RU2182702C2

RU2182702C2 - Method and test stand for checking quality of operation of actuators and gyropilots of controlled missiles

Info

Publication number: RU2182702C2
Application number: RU99108364A
Authority: RU
Inventors: В.И. Бабичев; В.С. Фимушкин; А.В. Гусев; Ф.Ф. Тошнов; Ю.Н. Чистяков
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2002-05-20

Abstract

FIELD: testing of machine parts. SUBSTANCE: stand has pulse generator, monitoring and control panel, recording unit, electric and air supply sources, base for fastening unit of air-dynamic actuator (gyropilot) with open air intakes and control surfaces. Control surface loading mechanism is provided. Spring of control surfaces loading mechanism is arranged in two movable posts coaxially with axis of rotation of control surfaces of each control channel of actuator (gyropilot) under checking. Spring is secured at one side on control surface blade through union fork, and at other side, in post with inserts clamped by screws. In implementing the method, parameters of transient process in actuator (gyropilot) at execution of control pulse are measured. EFFECT: increased information content and reliability of check. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к силовым системам управления летательных аппаратов и наиболее целесообразно может быть использовано для проверки (контроля) качества функционирования рулевых приводов и автопилотов малогабаритных управляемых снарядов. The invention relates to power control systems for aircraft and can be most expediently used to verify (control) the quality of the operation of steering drives and autopilots of small-sized guided projectiles.

Рулевые приводы и автопилоты управляемых снарядов относятся к объектам с изменяющимися параметрами. В широких пределах по времени полета снаряда изменяется шарнирная нагрузка на рулях (от пружинной до перекомпенсации) из-за изменения скорости полета снаряда, максимальный развиваемый момент привода в управляемых снарядах, использующих, например, энергию сжатого воздуха за счет скоростного напора набегающего при полета снаряда, в широких пределах по времени полета изменяются также параметры сигнала управления. Steering gears and autopilots of guided projectiles relate to objects with variable parameters. Over a wide range of the projectile’s flight time, the hinge load on the rudders changes (from spring to overcompensation) due to a change in the projectile’s flight speed, the maximum developed drive moment in guided missiles using, for example, compressed air energy due to the high-speed pressure of the projectile incident during flight, over a wide range of flight times, the parameters of the control signal also change.

Известен, например, управляемый снаряд 3ОФ39 [1], рули которого работают в трехпозиционном релейном импульсном режиме. Лазерная полуактивная головка самонаведения снаряда выдает на рулевой привод снаряда управляющий сигнал в виде серии импульсов напряжения фиксированной амплитуды, длительностью, пропорциональной смещению пятна рассеяния относительно центра площадок фотоприемного устройства, максимальная длительность импульсов составляет 40 мс. Known, for example, guided projectile 3OF39 [1], whose rudders operate in a three-position relay pulse mode. The semi-active laser homing head of the projectile gives a control signal to the steering gear drive in the form of a series of voltage pulses of a fixed amplitude, duration proportional to the offset of the scattering spot relative to the center of the areas of the photodetector, the maximum pulse duration is 40 ms.

Проверка качества функционирования рулевого привода и автопилота управляемого снаряда при отработке импульсных сигналов является актуальной технической задачей при проведении контрольно-испытательных операций при производстве высокоточного управляемого вооружения. Verification of the quality of the steering gear and autopilot of a guided projectile during the development of pulse signals is an urgent technical task during the control and test operations in the production of high-precision guided weapons.

Сама же задача разработки комплексного способа проверки (контроля) качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов, например, с лазерной полуактивной головкой самонаведения [1] и др., при отработке импульсных сигналов управления не нашла отражения в технической литературе [2] и других источниках, что делает ее решение актуальным для конструкторов-разработчиков, исследователей и испытателей таких систем для оценки их качества функционирования и технического состояния. The very task of developing an integrated method for checking (controlling) the quality of the operation of steering gears and autopilots of guided projectiles, for example, with a laser semi-active homing head [1] and others, was not reflected in the technical literature [2] and other sources when working out pulse control signals , which makes its decision relevant for designers, researchers, and testers of such systems to assess their quality of functioning and technical condition.

