ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ПАРАШЮТНО-РЕАКТВНОЙ ПОСАДКОЙ ВА ПТК НП

ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ПАРАШЮТНО-РЕАКТВНОЙ ПОСАДКОЙ ВА ПТК НП Магистрская диссертация студента 032 группы ФАКИ МФТИ (ГУ) Ильющенко Лилии Александровны Научный руководитель Климанов С. И.

Постановка задачи. Цель: разработка алгоритма управления парашютно-реактивной посадкой ВА ПТК НП для обеспечения безударного касания земной поверхности. Для решения поставленной задачи, необходимо: определить момент включения ПТДУ; определить момент отстрела парашютной системы; Определить уровень требуемой суммарной тяги и стабилизировать соответствующее давление в ПТДУ, управляя суммарной площадью критических сечений всех сопел в соответствии с алгоритмом разработчиков ПТДУ; дифференцированно управлять критическими сечениями восьми основных и четырех дополнительных сопел ПТДУ для создания требуемых тяг и моментов с целью гашения скорости ВА и приведения его в требуемое угловое положение к моменту касания грунта.

Математическая постановка решаемой задачи.

Схема расположения двигателей.

Используемые в работе СК. OZ – тангаж, OY – курс, OX – крен.

Алгоритмы, предложенные в бакалаврской работе.

Характеристики ПТДУ и ВА. x y Расчет силы и момента двигателей ПТДУ при тяге двигателей в 1 кг вертикальные СУБ горизонтальные СУБ 1 СУБ 2 СУБ 3 СУБ 4 СУБ 5 СУБ 6 СУБ 7 СУБ 8 СУБ 9 СУБ 10 СУБ 11 СУБ 12 2. 623 2. 771 -1. 411 -1. 120 1. 411 1. 120 -1. 411 1. 769 1. 822 1. 769 z 1. 120 1. 411 1. 120 -1. 411 -1. 120 0. 470 0. 170 -0. 470 x y z x y 1. 500 0. 000 1. 120 -0. 623 0. 783 1. 500 -1. 120 0. 000 -0. 623 0. 000 1. 500 0. 000 1. 120 -0. 623 -0. 783 1. 500 0. 000 -1. 120 -0. 623 -0. 783 1. 500 1. 120 0. 000 -0. 623 0. 000 1. 500 -1. 120 0. 000 -0. 623 0. 000 1. 500 0. 000 -1. 120 -0. 623 0. 783 2. 330 0. 000 0. 470 -0. 242 -0. 970 2. 317 0. 000 0. 170 -0. 242 -0. 970 2. 317 0. 000 -0. 170 -0. 242 -0. 970 2. 330 0. 000 -0. 470 -0. 242 -0. 970 z 0. 000 -0. 783 0. 000 0. 000 x y z 0. 269 -1. 313 1. 120 0. 269 -1. 022 1. 411 0. 269 1. 218 1. 411 0. 269 1. 509 1. 120 0. 269 1. 509 -1. 120 0. 269 1. 218 -1. 411 0. 269 -1. 022 -1. 411 0. 269 -1. 313 -1. 120 0. 417 1. 867 0. 470 0. 417 1. 920 0. 170 0. 417 1. 920 -0. 170 0. 417 1. 867 -0. 470 x -0. 877 0. 800 -0. 954 0. 877 -0. 877 0. 954 -0. 800 0. 877 0. 456 0. 165 -0. 456 y -0. 698 -0. 668 -0. 698 0. 668 0. 698 -0. 114 -0. 041 0. 114 z -0. 607 -0. 637 0. 759 0. 729 0. 759 -0. 637 -0. 607 0. 047 0. 060 0. 047 момент относительно ц. м. Масса M, кг 6940 Массовые, центровочные и инерционные характеристики ВА ПТК Координаты центра масс, м Собственные моменты инерции, кг·м 2 X Y Z Jxx Jyy Jzz 2, 354 -0, 152 0, 000 15630 12360 12390

