RU1841107C

RU1841107C - Device to measure torque and transverse force at aircraft

Info

Publication number: RU1841107C
Application number: SU1572308/06A
Authority: RU
Inventors: С.И. Коршаковский; Ю.В. Кубарев
Original assignee: Московский Государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)
Priority date: 1973-11-23
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 2015-09-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to measurements of plasma engine parameters. Claimed device comprises the bar fitted at the propulsor on axis perpendicular to that of the engine. Note here that it incorporates deflecting magnetic system fitted at the bar one end, behind said propulsor. System reset assy is fitted at the bar opposite end. Reset unit consists of the core mounted at the said bar and solenoid installed at aircraft frame to develop the restore force. Besides it includes the displacement transducer with recorder.

EFFECT: decreased measurements error.

2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерений параметров плазменных движителей. Оно может быть использовано для измерения поперечного усилия /составляющей тяги/ и момента относительно оси, проходящей через центр масс, действующих на летательный аппарат с движителем плазменного типа и с отклоняющей магнитной системой, предназначенной для управления вектором тяги.The present invention relates to the field of measurement of plasma propulsion parameters. It can be used to measure the transverse force / thrust component / and moment relative to the axis passing through the center of mass acting on an aircraft with a plasma type propulsion and with a deflecting magnetic system designed to control the thrust vector.

Одним из способов управления вектором тяги является способ, основанный на искривлении потока плазмы с помощью возмущения основного магнитного поля вспомогательным [1]. Устройство, представляющее отклоняющую магнитную систему /ОМС/ с 3 или 4 электромагнитами, также известно [2].One of the ways to control the thrust vector is a method based on the curvature of the plasma flow by means of perturbation of the main magnetic field by an auxiliary one [1]. A device representing a deflecting magnetic system / OMS / with 3 or 4 electromagnets is also known [2].

В вопросах управления вектором тяги возникает необходимость раздельного измерения усилий, действующих на движитель и ОМС со стороны плазмы. Измерение этих усилий позволяет определить момент, действующий на связанный с движителем летательный аппарат /ЛА/.In matters of thrust vector control, the need arises for separate measurement of the forces acting on the propulsion and OMS from the side of the plasma. The measurement of these forces allows you to determine the moment acting on the aircraft associated with the propulsion / LA /.

Известны многокомпонентные аэродинамические весы для определения составляющих тяги и моментов. Однако их использование для плазменных движителей невозможно ввиду малой величины тяги относительно веса движителя.Multicomponent aerodynamic scales are known for determining thrust components and moments. However, their use for plasma propulsors is impossible due to the low thrust relative to the weight of the propulsion.

Необходимость гибкого токоподвода, подачи рабочего тела и охлаждения, а также сложность конструкции и настройки делают практически невозможным измерение поперечной составляющей тяги, которая может быть значительно меньше продольной. Кроме того, к недостаткам устройства с колебательной системой следует также отнести сравнительно большое время измерения.The need for flexible current supply, supply of the working fluid and cooling, as well as the complexity of the design and settings make it virtually impossible to measure the transverse component of the thrust, which can be significantly less than the longitudinal one. In addition, the disadvantages of a device with an oscillatory system should also include a relatively long measurement time.

Упомянутые и другие известные устройства не позволяют достаточно точно и просто определить поперечную составляющую тяги и момент, действующий на ЛА при повороте струи. Ниже предлагается измерительное устройство, позволяющее определить эти величины.Mentioned and other known devices do not allow sufficiently accurately and simply to determine the transverse component of the thrust and the moment acting on the aircraft during rotation of the jet. Below is a measuring device that allows you to determine these values.

Это достигается путем установки на вращающейся вокруг вертикальной оси штанги отклоняющей магнитной системы и применением датчика перемещений, усилителя, соленоида, возвращающего штангу с ОМС в исходное положение.This is achieved by installing a deflecting magnetic system on a rod rotating around the vertical axis of the rod and using a displacement sensor, an amplifier, a solenoid, which returns the rod from the OMC to its original position.

На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, которое крепится на корпусе летательного аппарата 1 с плазменным движителем 2. Отклоняющая магнитная система 3 устанавливается на П-образной раме 4, перемещающейся относительно штанги 5. Штанга с рамой свободно поворачивается вокруг оси 6, жестко связанной с летательным аппаратом 1. На противоположном конце штанги установлены сердечник 7 и противовес 8, служащий для равномерного распределения нагрузки на ось 6 и опоры 9. Для возвращения системы в исходное положение установлены датчик перемещений 10 /емкостный, индуктивный, тензодатчик и т.д./, усилитель 11 с регистрирующим устройством и соленоид 12, составляющие обратную связь.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device, which is mounted on the body of the aircraft 1 with a plasma propulsion device 2. The deflecting magnetic system 3 is mounted on a U-shaped frame 4 moving relative to the rod 5. The rod with the frame rotates freely around axis 6, rigidly connected with the aircraft 1 . At the opposite end of the rod, a core 7 and a counterweight 8 are installed, which serves to evenly distribute the load on the axis 6 and support 9. To return the system to its original position, a displacement sensor 10 / capacitive, inductive, strain gauge, etc. / amplifier 11 with a recording device and a solenoid 12 constituting the feedback.

