RU2089451C1 - Flying vehicle gas-jet control system - Google Patents
Flying vehicle gas-jet control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089451C1 RU2089451C1 RU95100688/06A RU95100688A RU2089451C1 RU 2089451 C1 RU2089451 C1 RU 2089451C1 RU 95100688/06 A RU95100688/06 A RU 95100688/06A RU 95100688 A RU95100688 A RU 95100688A RU 2089451 C1 RU2089451 C1 RU 2089451C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- vortex
- valves
- reactive
- bridge
- Prior art date
Links
Landscapes
- Flow Control (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системе управления летательных аппаратов, а именно к газореактивным системам, и может быть использовано для управления ракетами и реактивными снарядами. The invention relates to a control system for aircraft, namely gas-reactive systems, and can be used to control missiles and rockets.
Для управления летательными аппаратами широкое применение получили газореактивные системы, использующие сжатый газ в качестве рабочего тела [1] Такие системы чрезвычайно просты и содержат источник рабочего тела, исполнительные микродвигатели и устройства автоматики. Рабочим телом таких систем является сжатый газ, поэтому основным недостатком их является низкая удельная тяга микродвигателей из-за низкой степени совершенства рабочего процесса, составляющего 500.700 м/с. To control aircraft, gas-reactive systems using compressed gas as a working fluid are widely used [1]. Such systems are extremely simple and contain a working fluid source, actuating micromotors and automation devices. The working fluid of such systems is compressed gas, so their main drawback is the low specific thrust of micromotors due to the low degree of perfection of the working process of 500.700 m / s.
Повысить удельную тягу, т. е. экономичность таких систем, можно путем использования порохового газогенератора в качестве источника рабочего тела. Но при работе на горячем пороховом газе подвижные части исполнительного микродвигателя могут перестать функционировать из-за засорения гарантированных конструктивных зазоров несгоревшими частицами твердого топлива и разрушиться от теплоэрозионного воздействия порохового газа. Введение для повышения надежности очистки и охлаждения горячего порохового газа не решает проблему повышения экономичности системы, т. к. при этом усложняется конструкция и возникают большие (до 50%) энергетические потери. The specific thrust, i.e., the efficiency of such systems, can be increased by using a powder gas generator as a source of a working fluid. But when working on hot powder gas, the moving parts of the executive micromotor may cease to function due to clogging of guaranteed structural clearances by unburned particles of solid fuel and collapse from the heat-erosive effect of the powder gas. The introduction to improve the reliability of cleaning and cooling hot powder gas does not solve the problem of increasing the efficiency of the system, because this complicates the design and there are large (up to 50%) energy losses.
Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка газореактивной системы, работающей только на сжатом газе с незначительной удельной тягой ее микродвигателей. Thus, the objective of this technical solution was to develop a gas-reactive system that works only on compressed gas with a slight specific thrust of its micromotors.
Общими признаками с предлагаемой авторами системой являются наличие источника рабочего тела, исполнительных микродвигателей и устройства автоматики. Common features with the system proposed by the authors are the presence of a source of the working fluid, executive micromotors and automation devices.
Указанных недостатков лишена двухтактная вихревая система регулирования расхода газа [2] являющаяся наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой газореативной системе и принятая за прототип. Она содержит источник питания пороховой газогенератор, газораспределитель электромеханического типа и вихревые клапаны, соединенные с источником питания и между собой каналами. These shortcomings are deprived of a push-pull vortex gas flow control system [2], which is the closest in technical essence to the proposed gas-reactive system and adopted as a prototype. It contains a power source of a powder gas generator, an electromechanical type gas distributor and vortex valves connected to the power source and to each other by channels.
Управление известной вихревой системой осуществляется газораспределителем, установленным в канале управления одного из вихревых клапанов. При этом второй клапан работает на рассогласовании фиксированного давления управления с изменяющимся давлением питания, что является недостатком, т.к. изменение давления питания в процессе закрытия и открытия вихревых клапанов в совокупности с большой протяженностью каналов питания приводит к нестационарности процесса переключения, характеризуемого временем переключения реактивной силы (время от начала подачи электрической команды до достижения реактивной силы номинального значения). Нестационарность процесса переключения увеличивает инструментальные ошибки системы и в сочетании с нестационарностью летательного аппарата, как объекта управления, приводит к ухудшению его точностных характеристик. The known vortex system is controlled by a gas distributor installed in the control channel of one of the vortex valves. In this case, the second valve operates on a mismatch of a fixed control pressure with a varying supply pressure, which is a disadvantage, because a change in the supply pressure during the closing and opening of the vortex valves together with the large length of the supply channels leads to an unsteady switching process characterized by the switching time of the reactive force (the time from the start of the electrical command to the reactive force reaching the nominal value). The non-stationary nature of the switching process increases the instrumental errors of the system and, combined with the non-stationary nature of the aircraft as a control object, leads to a deterioration in its accuracy characteristics.
