propellente solido VKS "Space Shuttle" - cavo di alimentazione (12 pezzi); 2 - telaio di supporto; 3 - sistema di controllo del vettore di spinta (2 pezzi); 4 - carenatura; 5 - blocco ugelli anteriore; 6 - carica di propellente solido; 7 - telaio di aggancio; 8 - blocco di apparecchiature di telemetria; 9 - anelli per bende; 10 - motori del sistema di separazione TTU (4 blocchi); scudo termico.

(clicca per vedere la scansione)

Riso. 121. Il meccanismo dell'iniezione secondaria. 1 - strato limite; 2 - salto di separazione; 3 - confine del flusso di separazione; 4 - foro di iniezione; 5 - shock alla testa; 6 - confine della zona di iniezione.

foro, porta alla comparsa di una forza reattiva laterale; in secondo luogo, a causa di un cambiamento nella distribuzione della pressione sulla parete dell'ugello si crea un'ulteriore forza laterale. Il secondo effetto aumenta la componente collaterale rispetto al caso in cui il liquido viene iniettato non nell'atmosfera circostante ma direttamente nell'atmosfera circostante. Ad esempio, quando si soffia nell'ugello, si osserva un aumento della forza laterale di 2-3 volte. L'efficacia di un tale sistema di controllo del vettore di spinta nei piani di imbardata e beccheggio per motori a razzo a propellente solido con un unico ugello centrale dipende dalla posizione dell'ingresso e dalla portata della sostanza iniettata. L'entità della componente laterale quando si insuffla gas nell'ugello o si inietta un liquido non evaporante può essere calcolata in modo diverso (diverso da quello descritto nella Sezione 10.2), approssimando la forma della superficie di confine tra la sostanza iniettata e il flusso principale mediante un mezzo cilindro a base emisferica.

Dal lato del flusso principale, su questa superficie agisce una forza di pressione, parallela alla parete e proporzionale a dov'è il raggio del cilindro, la pressione statica media nel nucleo del flusso. Trascurando evaporazione, miscelazione e forze viscose sulla superficie di confine, scriviamo la condizione di equilibrio tra la quantità di moto del fluido iniettato parallelo alla parete e la forza di pressione:

dove la portata (assunta uguale alla portata asintotica del fluido parallelo alla parete), la portata asintotica

la velocità della sostanza iniettata. Se assumiamo che sia ottenuto come risultato dell'espansione isoentropica del liquido dalla pressione di ristagno alla pressione, allora questo è un parametro noto che dipende solo dalle proprietà termodinamiche della sostanza iniettata. Quindi,

La forza normale alla parete ha tre componenti: 1) la velocità normale all'uscita di ingresso, 2) la differenza tra le forze di pressione all'uscita del foro con e senza iniezione, e 3) la differenza tra l'integrale sulla parte interna superficie dell'ugello dalla pressione sulla parete con e senza iniezione. Con angoli di apertura degli ugelli sufficientemente piccoli l'espressione per la forza laterale ha la forma

dove awx è il semiangolo dell'apertura della presa di uscita dell'ugello, un coefficiente adimensionale che dipende dalle caratteristiche geometriche dell'ugello, dalla posizione dell'ingresso e dal rapporto tra le capacità termiche specifiche della sostanza nello scarico Jet. Il calcolo secondo questa formula è in buon accordo con i dati sperimentali.

Se è richiesto il controllo del vettore di spinta nel piano di rollio, è possibile utilizzare due ugelli oppure installare una coppia di sottili nervature divisorie longitudinali nella campana di uscita e il liquido viene iniettato attraverso i fori corrispondenti. Dalla fig. 122 si può vedere che i fori forniscono il controllo del beccheggio, i fori per l'imbardata e l'iniezione o il rollio articolare. In una galleria del vento con acqua come liquido iniettato, è stato effettuato uno studio parametrico della distribuzione della pressione in tale ugello e della sua variazione in base al rapporto tra la portata secondaria e principale e la posizione ottimale degli ingressi per l'iniezione secondaria era determinato. Questi risultati sono stati poi utilizzati nello sviluppo di un dispositivo speciale in cui veniva bruciata una piccola carica di monopropellente a base di PCA e il freon-113 veniva iniettato nell'ugello (Fig. 123). Il motore è stato installato su due cuscinetti di precisione, che gli consentono di effettuare movimenti liberi (senza attrito) sul piano di rollio. Il momento rotazionale è stato misurato utilizzando due travi saldate perpendicolarmente al manicotto di transizione fissato alla parte inferiore anteriore del motore a razzo a propellente solido. Le travi erano rigidamente incastonate nel supporto e soggette a flessione quando veniva applicata una coppia. Ponte di misura con estensimetri,

Riso. 122. Diagramma schematico dell'ugello centrale del motore a razzo a propellente solido, che fornisce il controllo lungo tre assi.

posti sulle travi, davano un segnale che variava in proporzione al momento.

I risultati presentati in fig. 124 mostrano che la posizione dei fori di ingresso della sostanza iniettata ha poco effetto sulla coppia, dando deviazioni solo del 10-15% (questo non sorprende, poiché la posizione dei fori è stata scelta sulla base di prove con un fluido di lavoro freddo ) e la diminuzione dell'impulso specifico dovuta a

Riso. 123. Schema di installazione da banco.