Перед включением движителя механическая система с помощью обратной связи приводится в исходное /нулевое/ положение, симметричное относительно оси движителя, как показано на чертеже. При включении движителя и отклоняющей магнитной системы штанга поворачивается. Сигнал с датчика 10, реагирующий на перемещение штанги, поступает на усилитель 11. Усиленный сигнал ошибки с усилителя подается на соленоид 12, втягивающий связанный со штангой сердечник 7. При возвращении штанги в исходное положение фиксируется ток через соленоид 12, пропорциональный величине измеряемого поперечного усилия или момента.Before turning on the mover, the mechanical system is fed back into the initial / zero / position symmetrical about the axis of the mover, as shown in the drawing. When the mover and the deflecting magnetic system are turned on, the bar rotates. The signal from the sensor 10, responsive to the movement of the rod, is fed to the amplifier 11. The amplified error signal from the amplifier is supplied to the solenoid 12, which retracts the core 7 connected to the rod. When the rod returns to its original position, the current through the solenoid 12 is proportional to the measured transverse force or moment.

Предлагаемое устройство, кроме того, может быть использовано для нахождения оптимального положения ОМС относительно движителя. Это осуществляется с помощью перемещения рамы с ОМС вдоль штанги.The proposed device, in addition, can be used to find the optimal position of the MLA relative to the mover. This is done by moving the frame with the MLA along the bar.

Увеличение чувствительности устройства может быть достигнуто увеличением плеча штанги с ОMC путем перемещения оси вращения, а также исключением трения в опорах путем подвески. Экспериментальное исследование, проведенное в плазме с моделью движителя с внешним магнитным полем [3], показало надежную работу устройства. Чувствительность этого устройства с длиной плеча от оси ее вращения до ОМС L=40 см составляет величину порядка 7 мГ. На Фиг. 2, в качестве примера, приведен тарировочный график, где U - показания прибора в относительных единицах, p - усилие на ОМС. Из рисунка видно, что при уменьшении длины плеча чувствительность устройства падает. Предлагаемое устройство можно использовать с любым другим устройством, позволяющим измерить продольную тягу, и, таким образом, измерить обе ее составляющие.An increase in the sensitivity of the device can be achieved by increasing the arm of the rod with OMC by moving the axis of rotation, as well as by eliminating friction in the supports by suspension. An experimental study conducted in a plasma with a model of a propulsion device with an external magnetic field [3] showed the reliable operation of the device. The sensitivity of this device with a shoulder length from the axis of its rotation to the OMS L = 40 cm is about 7 mg. In FIG. 2, as an example, a calibration graph is given, where U is the readings of the device in relative units, p is the force on the OMS. The figure shows that with a decrease in shoulder length, the sensitivity of the device decreases. The proposed device can be used with any other device that allows you to measure longitudinal traction, and, thus, measure both of its components.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Ю.В. Кубарев. Способ вывода заряженных частиц из потока ионизированного газа. Авт. свид-во СССР №164368, 1963.1. Yu.V. Kubarev. A method for removing charged particles from an ionized gas stream. Auth. certificate of the USSR No. 164368, 1963.

2. Ю.В. Кубарев. Устройство дня управления полетом ракет с движителями плазменного типа. Авт. свид-во СССР №1839789, 1964.2. Yu.V. Kubarev. The device of the day of flight control of missiles with plasma-type propulsion. Auth. certificate of the USSR No. 1839789, 1964.

3. Ю.В. Кубарев. Газоразрядный источник неизотермической плазмы. Авт. свид-во СССР №196189, 1963.3. Yu.V. Kubarev. Gas discharge source of non-isothermal plasma. Auth. certificate of the USSR No. 196189, 1963.

Claims

1. A device for measuring the moment and lateral force on an aircraft, comprising a rod, mounted on the propulsion device on an axis perpendicular to the axis of the engine, characterized in that, in order to reduce the measurement error, it contains a deflecting magnetic system mounted behind the propulsion device at one end of the rod , and at the other end of the rod - the system return node to the zero position.

2. The device according to p. 1, characterized in that the return unit consists of a core mounted on the rod, and a solenoid on the body of the aircraft, creating a restoring force, and a displacement sensor with a recording device.