Другим недостатком известной системы является то, что в ней для уменьшения нагрузки на электромеханический клапан газораспределителя на активно управляемый вихревой клапан постоянно подается дополнительный управляющий расход газа. Это приводит к снижению коэффициента усиления, т.к. увеличивается сопротивление вихревой камеры и, как следствие, уменьшается расход газа, протекающего через вихревой клапан при отсутствии электрического управляющего сигнала. В результате давление в каналах питания повышается, увеличивая расход газа, протекающего через вихревой клапан. Т.к. реактивная сила вихревого клапана напрямую связана с расходом, то диапазон регулирования реактивной силы системы, определяемой как разница реактивных сил вихревых клапанов, уменьшается. Another disadvantage of the known system is that in order to reduce the load on the electromechanical valve of the gas distributor, an additional control gas flow is constantly supplied to the actively controlled vortex valve. This leads to a decrease in gain, because the resistance of the vortex chamber increases and, as a result, the flow rate of gas flowing through the vortex valve decreases in the absence of an electrical control signal. As a result, the pressure in the supply channels rises, increasing the flow rate of gas flowing through the vortex valve. Because Since the vortex valve reactive force is directly related to the flow rate, the control range of the reactive force of the system, defined as the difference in the reactive forces of the vortex valves, decreases.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлась разработка газореактивной системы управления, работающей на горячем пороховом газе. Thus, the objective of this technical solution (prototype) was to develop a gas-reactive control system operating on hot powder gas.
Общими признаками с предлагаемой авторами газореактивной системой является наличие источника питания, газораспределителя механического типа с переменными дросселями и вихревых клапанов, соединенных между собой каналами питания и управления. Common signs with the gas-reactive system proposed by the authors is the presence of a power source, a mechanical type gas distributor with variable chokes and vortex valves connected to each other by power and control channels.
В отличие от прототипа, предлагаемая авторами система дополнительно снабжена накопительной камерой и силовым цилиндром, поршень которого взаимодействует с поворотным клапаном, установленным в канале питания каналов управления вихревых клапанов, переменные дроссели газораспределителя снабжены устройством регулировки и включены в два плеча пневматического моста, в два других плеча которого включены постоянные дроссели, а силовой цилиндр установлен в одну из диагоналей моста, причем вихревые клапаны снабжены общим каналом питания с накопительной камерой. Unlike the prototype, the system proposed by the authors is additionally equipped with a storage chamber and a power cylinder, the piston of which interacts with a rotary valve installed in the power channel of the vortex valve control channels, variable gas distributors are equipped with an adjustment device and are included in two arms of the pneumatic bridge, in two other arms which includes constant chokes, and the power cylinder is installed in one of the diagonals of the bridge, and the vortex valves are equipped with a common supply channel with kopitelnoy camera.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом. It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.
Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны. These signs, which are distinctive from the prototype, and to which the requested amount of legal protection applies, are sufficient in all cases.
Задачей определяемого изобретения является создание газореактивной системы управления летательных аппаратов, работающей на пороховом газе и позволяющей за счет уменьшения нестационарности времени переключения реактивной силы расширить диапазон регулирования реактивной силы и снизить инструментальные ошибки. The objective of the invention is the creation of a gas-reactive control system for aircraft operating on powder gas and allowing, by reducing the non-stationary time of switching reactive forces, to expand the range of regulation of reactive forces and reduce instrumental errors.
Такое выполнение газореактивной системы позволит обеспечить активное и одновременное управление обоими вихревыми клапанами при постоянном расходе газа в общем канале питания, что в совокупности с накопительной камерой, сглаживающей пульсации давления питания в моменты открытия и закрытия вихревых клапанов, исключит влияние объема и протяженности канала питания на время переключения реактивной силы. This embodiment of the gas-reactive system will allow for the active and simultaneous control of both vortex valves at a constant gas flow rate in the common supply channel, which, together with a storage chamber that smoothes the supply pressure pulsations at the moments of opening and closing of the vortex valves, eliminates the influence of the volume and length of the supply channel on time switching reactive power.