Управление угловым движением при посадке на ПТДУ. Управление угловым движением на каждом участке спуска выбирается своё из расчета характерного времени участка и текущим угловым положением. Исходя из геометрии ПТДУ, по канальное управление угловым движением без создания боковой силы строится следующим образом: – канал тангажа (OZ): увеличение (уменьшение) тяги двигателей 2 и 7, уменьшение (увеличение) тяги двигателей 3 и 6 соответственно; – канал курса (OY): увеличение (уменьшение) тяги двигателей 1 и 4, уменьшение (увеличение) тяги двигателей 5 и 8 соответственно; – канал крена (OX): увеличение (уменьшение) тяги двигателей 1 и 5, уменьшение (увеличение) тяги двигателей 4 и 8 соответственно (предпочтительно), либо увеличение (уменьшение) тяги двигателей 2 и 6, уменьшение (увеличение) тяги двигателей 3 и 7 соответственно.

Таблица тяг на различных участках. Первый участок R∑, тс Ri, кгс Второй и третий участок 22, 5 3440 22 3340 R∑, тс 21 3130 15 1960 20 2930 14 1830 19 2720 12 1730 18 2530 11 1530 17 2330 10 1340 16 2150 9, 5 1250 15 1960 9 1160 Ri, кгс

Анализ расхода запаса рабочего тела.

Зависимость расхода суммарного импульса от суммарной тяги ПТДУ на первом участке

Зависимость расхода суммарного импульса от суммарной тяги ПТДУ на втором участке

Зависимость возможной тяговооруженности от суммарной тяги

Анализ полученных зависимостей При диапазоне изменения тяги от 9 до 15 тс обеспечивается посадка при номинальных условиях, посадка может не обеспечиваться при неблагоприятном сочетании предельных значений параметров; диапазоны тяг от 15 до 22 тс, от 12 до 19 тс обеспечивают штатную посадку. В случае отказа одного купола при диапазоне тяг от 9 до 15 тс посадка не обеспечивается, при этом вертикальная скорость может составить более 2, 5 м/с, что недопустимо по прочности заряда (см. п. 1); диапазоны тяг от 15 до 22 тс, от 12 до 19 тс обеспечивают посадку при отказе одного купола. Имеются более широкие возможности реализации тяговооружённости меньше единицы для диапазона тяг от 12 до 19 тс в сравнении с диапазоном от 15 до 22 тс. Согласно последним переговорам с МИТ принят диапазон тяг 0 т 9 до 19 тс.

Динамические параметры работы ПТДУ Наименование параметров Значения 1. Суммарный импульс тяги вдоль осей всех сопел J за время работы ПТДУ, тс с 2. Градиент нарастания суммарной тяги R при включении ПТДУ, т/с 45, 0 110± 10 3. Градиент нарастания суммарной тяги R при работе ПТДУ, т/с 40± 5 4. Градиент уменьшения суммарной тяги R при работе ПТДУ, т/с 40± 5 5. Время движения заслонки из положения «полное закрытие» в положение «полное открытие» , с 0. 66 6. Предельное отклонение среднеинтегральной суммарной тяги вдоль осей сопел всех СУБ от номинального значения, выбранного СУДН на каждом участке работы ПТДУ, % 12, 0 7. Предельное отклонение тяги любого СУБ из любой пары работающих СУБот средней тяги между ними при одинаковом положении РМ, не более, % 7, 0

Построение алгоритма управления ПТДУ.

Определение высоты включения ПТДУ

Параметры СРВ

Согласованная с МИТ схема экспериментальной установки

Результаты моделирования гашения угловых возмущений

Результаты моделирования.

Выводы. В работе проведен анализ возможностей двигательной установки ПТДУ ВА ПТК НП, на основании которого построен алгоритм управления посадкой на парашютнореактивной системе. Проведено моделирование, которое показало, что в ходе работы данного алгоритма полностью выполняются требования, предъявляемые к посадочному устройству. В будущей магистерской диссертации планируется доработать построенный алгоритм в плане учета следующих возмущений: – учёт погрешности измерений и определения, используемых в алгоритме параметров; – учет влияния реактивных струй ПТДУ на движение ВА ПТК НП.