Как показал многолетний положительный опыт разработки, исследований и эксплуатации рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов при отработке импульсных сигналов управления, основными показателями качества функционирования которых являются максимальные углы поворота рулей в установившемся состоянии, время эквивалентного запаздывания, оцениваемое по величинам времени срабатывания из нулевого положения на максимальные углы поворота рулей в установившемся состоянии при отработке переднего фронта импульса управления и временам срабатывания (отпускания) с максимальных углов поворота рулей в установившемся состоянии до точки входа в зону, ограниченную заданными значениями ухода нулевого положения рулей, при отработке заднего фронта импульса управления, величина перерегулирования рулей относительно нулевого положения при сходе с максимальных углов поворота рулей в установившемся состоянии, уход нулевого положения рулей в установившемся состоянии после схода с максимальных углов поворота рулей, частота и амплитуда автоколебаний рулей в установившемся состоянии после отработки импульса сигнала управления или при отсутствии сигнала управления. As shown by many years of positive experience in the development, research and operation of steering gears and autopilots of guided projectiles during the development of impulse control signals, the main indicators of the quality of which are the maximum steering angles in the steady state, the equivalent delay time, estimated from the response time from the zero position to the maximum Steering angles of the rudders in steady state when working out the leading edge of the control pulse and time triggering (releasing) from the maximum steering angle in the steady state to the point of entry into the zone limited by the preset values of the zero position of the rudders when working out the trailing edge of the control pulse, the amount of rudder overshoot relative to the zero position when leaving the maximum steering angle in the steady state , departure of the zero position of the rudders in the steady state after leaving the maximum angles of rotation of the rudders, the frequency and amplitude of the self-oscillations of the rudders in the steady state standing after working out a pulse of a control signal or in the absence of a control signal.

Эти показатели качества с достаточной для практики степенью точности характеризуют качество функционирования и техническое состояние проверяемого рулевого привода или автопилота управляемого снаряда при отработке импульсных сигналов управления. These quality indicators, with a sufficient degree of accuracy for practice, characterize the quality of functioning and technical condition of the checked steering gear or autopilot of a guided projectile during the development of pulse control signals.

Понятие "время эквивалентного запаздывания" не является новым, оно введено, например, для оценки динамики разомкнутых пневмораспределителей [3, стp.85-92] рулевых приводов. The concept of “equivalent retardation time” is not new; it was introduced, for example, to assess the dynamics of open air distributors [3, pp. 85-92] of steering drives.

Как справедливо отмечается [3, стр.86, 1-й абзац снизу], "задача разработки методики динамической настройки разомкнутых релейных систем, основным показателем качества которых является время эквивалентного запаздывания, не нашла отражения в литературе, что делает ее решение актуальным". As rightly noted [3, p. 86, the first paragraph below], "the task of developing a method for dynamically tuning open relay systems, the main quality indicator of which is the equivalent delay time, was not reflected in the literature, which makes its solution relevant."

Этот показатель представляет практический интерес и для оценки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов при импульсных сигналах управления, хотя он и не является единственным, как было отмечено выше. This indicator is also of practical interest for assessing the quality of the operation of steering gears and autopilots of guided projectiles with pulsed control signals, although it is not the only one, as noted above.

В литературе [4, стр.61-63] для оценки качества функционирования системы привода введено понятие "уход нуля". Справедливо отмечено [4, стр.61], что влияние ухода нуля системы привода Δδ уменьшается при увеличении коэффициента усиления разомкнутого контура САУ. Под уходом нуля понимается величина отклонения φ_c системы, когда величина воздействия на ее входе φ_в = 0.
Правда, в работе [5] не раскрыта физическая суть появления ухода нуля в системе.In the literature [4, p.61-63] to assess the quality of functioning of the drive system introduced the concept of "zero departure". It was rightly noted [4, p. 61] that the influence of the zero drift of the drive system Δδ decreases with increasing gain of the open loop ACS. By going zero means the value of the deviation φ _{c of the} system, when the magnitude of the impact at its input φ _in = 0.
True, the physical essence of the appearance of zero vanishing in the system was not disclosed in [5].

Причиной ухода нуля является несимметрия параметров элементов системы (измерителя ошибки, усилителя, электромагнита, распределителя [4, рис.38]). The reason for the departure of zero is the asymmetry of the parameters of the system elements (error meter, amplifier, electromagnet, distributor [4, Fig. 38]).