Riso. 124. (vedi scansione) Dati sperimentali sulla dipendenza della portata iniettata dal rapporto tra coppia e spinta (a) e impulso specifico e componente assiale aggiuntiva della spinta (b).

installando nervature longitudinali nell'ugello, viene compensato dall'iniezione di liquido e con un aumento del flusso di liquido aumenta l'impulso specifico.

Vettore di spinta controllato

Controllo del vettore di spinta (PVC) motore a reazione - deviazione del getto del motore dalla direzione corrispondente alla modalità di crociera.

Attualmente, il controllo del vettore di spinta viene fornito principalmente ruotando l'intero ugello o parte di esso.

Fig. 1: Schemi ugelli con UVT meccanico: a) - con deflessione del flusso nella parte subsonica; b) - con deflessione del flusso nella parte supersonica; c) - combinato.

Lo schema con deflessione del flusso nella parte subsonica è caratterizzato dalla coincidenza dell'angolo di deflessione meccanica con l'angolo dinamico del gas. Per uno schema con deviazione solo nella parte supersonica, l'angolo gasdinamico differisce da quello meccanico.

Fig. 2: Schema di un ugello con CGWT che utilizza aria atmosferica in modalità flusso assiale: 1-flusso di potenza; 2-flusso di controllo espulso dell'atmosfera; Guscio a 3 anelli fissati su centine divisorie; 4 costole di separazione.

Fig. 3: Schema di un ugello con GUVT nella modalità di massima deflessione del vettore di spinta: 1-settore chiuso; 2-settore aperto; 3-regioni di bassa pressione.

L'ugello gas dinamico utilizza una tecnica "a getto" per modificare l'area effettiva dell'ugello e deviare il vettore di spinta, mentre l'ugello non è regolabile meccanicamente. Questo ugello non ha parti mobili calde e molto caricate, si adatta bene al design dell'aereo, riducendo la massa di quest'ultimo.

I contorni esterni dell'ugello fisso possono adattarsi perfettamente ai contorni dell'aereo, migliorando le prestazioni in condizioni di scarsa visibilità. In questo ugello, l'aria proveniente dal compressore può essere diretta agli iniettori nella sezione critica e nella parte in espansione per modificare rispettivamente la sezione critica e controllare il vettore di spinta.

Collegamenti

• RD-133 - su airwar.ru

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Equazione differenziale

Come funziona il sistema di controllo del vettore di spinta

Equazione differenziale

Come funziona il sistema di controllo del vettore di spinta

Foto: Produttori

C'è un differenziale in ogni macchina, ma perché è necessario? E cos'è un "differenziale attivo" con torque vectoring e perché aiuta a girare? Scopriamolo!

In movimento, tutte le ruote dell'auto ruotano a velocità diverse. Se non altro perché la strada è accidentata e se una delle ruote colpisce un dosso, percorre una distanza maggiore rispetto a tutte le altre che percorrono una strada pianeggiante. E in curva va davvero tutto male: ciascuna delle quattro ruote percorre il proprio raggio (attenzione alle tracce lasciate dalle auto sulla neve).

E se questo non è un problema per le ruote non motrici, allora con le ruote motrici tutto non è così semplice. Quando due ruote motrici sono collegate da un albero rigido, i pneumatici scivoleranno o scivoleranno costantemente, il che significa che si consumeranno rapidamente. Ciò aumenterà il consumo di carburante e l'auto verrà guidata peggio. Per evitare questi problemi, le auto sono dotate di differenziali.

Il matematico francese Onesifor Pekker è considerato l'inventore del differenziale e l'evento stesso risale al 1825. Sebbene, secondo alcuni rapporti, un dispositivo del genere esistesse nell'antica Roma, ma lasciamo la questione della storia agli specialisti. In questo articolo presteremo maggiore attenzione a un sistema relativamente giovane noto come torque vectoring, che in inglese significa “controllo del vettore di spinta”.

La prima cosa da fare è capire come funziona un differenziale. È costituito da quattro elementi principali: alloggiamento, satelliti, assi pignone e ingranaggi dell'asse. Il principio del suo funzionamento è semplice: l'alloggiamento del differenziale è rigidamente collegato all'ingranaggio condotto della trasmissione finale, l'asse dei satelliti è rigidamente collegato all'alloggiamento. La coppia viene trasmessa al corpo, da esso all'asse dei satelliti e, di conseguenza, ai satelliti stessi - e questi, a loro volta, trasmettono la forza agli ingranaggi dei semiassi.

Ricorda come, durante l'infanzia, un amico della stessa corporatura era in equilibrio su un'altalena: potevi restare sospeso in aria senza toccare il suolo. Nel differenziale, gli ingranaggi dei semiassi sono gli stessi, quindi anche il braccio di forza per i semiassi sinistro e destro è lo stesso, il che significa che la coppia sulle ruote sinistra e destra è la stessa.