Введение в систему силового цилиндра позволит уменьшить нагрузку на электромагниты газораспределителя и отказаться от постоянной подачи дополнительного управляющего расхода газа в вихревые клапаны, т.е. повысить коэффициент усиления и тем самым расширить диапазон регулирования реактивной силы системы. Introduction to the system of the power cylinder will reduce the load on the electromagnets of the gas distributor and abandon the constant supply of additional control gas flow to the vortex valves, i.e. increase the gain and thereby expand the range of regulation of the reactive power of the system.
Снабжение переменных дросселей газораспределителя устройством регулировки и включение их в мостовую схему позволит настраивать в определенных пределах время открытия и закрытия вихревых клапанов путем регулировки плеч моста, т.е. уменьшить нестационарность времени переключения реактивной силы системы. The supply of variable throttle valves of the valve with the adjustment device and their inclusion in the bridge circuit will allow you to configure within certain limits the time of opening and closing of the vortex valves by adjusting the shoulders of the bridge, i.e. reduce the unsteadiness of the switching time of the reactive power of the system.
Сравнение известных газореактивных систем с предлагаемой показало, что существенные признаки, отличающие ее от прототипа (введение в нее накопительной камеры и силового цилиндра, взаимосвязь его с поворотным клапаном, установка поворотного клапана в канал питания каналов управления вихревых клапанов, снабжение переменных дросселей газораспределителя устройством регулировки и взаимосвязь всех элементов между собой) неизвестны, т.е. предлагаемая система обладает новой неизвестной совокупностью признаков. A comparison of known gas-reactive systems with the proposed one showed that the essential features distinguishing it from the prototype (introducing a storage chamber and a power cylinder into it, its relationship with a rotary valve, installing a rotary valve in the power channel of the control channels of the vortex valves, supplying variable valve chokes with an adjustment device and the relationship of all elements with each other) is unknown, i.e. the proposed system has a new unknown set of features.
Сущность изобретения заключается в том, что газореактивная система управления летательным аппаратом, включающая источник питания, газораспределитель электромеханического типа с переменными дросселями, вихревые клапаны, соединенные между собой каналами питания и управления, в отличие от прототипа согласно изобретению дополнительно снабжена накопительной камерой и силовым цилиндром, поршень которого взаимодействует с поворотным клапаном, установленным в канале питания каналов управления вихревых клапанов, переменные дроссели газораспределителя снабжены устройством регулировки и включены в два плеча пневматического моста, в два других плеча которого включены постоянные дроссели, а силовой цилиндр установлен в одну из диагоналей моста, причем вихревые клапаны снабжены общим каналом питания с накопительной камерой. The essence of the invention lies in the fact that the gas-reactive control system of the aircraft, including a power source, a gas distributor of an electromechanical type with variable chokes, vortex valves interconnected by power and control channels, in contrast to the prototype according to the invention, is additionally equipped with a storage chamber and a power cylinder, a piston which interacts with a rotary valve installed in the power channel of the control channels of the vortex valves, variable gas chokes aspredelitelya provided with adjustment device and included in the two pneumatic axle shoulder, the shoulder in the other two of which are included constant inductors, and the actuator is mounted in one of the bridge diagonals, and the vortex valves are provided with a common supply channel storage chamber.
На чертеже изображена газореактивная система управления. The drawing shows a gas reactive control system.
Система содержит источник питания 1 с пороховым зарядом 2 (газогенератор), вихревые клапаны 3 и 4, канал питания 5 с накопительной камерой 6, каналы управления 7 и 8, газораспределитель 9, силовой цилиндр 10, поворотный клапан 11, канал питания 12, устройство понижающее давление 13, постоянные дроссели 14 и пневматическую мостовую схему 15. The system contains a power source 1 with a powder charge 2 (gas generator), vortex valves 3 and 4, a power channel 5 with a storage chamber 6, control channels 7 and 8, a gas distributor 9, a power cylinder 10, a rotary valve 11, a power channel 12, a lowering device pressure 13, permanent chokes 14 and pneumatic bridge circuit 15.
Силовой цилиндр 10 содержит поршень 16, связанный с поворотным клапаном 11, а газораспределитель 9 состоит из электромагнитов 17, якоря 18, переменных дросселей 19 типа сопло заслонка и устройств регулировки 20. The master cylinder 10 contains a piston 16 connected to a rotary valve 11, and the gas distributor 9 consists of electromagnets 17, an armature 18, variable throttles 19 such as a nozzle damper and adjustment devices 20.