По мнению заявителя и авторов предлагаемого изобретения, более правильным понятием является не "уход нуля", а "уход нулевого положения рулей", так как более правильно говорить о нулевом положении рулей рулевого привода или автопилота, чем о каком-то абстрактном понятии "ноль" или "уход нуля". Ведь физически руль занимает какое-то вполне определенное угловое положение вокруг оси вращения рулей, в том числе оно может быть при отсутствии сигнала управления как нулевым при симметричных параметрах элементов, так и ненулевым при несимметричных параметрах. According to the applicant and the authors of the present invention, the more correct concept is not "zero departure", but "zero steering position", since it is more correct to talk about the zero position of the rudders of the steering drive or autopilot than some abstract concept of "zero" or "going zero." After all, physically the steering wheel occupies a certain definite angular position around the axis of rotation of the steering wheels, including, in the absence of a control signal, it can be either zero for symmetric parameters of elements or non-zero for asymmetric parameters.

Поэтому этот показатель "уход нулевого положения рулей" принят для оценки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов, в том числе как один из основных параметров, характеризующий рулевой привод или автопилот при отсутствии импульсного сигнала управления или после его отработки в установившемся состоянии. Therefore, this indicator of “zero steering position” was adopted to assess the quality of the steering gears and autopilots of guided projectiles, including as one of the main parameters characterizing the steering gear or autopilot in the absence of a pulse control signal or after it has been worked out in a steady state.

Уход нулевого положения рулей может быть ощутимой величиной по сравнению с максимальным углом поворота рулей, что будет уменьшать линейную зону по перегрузке управления. The departure of the zero position of the rudders can be a tangible amount compared to the maximum angle of rotation of the rudders, which will reduce the linear zone for control overload.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили методы исследования автоматических систем по частотным характеристикам [5]. Currently, the most widely used are methods for studying automatic systems by frequency characteristics [5].

Известен метод (аналог) экспериментального определения частотных характеристик автоматических систем и их элементов при синусоидальном входном воздействии [5, стр.89-133]. The known method (analog) of the experimental determination of the frequency characteristics of automatic systems and their elements with a sinusoidal input effect [5, p. 89-133].

Недостатком этого метода является сложность реализации, связанная с наличием сложной и дорогостоящей специальной аппаратуры, не выпускаемой промышленностью в настоящее время, для выделения первой гармоники выходного сигнала. The disadvantage of this method is the complexity of the implementation associated with the presence of complex and expensive special equipment not currently manufactured by the industry to isolate the first harmonic of the output signal.

Известен метод определения частотных характеристик линейных объектов при типовом периодическом воздействии на входе [5, стр.157-159], например, воздействие типа периодических колебаний прямоугольной формы вида 1 и 3 на рис. 3-3 [5], если отсчет вести сверху вниз. A known method for determining the frequency characteristics of linear objects with a typical periodic action at the input [5, p. 157-159], for example, the effect of the type of periodic oscillations of a rectangular shape of the form 1 and 3 in Fig. 3-3 [5], if the counting is from top to bottom.

Недостатком этого метода является также сложность реализации, связанная с выделением первой гармони, и ограниченность использования только для исследования линейных объектов. The disadvantage of this method is also the complexity of the implementation associated with the allocation of the first harmony, and the limited use only for the study of linear objects.

Известен метод определения частотных характеристик линейных объектов по кривым переходного процесса при непериодическом входном воздействии, например, при входном воздействии в виде прямоугольного импульса [5, стр.160-178, рис. 3-4, в]. Метод этот также сложный, малоинформативный, трудоемкий, причем правильный результат может быть получен при определении частотных характеристик по кривой переходного процесса в том случае, когда используется линейный объект. A known method for determining the frequency characteristics of linear objects from the curves of the transition process with non-periodic input action, for example, with the input action in the form of a rectangular pulse [5, p.160-178, Fig. 3-4, in]. This method is also complex, uninformative, time-consuming, and the correct result can be obtained by determining the frequency characteristics of the transient curve in the case when a linear object is used.

Общим для всех этих трех методов является определение частотных характеристик исследуемых систем, что само по себе является привлекательным для оценки одного из показателей качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов и оценки их динамики как одного из основных элементов, определяющих динамику всей системы управления управляемого снаряда, а недостатком - их сложность реализации, что отмечалось выше, и малая информативность о состоянии контролируемого объекта, так как в результате получаем только оценку по одному параметру (частотной характеристике), что недостаточно для оценки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов при отработке импульсных сигналов управления. Common to all these three methods is the determination of the frequency characteristics of the systems under study, which in itself is attractive for evaluating one of the performance indicators of steering gears and autopilots of guided projectiles and evaluating their dynamics as one of the main elements that determine the dynamics of the entire control system of a guided projectile, and the disadvantage is their complexity of implementation, as noted above, and low information content on the state of the controlled object, as the result is only an estimate according to one parameter (frequency response), which is not enough to assess the quality of the steering gears and autopilots of guided projectiles during the development of pulse control signals.