Il differenziale consente alle ruote di girare in direzioni diverse l'una rispetto all'altra. Prova a girare una ruota motrice sull'ascensore: la seconda ruoterà nella direzione opposta. Tuttavia, rispetto all'auto, queste ruote girano nella stessa direzione: dopotutto, ruota anche l'alloggiamento del differenziale! È come se camminassi sull'autobus controcorrente e allo stesso tempo ti allontanassi dalla persona rimasta alla fermata. Si scopre quindi che due ruote ruotano con lo stesso sforzo e hanno la possibilità di farlo a velocità diverse. Questo è mostrato più chiaramente nel video:

Questo design ha lo svantaggio che entrambe le ruote hanno la stessa coppia e per far girare meglio l'auto sarebbe bello applicare più coppia alla ruota esterna. Quindi l'auto, quando si preme il gas, si avviterà letteralmente in curva e l'effetto sarà molto più pronunciato rispetto a un'auto con trasmissione a asse singolo e differenziale libero. Ma come implementare un sistema del genere in un progetto reale?

Oggi tali sistemi stanno diventando sempre più popolari. La stessa espressione “torque vectoring” venne sentita per la prima volta nel 2006, ma un sistema simile, chiamato Active yaw control, apparve sulle piste da rally degli anni Novanta: era equipaggiato con la Mitsubishi Lancer Evolution IV, che debuttò nel 1996. Ma prima di entrare nei dettagli di un differenziale con torque vectoring completo, diamo un'occhiata alla sua controparte semplificata utilizzata nella Ford Focus RS. Un sistema simile viene utilizzato nelle trasmissioni Land Rover Discovery Sport e Cadillac XT5.

Il sistema è abbastanza semplice: è anche un po' più semplice di una tradizionale trazione integrale plug-in, perché non dispone di differenziale posteriore. Ci sono solo due giunti, ciascuno dei quali collega il proprio semiasse. Quando si guida in linea retta senza scivolare, l'auto rimane a trazione anteriore, le ruote posteriori sono collegate solo in scivolata e in curva (nella svolta a sinistra - la ruota posteriore destra e viceversa). La ruota può trasmettere fino al 100% della coppia trasmessa all'asse posteriore, in tal modo il sistema compensa il sottosterzo risultante, come se l'auto girasse.

Ma cosa succede se c'è un solo asse motore, e in modalità silenziosa è richiesto un differenziale, inoltre, aperto, e in curva si desidera applicare più coppia alla ruota esterna per controllare più efficacemente l'auto con il gas, oltre a ridurre il sottosterzo?

Tali soluzioni esistono anche nella moderna industria automobilistica. Ad esempio, le auto Lexus RC F e GS F di ultima generazione sono dotate di un differenziale posteriore in grado di distribuire la coppia tra le ruote sinistra e destra. In tale nodo nel cambio posteriore, l'ingranaggio principale ruota l'alloggiamento del differenziale più ordinario, sono presenti anche due ingranaggi planetari che, con l'ausilio di un pacco frizione, possono collegare l'alloggiamento del differenziale al semiasse. Pertanto, attraverso l'ingranaggio planetario, viene fornita una coppia aggiuntiva alla ruota esterna, grazie alla quale si verifica l'effetto di avvitamento in curva.

Una soluzione simile è stata applicata all'asse posteriore delle BMW X6 M e X5 M a trazione integrale: sia per BMW che Lexus, e per Cadillac con Land Rover, il sistema è stato sviluppato e prodotto da GKN. La differenza, in linea di massima, sta solo nella scatola della trasmissione finale: ad esempio la BMW lo ha in alluminio, mentre la Lexus lo ha in ghisa. L'azionamento delle frizioni a frizione di entrambi i produttori è meccanico, viene eseguito dalle stesse frizioni GKN.

Anche le auto Audi con differenziale sportivo opzionale hanno un sistema simile, ma non sono planetari, ma semplici ingranaggi con ingranaggi interni. Ma il principio di funzionamento è esattamente lo stesso: due marce sono collegate tramite un pacco frizione e il semiasse è collegato all'alloggiamento del differenziale tramite un overdrive. Per capire meglio potete guardare questo video:

Quanto è grande l’effetto dell’utilizzo dei differenziali avanzati? La rivista americana Car and Driver ha condotto un test comparativo di due Lexus RC F, una delle quali era dotata di un sistema differenziale torque vectoring e la seconda di un convenzionale "samoblok". Come risultato di accelerazioni massime più elevate, angoli di sterzata più stretti e tempi sul giro migliori per un'auto con differenziale attivo, il carattere dell'auto è cambiato verso il sovrasterzo. E sono contento che sia disponibile non solo per le auto sportive, ma anche per il crossover compatto Nissan Juke, anche se in una versione un po' semplificata.

Non aspettatevi che questi sistemi sostituiscano ancora i differenziali tradizionali: sono più complessi, più costosi e più necessari ai guidatori attivi. Tuttavia, con l'avvento dell'era dei veicoli elettrici, ci saranno le più ampie possibilità di controllo del vettore di spinta: dopotutto, se ogni ruota motrice ha il proprio motore elettrico, l'implementazione dell'effetto torque vectoring diventerà solo una questione di software.