Исследование системы «руль—привод» с учетом изгибно-крутильных колебаний руля

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов


DOI: 10.34759/vst-2020-3-73-83

Авторы

Акимов В. Н. 1*, Грызин С. В. 1**, Парафесь С. Г. 2***

1. Долгопрудненское научно-производственное предприятие, ДНПП, пл., Собина, 1, Долгорпудный, 141700, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: mail@dnnp.biz
**e-mail: gryzzin@mail.ru
***e-mail: s.parafes@mail.ru

Аннотация

Рассмотрена задача исследования устойчивости системы «руль–привод» с учетом аэроупругих характеристик руля высокоманевренного беспилотного летательного аппарата (БЛА). Для аэродинамического руля с заданными массогабаритными характеристиками для сверхзвукового режима полета БЛА получен градиент динамического шарнирного момента, характеризующий нагрузку контура привода рулем, совершающим изгибно-крутильные колебания в аэродинамическом потоке. В качестве инструмента исследования использована нелинейная математическая модель рулевого привода с цифровым микроконтроллерным регулятором. Приведены результаты исследования системы «руль–привод» высокоманевренного БЛА, основанные на сравнении частотных характеристик и сигналов отработки на выходе изолированного рулевого привода с постоянной нагрузкой и на выходе привода, нагруженного рулем, совершающим колебания в области частот упругих колебаний конструкции. Основными результатами исследования являются полученные коэффициенты передаточной функции динамического шарнирного момента, а также частотные характеристики системы «руль–привод» для рассматриваемого режима полета БЛА.

Ключевые слова:

беспилотный летательный аппарат (БЛА), система стабилизации, руль, электропривод, динамический шарнирный момент, аэроупругая устойчивость, система «руль–привод», нелинейная модель

Библиографический список

  1. Мизрохи В.Я. Проектирование управления зенитных ракет. – М.: Экслибрис-Пресс, 2010. – 251 с.

  2. Акимов В.Н., Уласевич В.П., Грызин С.В. Сравнение различных типов рулевых приводов для БЛА средней дальности // Вестник воздушно-космической обороны. 2017. Т. 16. № 4. С. 23-28.

  3. Лю Дэ Гуан. Анализ флаттера бескрылой ракеты // Вестник Московского авиационного института. 2004. Т. 11. № 1. С. 7-11.

  4. Быков А.В. Средства расчетно-экспериментальных исследований аэроупругой устойчивости высокоманевренных ракет // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 1. С. 65-74.

  5. Безуевский А.В., Ишмуратов Ф.З. Влияние квазистатических деформаций на характеристики аэроупругости самолета с крылом большого удлинения // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 14-25.

  6. Кузьмина С.И., Ишмуратов Ф.З., Поповский В.Н., Карась О.В. Анализ динамической реакции и эффективности системы подавления флаттера магистрального самолета в трансзвуковом режиме полета // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 108-121. DOI: 10.34759/vst-2020-1-108-121

  7. Парафесь С.Г., Смыслов В.И. Проектирование конструкции и САУ БПЛА с учетом аэроупругости: постановка и методы решения задачи. – М.: Техносфера, 2018. – 181 с.

  8. Karpel M. Procedures and Models for Aeroservoelastic Analysis and Design // Journal of Applied Mathematics and Mechanics (ZAMM). 2001. Vol. 81. No. 9, pp. 579-592. DOI: 10.1002/1521-4001(200109)81:9 <579::AID-ZAMM579>3.0.CO;2-Z

  9. Gupta K.K., Bach C. Systems Identification Approach for a Computational-Fluid-Dynamics-Based Aeroelastic Analysis // AIAA Journal. 2007. Vol. 45. No. 12, pp. 2820-2827. DOI: 10.2514/1.28647

  10. Danowsky B.P., Thompson P.M., Farhat C., Lieu T., Harris C., Lechniak J. A Complete Aeroservoelastic Model: Incorporation of Oscillation-Reduction-Control into a High-Order CFD/FEM Fighter Aircraft Model // AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference (10-13 August 2009, Chicago, Illinois). AIAA 2009-5708. DOI: 10.2514/6.2009-5708

  11. Hammerand D.C., Gariffo J.M., Roughen K.M. Efficient Creation of Aeroservoelastic Models Using Interpolated Aerodynamics Models // 52nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference (4-7 April 2011, Denver, Colorado). AIAA 2011-1770. DOI: 10.2514/6.2011-1770

  12. Luber W. Aeroservoelastic Flight Control Design for a Military Combat Aircraft Weapon System // 28th International Congress of the Aeronautical Sciences ICAS (23-28 September, 2012, Brisbane, Australia). URL: https://www.icas.org/icas_archive/icas2012/papers/669.pdf

  13. Haghighat S., Martins J.R.R.A., Liu H.H.T. Aeroservoelastic design optimization of a flexible wing // Journal of Aircraft. 2012. Vol. 49. No. 2, pp. 432- 443. DOI: 10.2514/1.C031344

  14. Broughton-Venner J., Wynn A., Palacios R. Aeroservoelastic Optimisation of Aerofoils with Compliant Flaps via Reparameterization and Variable Selection // AIAA Journal. 2017. Vol. 56. No. 3.·DOI: 10.2514/1.J056141.

  15. Stanford B. Aeroservoelastic Optimization under Stochastic Gust Constraints // Applied Aerodynamics Conference, AIAA AVIATION Forum (25-29 June 2018, Hyatt Regency, Atlanta, Georgia). AIAA 2018-2837. DOI: 10.2514/6.2018-2837

  16. Stanford B.K. Gradient-Based Aeroservoelastic Optimization with Static Output Feedback // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2019. Vol. 42. No. 10, pp. 2314-2318. DOI: 10.2514/1.G004373

  17. Nalci M.O., Kayran A. Aeroservoelastic Modeling and Analysis of a Missile Control Surface With a Nonlinear Electromechanical Actuator // AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference (16-20 June 2014, Atlanta, GA). AIAA 2014-2055. DOI: 10.2514/6.2014-2055

  18. Быков А.В., Парафесь С.Г., Смыслов В.И. Особенности исследований аэроупругих колебаний беспилотных летательных аппаратов с электроприводом рулей // Научный вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21.№ 4. С. 73-83. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-4-73-83

  19. Парафесь С.Г., Туркин И.К. Об одном подходе к проектированию системы «руль – привод» с учетом требований аэроупругой устойчивости // Из вестия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2020. № 1. С. 71-77.

  20. Полковников В.А. Предельные динамические возможности следящих приводов летательных аппаратов. Основы теории: анализ и синтез: Учеб. пособие для вузов. – М.: Изд-во МАИ, 2015. – 318 с.

  21. Парафесь С.Г., Иванов Д.Н., Опарин А.С. Модель исследования устойчивости системы «руль – привод» маневренного беспилотного летательного аппарата // Научный вестник МГТУ ГА. 2016. № 225(3). С. 143-150.

  22. Попов А.И., Гончаров А.С. Адаптивная система прямого цифрового управления следящего рулевого электропривода автономных объектов // Электротехнические комплексы и системы управления. 2011. № 1. С. 37-41.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020