Наиболее близким к предлагаемому способу проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов является способ проверки (прототип) электропневматического рулевого привода по переходному процессу [6, стр.151-157] при отработке рулевым пневмоприводом больших скачков входного угла. Переходный процесс рулевого пневмопривода приведен для различных характеров шарнирной нагрузки (пружинной, перекомпенсации, нулевой) с различными значениями момента инерции руля и характеризует процесс движения руля на участках разгона, перерегулирования и в установившемся состоянии при исследовании нелинейной математической модели силового пневмопривода при вычислении на ЭВМ. Closest to the proposed method for checking the quality of operation of steering gears and autopilots of guided projectiles is a test method (prototype) of an electro-pneumatic steering gear for a transient process [6, pp. 151-157] when practicing pneumatic steering with large jumps in the input angle. The transient process of the steering pneumatic drive is given for various types of articulated loading (spring, overcompensation, zero) with different values of the moment of inertia of the steering wheel and characterizes the process of movement of the steering wheel in the areas of acceleration, overshoot and in the steady state when studying a nonlinear mathematical model of power pneumatic drive when computing on a computer.

Недостатком известного метода проверки качества функционирования рулевого привода и автопилота по переходному процессу являются следующие:
1. Малая информативность о состоянии реального контролируемого объекта (рулевого привода, автопилота) при отработке импульсных сигналов управления с большой амплитудой, соответствующей максимальному углу отклонения рулей (на упор) в ту и другую сторону, и возврат с этих углов в установившееся состояние.The disadvantage of the known method of checking the quality of the steering gear and autopilot transient are the following:
1. Low information on the state of the real controlled object (steering gear, autopilot) when working out pulse control signals with a large amplitude corresponding to the maximum steering angle (on the stop) in one direction or another, and return from these angles to the steady state.

2. Нет контроля ухода нулевого положения рулей при отсутствии сигнала управления, хотя в общем случае, например, при действии значительной нагрузки перекомпенсации, уход нулевого положения рулей может достигать очень значительных величин по сравнению с максимальным углом поворота рулей (δ_m).
3. Нет контроля частоты и амплитуды автоколебаний рулей при отсутствии сигнала управления, тогда как частота автоколебаний и амплитуда автоколебаний являются комплексными обобщенными параметрами, характеризующими динамику рулевого привода в области высоких частот.2. There is no control of the rudder zeroing in the absence of a control signal, although in the general case, for example, under the action of a significant overcompensation load, the rudder zeroing can reach very significant values compared to the maximum steering angle (δ _m ).
3. There is no control of the frequency and amplitude of auto-oscillations of the rudders in the absence of a control signal, while the frequency of auto-oscillations and the amplitude of auto-oscillations are complex generalized parameters characterizing the dynamics of the steering drive in the high-frequency region.

4. Нет оценки частотных характеристик рулевого привода в виде упрощенного аппроксимирующего динамического звена, например, временем эквивалентного запаздывания. 4. There is no assessment of the frequency characteristics of the steering drive in the form of a simplified approximating dynamic link, for example, the equivalent delay time.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение информативности и надежности контроля качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов при отработке импульсных сигналов управления. The objective of the invention is to increase the information content and reliability of the quality control of the operation of steering drives and autopilots of guided projectiles when practicing impulse control signals.