Газореактивная система работает следующим образом. При подаче электрического сигнала на один из электромагнитов 17 (например, левый) газораспределителя 9 якорь 18 поворачивается по часовой стрелке, открывая левый и закрывая правый переменные дроссели 19. При этом давление в левой полости силового цилиндра 10 уменьшается, а в правой повышается. Под действием этого перепада давлений поршень 16 перемещается влево, поворачивая по часовой стрелке связанный с ним клапан 11. Клапан 11 закрывает вход в канал управления 8 и открывает вход в канал управления 7. Так как в канал 8 рабочее тело не подается, то вихревой клапан 4 открыт и через него свободно протекает рабочее тело из снабженного пороховым зарядом 2 источника питания 1 через устройство, понижающее давление 13, накопительную камеру 6 и канал питания 5, создавая реактивную силу. В то же время рабочее тело из источника питания 1 через канал 12 и открытый вход канала управления 7 поступает в вихревой клапан 3. Давление в канале питания 5 из-за устройства 13 ниже давления в канале 7, поэтому вихревой клапан 3 закрывается и его реактивная сила практически равна нулю. Gas reactive system operates as follows. When applying an electrical signal to one of the electromagnets 17 (for example, the left) of the gas distributor 9, the armature 18 rotates clockwise, opening the left and closing the right variable chokes 19. In this case, the pressure in the left cavity of the power cylinder 10 decreases, and in the right increases. Under the influence of this pressure differential, the piston 16 moves to the left, turning the associated valve 11 clockwise. The valve 11 closes the entrance to the control channel 8 and opens the entrance to the control channel 7. Since the working medium is not supplied to channel 8, the vortex valve 4 open and through it freely flows the working fluid from a power source 1 supplied with a powder charge 2 through a pressure reducing device 13, a storage chamber 6 and a power channel 5, creating a reactive force. At the same time, the working fluid from the power source 1 through the channel 12 and the open input of the control channel 7 enters the vortex valve 3. The pressure in the power channel 5 due to the device 13 is lower than the pressure in the channel 7, so the vortex valve 3 closes and its reactive force almost equal to zero.
При подаче электрического сигнала на правый электромагнит 17, якорь 18 поворачивается против часовой стрелки, открывая правый и закрывая левый переменные дроссели 19. Давление в правой полости силового цилиндра 10 повышается, а в левой уменьшается. Поршень 16 перемещается из левого крайнего положения в правое, а клапан 11 поворачивается против часовой стрелки, открывая вход в канал 8 и закрывая вход в канал 7. При этом вихревой клапан 3 открывается и протекающее через него рабочее тело из канала 5 создает реактивную силу, а вихревой клапан 4 закрывается и его реактивная сила равна нулю. Таким образом происходит переключение реактивной силы системы в зависимости от входного электрического сигнала. When applying an electrical signal to the right electromagnet 17, the armature 18 rotates counterclockwise, opening the right and closing the left variable chokes 19. The pressure in the right cavity of the power cylinder 10 rises, and in the left decreases. The piston 16 moves from the left extreme position to the right, and the valve 11 rotates counterclockwise, opening the entrance to the channel 8 and closing the entrance to the channel 7. In this case, the vortex valve 3 opens and the working fluid flowing through it from the channel 5 creates a reactive force, and the vortex valve 4 closes and its reactive force is zero. In this way, the reactive power of the system is switched depending on the input electrical signal.
Настройка времени переключения осуществляется предварительным изменением пневматического сопротивления устройств регулировки 20, т.е. балансировкой плеч пневматического моста 15, в котором в других плечах установлены постоянные дроссели 14. Увеличение или уменьшение протекающего через них расхода рабочего тела приводит к изменению времен наполнения и опорожнения полостей силового цилиндра 10 и времен движения поршня 16 (следовательно, и поворотного клапана 11) из одного крайнего положения в другое. Это дает возможность добиваться одинакового времени переключения реактивной силы системы в ту или другую сторону. The switching time is set by preliminary changing the pneumatic resistance of the adjustment devices 20, i.e. balancing the shoulders of the pneumatic bridge 15, in which constant chokes are installed in the other arms 14. An increase or decrease in the flow rate of the working fluid flowing through them leads to a change in the filling and emptying times of the cavities of the power cylinder 10 and the times of movement of the piston 16 (therefore, of the rotary valve 11) from one extreme position to another. This makes it possible to achieve the same time switching the reactive power of the system in one direction or another.