Поставленная задача решается за счет того, что замеряют время эквивалентного запаздывания рулевого привода или автопилота при отработке импульсного сигнала управления, соответствующего максимальному углу поворота рулей в одну (упор +δ_m) и другую (упор -δ_m) сторону, нагружают рули шарнирным моментом и выставляют давление питания привода, соответствующими выбранному режиму полета снаряда, проводят реагистрацию сигналов управления и углов поворота рулей с выхода датчика углов поворота рулей, определяют максимальные углы поворота рулей в установившемся состоянии и времена срабатывания на эти углы, определяют время срабатывания с максимального угла +δ $\binom{y}{m}$ на угол +δ₀, равный максимальному значению ухода нулевого положения рулей в установившемся состоянии при отсутствии сигнала управления, и на угол -δ₀ при сходе с угла -δ $\binom{y}{m}$ определяют величину перерегулирования при сходе с максимальных углов поворота рулей, определяют уход нулевого положения рулей в установившемся состоянии после схода с максимальных углов поворота рулей, определяют частоту и амплитуду автоколебаний рулей в нулевом положении, полученные значения измеряемых параметров сравнивают с заданными на выбранном расчетном режиме и принимают решение о качестве функционирования рулевого привода или автопилота.The problem is solved due to the fact that they measure the time of the equivalent delay of the steering gear or autopilot when working out a pulse control signal corresponding to the maximum steering angle in one direction (stop + δ _m ) and the other (stop-δ _m ), load the steering wheels with a hinged moment and set the actuator supply pressure corresponding to the selected projectile flight mode, perform control signals and rudder rotation angles from the output of the rudder angle sensor, determine the maximum rudder angles steady-state and time of operation at these angles determine the response time of a maximum angle of + δ $\binom{y}{m}$ by an angle + δ ₀ equal to the maximum value of the zero position of the rudders in the steady state in the absence of a control signal, and by an angle -δ ₀ when leaving the angle -δ $\binom{y}{m}$ determine the amount of overshoot upon exiting the maximum rudder rotation angles, determine the departure of the rudder zero position in the steady state after descending from the maximum rudder rotation angles, determine the frequency and amplitude of the self-oscillations of the rudders in the zero position, the obtained values of the measured parameters are compared with those set at the selected calculation mode and take a decision on the quality of the steering gear or autopilot.

При проверке качества функционирования рулевых приводов и автопилотов в предлагаемом варианте проверки рули работают в трехпозиционном режиме, т.е. при отсутствии сигнала управления рули находятся в нулевом положении, при подаче импульса управления на тот или другой входы канала управления привода и автопилота рули будут перемещаться соответственно на один или другой упоры. When checking the quality of functioning of steering drives and autopilots in the proposed version, the rudders check in three-position mode, i.e. in the absence of a control signal, the rudders are in the zero position; when a control pulse is applied to one or the other inputs of the drive control channel and autopilot, the rudders will move respectively to one or the other stops.

Современная технология создания новых комплексов управляемых снарядов предполагает широкое применение средств полунатурного моделирования при испытаниях опытных образцов различных блоков аппаратуры системы управления, в том числе таких, как рулевой привод и автопилот. Имитация штатных условий функционирования на этапе лабораторной отработки позволяет существенно повысить достоверность результатов и тем самым сократить объем трудоемких и дорогостоящих полигонных испытаний. Особую эффективность имеет такой подход при разработке и испытаниях воздушно-динамических рулевых приводов (ВДРП) и автопилотов, для которых характерна существенная зависимость качества отработки командного сигнала от аэродинамической нагрузки и давления питания на различных участках полета снаряда, в том числе и на начале управляемого участка. Отсюда вытекает актуальность создания технических средств имитации аэродинамических воздействий на ВДРП не только для полунатурных испытаний опытных образцов в составе модели контура управления, но и для проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов на всех этапах их производства и испытаний. The modern technology for creating new guided missile systems involves the widespread use of semi-natural modeling tools for testing prototypes of various blocks of control system equipment, including such as steering gear and autopilot. Simulation of the standard operating conditions at the stage of laboratory testing can significantly increase the reliability of the results and thereby reduce the amount of time-consuming and costly field tests. This approach is especially effective in the development and testing of air-dynamic steering gears (WDW) and autopilots, which are characterized by a significant dependence of the quality of the command signal processing on the aerodynamic load and the supply pressure at various sections of the projectile’s flight, including at the beginning of the guided section. This implies the relevance of creating technical means to simulate aerodynamic effects on the WDF, not only for the full-scale tests of prototypes as part of the control loop model, but also for checking the quality of the operation of steering drives and autopilots at all stages of their production and testing.

Известна принципиальная схема нагрузочного стенда [7, стр. 315-317, рис. 10-10], который позволяет создавать с помощью пластинчатой пружины шарнирную нагрузку, нагрузку сухого трения, динамическую нагрузку. Настройка, поддержание параметров сухого трения, установка соосности представляют немалые трудности. Имитация несимметричной нагрузки двумя пластинчатыми пружинами [7, рис. 10-12] осложняет настройку и подготовку к работе нагрузочного стенда. The known circuit diagram of the loading stand [7, p. 315-317, Fig. 10-10], which allows you to create using a leaf spring articulated load, dry friction load, dynamic load. Setting, maintaining the parameters of dry friction, setting alignment pose considerable difficulties. Simulation of an asymmetric load with two leaf springs [7, Fig. 10-12] complicates the setup and preparation for the work of the load stand.

Испытать пневмоприводы на известном стенде не представляется возможным, так как отсутствует устройство для подачи сжатого воздуха рабочего давления к проверяемому рулевому приводу. It is not possible to test pneumatic drives on a known stand, since there is no device for supplying compressed air of working pressure to the tested steering drive.

Предлагаемый способ проверки реализуется стендом, принципиальная схема которого приведена на фиг.1. Стенд содержит генератор импульсных сигналов 1, пульт управления и контроля 2, источники электро- 3 и пневмопитания 5, например, сеть высокого давления, регистрирующий блок 4, основание 6 с закрепленным на нем проверяемым блоком 7 воздушно-динамического рулевого привода или автопилота с раскрытыми воздухозаборниками 8 и рулями 9, связанными с пружинами 10 механизма нагружения рулей, устройство пневмопитания, включающее пневморегулятор 11 параметров потока сжатого воздуха, ресивер 12 с измерительным манометром 13 и клапаном сброса 14, коллектор - пневмораспределитель 15 потока сжатого воздуха, пневмоподводы 16 к воздухозаборникам 8 и соединительные пневмошланги 17. Пневмоподвод 16 к каждому из воздухозаборников 8 выполнен в виде съемного проходного наконечника 18 с двумя окнами, входное из которых представляет штуцер 19 цилиндрического типа и соединено пневмошлангом 17 с коллектором-пневмораспределителем 15, выходное окно 20 по форме и площади соответствует приемному окну воздухозаборника и соединено встык с воздухозаборником с герметизацией по месту стыка через уплотнительный элемент 21 по периметру окна, уплотнительный элемент 21 со стороны воздухозаборника выполнен с направляющим воротничком (на схеме фиг.1 не показан), внешние размеры которого соответствуют внутренним размерам окна воздухозаборника 8, а наконечник 18 снабжен откидным пружинным фиксирующим устройством 22, выходная лапка 23 которого прижата пружиной 24 к нижней поверхности воздухозаборника со стороны, противоположной входному окну воздухозаборника 8. The proposed verification method is implemented by the stand, the circuit diagram of which is shown in figure 1. The stand contains a pulse signal generator 1, a control and monitoring panel 2, power sources 3 and pneumatic supply 5, for example, a high-pressure network, a recording unit 4, a base 6 with a verified unit 7 of an air-dynamic steering drive or an autopilot with open air intakes fixed to it 8 and rudders 9 associated with springs 10 of the rudder loading mechanism, a pneumatic supply device including a pneumatic regulator 11 of compressed air flow parameters, a receiver 12 with a measuring pressure gauge 13 and a relief valve 14, the collector - p a non-distributor 15 of compressed air flow, pneumatic inlets 16 to the air intakes 8 and connecting air hoses 17. The pneumatic inlet 16 to each of the air inlets 8 is made in the form of a removable end piece 18 with two windows, the input of which is a fitting 19 of a cylindrical type and connected by a pneumatic hose 17 to a manifold-pneumatic distributor 15, the exit window 20 in shape and area corresponds to the intake window of the air intake and is butt-welded to the air intake with sealing at the junction through the sealing element 21 around the perimeter of the window, the sealing element 21 on the air intake side is made with a guide collar (not shown in the diagram of FIG. 1), the external dimensions of which correspond to the internal dimensions of the air intake window 8, and the tip 18 is provided with a hinged spring-loaded locking device 22, the output tab 23 of which is pressed spring 24 to the bottom surface of the air intake from the side opposite to the inlet window of the air intake 8.