В предлагаемой газореактивной системе разброс времени переключения реактивной силы может быть уменьшен до нуля, что в сочетании с расширением диапазона регулирования реактивной силы приводит к улучшению точностных характеристик летательного аппарата. In the proposed gas-reactive system, the spread of the switching time of the reactive force can be reduced to zero, which, combined with the expansion of the range of regulation of the reactive force, leads to an improvement in the accuracy characteristics of the aircraft.
По предлагаемому изобретению была разработана конструкторская документация, по которой в настоящее время изготовлена опытная газореактивная система управления. According to the invention, design documentation has been developed, according to which an experimental gas-reactive control system is currently manufactured.
Стендовые натурные испытания в составе летательного аппарата подтвердили работоспособность ее и дали положительные результаты. Bench-scale field tests as part of the aircraft confirmed its performance and gave positive results.
При этом по сравнению с прототипом:
диапазон регулирования реактивной силы увеличен в 1,5 раза;
разброс времени переключения реактивной силы уменьшился в 2 раза.Moreover, in comparison with the prototype:
range of regulation of reactive power increased by 1.5 times;
the spread of the switching time of the reactive force decreased by 2 times.
Как показал анализ результатов испытаний, предлагаемая газореактивная система управления обеспечивает за счет указанных преимуществ улучшение точностных характеристик летательного аппарата. As the analysis of test results showed, the proposed gas-reactive control system provides, due to these advantages, an improvement in the accuracy characteristics of the aircraft.
По результатам испытаний предлагаемая газореактивная система управления рекомендована для реализации в перспективных разрабатываемых летательных аппаратах. Based on the test results, the proposed gas-reactive control system is recommended for implementation in promising aircraft under development.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95100688/06A RU2089451C1 (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Flying vehicle gas-jet control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95100688/06A RU2089451C1 (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Flying vehicle gas-jet control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95100688A RU95100688A (en) | 1997-04-10 |
| RU2089451C1 true RU2089451C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=20164080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95100688/06A RU2089451C1 (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Flying vehicle gas-jet control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089451C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520227C1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" | Gas-dynamic actuating device |
-
1995
- 1995-01-17 RU RU95100688/06A patent/RU2089451C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Беляев Н.М., Уваров Е.И. Расчет и проектирование реактивных систем управления космических летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1974, с. 46 - 50, рис. 2.6 - 2.8. 2. Струйная автоматика в системах управления. / Под ред. Б.В.Орлова. - М.: Машиностроение, 1975, с. 335 - 336, рис. 146. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520227C1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" | Gas-dynamic actuating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95100688A (en) | 1997-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6233919B1 (en) | Force driven hot gas proportional thruster valve | |
| US5772182A (en) | Fuel flow control valve | |
| US4256017A (en) | Differential area electrohydraulic doser actuator | |
| US6685138B1 (en) | Augmenting flight control surface actuation system and method | |
| US6227247B1 (en) | Position driven hot gas proportional thruster valve | |
| JPS628612B2 (en) | ||
| CN103174868A (en) | Diaphragm valve with adjustable pressure and adjustable flow range | |
| US20200166151A1 (en) | Servo valve | |
| US4285195A (en) | Load responsive control system | |
| US2984977A (en) | Pneumatic control of fuel for a twin spool jet engine | |
| WO1993011383A1 (en) | A pressure regulator for maintaining a stable flow level of a fluid | |
| RU2089451C1 (en) | Flying vehicle gas-jet control system | |
| US5218997A (en) | Digital hydraulic valve control | |
| JPS5867928A (en) | Fuel jet pump of internal combustion engine | |
| US3456881A (en) | Fluid pressure control system | |
| KR970001772B1 (en) | Missile control fin actuator system | |
| CN1995787A (en) | Fluid-control system | |
| US3119308A (en) | Velocity and rate of change of pressure limiting system | |
| US3826282A (en) | External combustion engine and control mechanism therefor | |
| US20190031321A1 (en) | Fluidic device | |
| CA1090592A (en) | Jet engine fuel flow transfer valve | |
| US5029514A (en) | Nozzle hydraulic actuator ring with cooling flow | |
| US20210270385A1 (en) | Servo valve | |
| JP4619605B2 (en) | Control device | |
| US3071345A (en) | Throttle valve |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050118 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140118 |