Каждая пружина 10 механизма нагружения рулей расположена в двух подвижных стойках 25 соосно с осью вращения рулей каждого из каналов управления проверяемого блока воздушно-динамического рулевого привода или автопилота. Кроме того, в состав стенда входят накидная вилка 26, вкладыши 27, стягивающий винт 28, паз 29 для компенсации температурных удлинений пружины 10 и от угла поворота рулей 9, индикатор 31 (шкала со стрелкой) угла поворота рулей, направляющие 32, 33 для продольного и поперечного перемещения стоек 25, устройство 30 обеспечения равномерности и плавности изменения шарнирного момента по всему диапазону изменения углов поворота рулей, выдвижные подшипники качения 35, посадочные места 36, рычаг 37, пружина 34, стопорные винты 38. Each spring 10 of the rudder loading mechanism is located in two movable racks 25 coaxially with the axis of rotation of the rudders of each of the control channels of the tested block of the air-dynamic steering drive or autopilot. In addition, the stand includes a cap fork 26, inserts 27, a tightening screw 28, a groove 29 to compensate for the temperature elongations of the spring 10 and from the angle of rotation of the rudders 9, indicator 31 (scale with arrow) of the angle of rotation of the rudders, guides 32, 33 for longitudinal and lateral movement of the struts 25, the device 30 to ensure uniformity and smoothness of the change in the articulated moment across the entire range of variation of the angles of rotation of the rudders, sliding bearings 35, seats 36, lever 37, spring 34, locking screws 38.

Стенд фиг. 1 работает следующим образом. Проверяемый блок 7 воздушно-динамического рулевого привода или автопилота с раскрытыми рулями 9 и воздухозаборниками 8 устанавливается и крепится на основании 6 (элементы крепления ввиду их не принципиальности на фиг.1 не показаны). Один из рулей 9 каждого из каналов управления блока нагружается шарнирным моментом пружинного типа, реализуемым с помощью пластинчатой пружины 10, расположенной в двух стойках 25 соосно с осью вращения рулей. До установки пружины на рули проводится настройка пружины 10 по требуемой величине момента за счет изменения ее длины путем перемещения стоек 25. Симметричность момента при отклонении пружины в обе стороны обеспечивается смещением стоек 25 в поперечном направлении, фиксация стоек 25 от смещения проводится винтами 38. Определяется необходимая длина l₁ пружины между стойками исходя из обеспечения требуемой для проверки блока максимальной величины момента нагрузки при повороте пружины на угол, равный максимальному углу поворота рулей рулевого привода Величина момента создается рычагом с перемещаемым на нем эталонным грузом (на фиг.1 не показано), угол поворота пружины при повороте рычага определяется индикатором 31. При снятии груза угол поворота пружины составляет около нуля градусов, что обеспечивается поворотом вокруг продольной оси двух вкладышей 27 и их фиксацией от проворота стягивающим винтом 28 во второй стойке 25.The stand of FIG. 1 works as follows. The checked unit 7 of the air-dynamic steering gear or autopilot with the rudders 9 and air intakes 8 installed and mounted on the base 6 (fasteners due to their non-principle in figure 1 are not shown). One of the rudders 9 of each of the control channels of the unit is loaded with a spring-type hinge moment, realized by means of a leaf spring 10 located in two posts 25 coaxially with the axis of rotation of the rudders. Before installing the spring on the steering wheel, the spring 10 is adjusted according to the required moment by changing its length by moving the struts 25. The symmetry of the moment when the spring is biased in both directions is provided by the displacement of the struts 25 in the transverse direction, the fixing of the struts 25 from the displacement is carried out by screws 38. The necessary the length l _{1 of the} spring between the racks based on ensuring the maximum load torque required to check the unit when the spring is rotated by an angle equal to the maximum steering angle about the drive The moment value is created by a lever with a reference load moving on it (not shown in Fig. 1), the angle of rotation of the spring when the lever is turned is determined by indicator 31. When removing the load, the angle of rotation of the spring is about zero degrees, which is ensured by rotation around the longitudinal axis of the two liners 27 and their fixation from rotation by the tightening screw 28 in the second rack 25.

После настройки пружины на необходимый момент, выставки нулевого положения и симметрирования нагрузки ослабляют винты 38 и проводится установка пружин на соответствующие рули с помощью вилки 26, обеспечивающей соединение с лопастью руля без бокового зазора. Далее перемещением стоек 25 выставляется выверенная длина пружины l₁, стойки фиксируются винтами 38, проверяются величина и симметрия момента нагрузки (с учетом) момента сопротивления повороту рулей проверяемого блока воздушно-динамического рулевого привода или автопилота. Для исключения дополнительной составляющей момента нагрузки из-за поперечной несоосности точек крепления пружины и подшипников рулей блока подшипники качения 35 выводятся из своих посадочных мест 36 в стойке 25 по внешнему кольцу подшипника качения. После этого механизм нагружения рулей готов к работе. Для компенсации температурных удлинений пружины 10 и от угла поворота пружины 10 с рулями пружина 10 в задней стойке 25 имеет минимальный гарантированный зазор (~ 0,05-0,15 мм на сторону) в пазу между вкладышами 27 по периметру сечения пружины. Этот зазор достаточен для исключения зажима пружины в пазу, так как в противном случае может появиться также дополнительная составляющая нагрузки.After adjusting the spring at the right time, adjusting the zero position and balancing the load loosens the screws 38 and springs are installed on the corresponding rudders using a fork 26, which provides connection to the steering wheel blade without lateral clearance. Next, by moving the struts 25, the adjusted spring length l _{1 is set} , the struts are fixed with screws 38, the magnitude and symmetry of the load moment (taking into account) the moment of resistance to rotation of the rudders of the tested block of the air-dynamic steering drive or autopilot are checked. To eliminate the additional component of the load moment due to the lateral misalignment of the mounting points of the spring and bearings of the rudders of the block, the rolling bearings 35 are withdrawn from their seats 36 in the rack 25 along the outer ring of the rolling bearing. After that, the rudder loading mechanism is ready for operation. To compensate for the temperature elongations of the spring 10 and from the angle of rotation of the spring 10 with the rudders, the spring 10 in the rear strut 25 has a minimum guaranteed clearance (~ 0.05-0.15 mm per side) in the groove between the liners 27 around the perimeter of the spring section. This gap is sufficient to prevent the spring from being clamped in the groove, since otherwise an additional load component may also appear.

К проверяемому блоку 7 воздушно-динамического рулевого привода или автопилота подключается пульт управления и контроля 2, который электрически связан с источником электропитания 3 и генератором импульсных сигналов 1. На регистрирующий блок 4, например, светолучевой осциллограф типа Н-115, подключаются выходы датчиков угла поворота рулей и выход генератора импульсов 1. Далее производится включение источников электро- и пневмопитания 3 и 5. Величина рабочего давления выставляется по показаниям манометра 13. От источника сжатого воздуха 5, например сети высокого давления, через пневморегулятор 11, ресивер 12, коллектор-пневмораспределитель 15, пневмошланги 17, пневмоподводы 16 сжатый воздух поступает на входы воздухозаборников 8 и далее в блок 7. The control and monitoring unit 2, which is electrically connected to the power supply 3 and the pulse generator 1, is connected to the tested unit 7 of the air-dynamic steering drive or autopilot. The outputs of the rotation angle sensors are connected to the recording unit 4, for example, a light-beam oscilloscope of the N-115 type the rudders and the output of the pulse generator 1. Next, the power sources 3 and 5 are turned on. The working pressure is set according to the pressure gauge 13. From the compressed air source 5, for example high pressure network measures, through a pneumatic regulator 11, a receiver 12, a manifold-pneumatic distributor 15, pneumatic hoses 17, pneumatic inlets 16, compressed air enters the inlets of air intakes 8 and then to block 7.

Кроме того, предлагаемый стенд позволяет также имитировать несимметричный шарнирный момент, например, от угла атаки снаряда, создаваемый за счет разворота пружины 10 с вкладышами 27 в стойке 25. In addition, the proposed stand also allows you to simulate an asymmetric articulated moment, for example, from the angle of attack of the projectile, created due to the rotation of the spring 10 with inserts 27 in the rack 25.

При отсутствии сигнала управления на управляющих входах +У, -У, +Z, -Z рули находятся в нулевом положении с точностью не более угла ±δ₀, где -δ₀ заданное значение ухода нулевого положения рулей, определяемое несимметрией параметров элементов рулевого привода или автопилота, таких как, например, несимметрией времени срабатывания пневмораспределителя, несимметрией по скорости перемещения рулей и развиваемому моменту исполнительного двигателя рулевого привода или автопилота, несимметрией момента нагрузки и др.In the absence of a control signal at the control inputs + Y, -Y, + Z, -Z, the rudders are in the zero position with an accuracy of not more than the angle ± δ ₀ , where -δ _{0 is the} set value for the zero position of the rudders, determined by the asymmetry of the parameters of the elements of the steering gear or autopilot, such as, for example, asymmetry of the timing of the pneumatic distributor, asymmetry in the speed of movement of the rudders and the developed moment of the actuator of the steering gear or autopilot, asymmetry of the load moment, etc.

При подаче импульса управления +У pyли будут отклоняться нa упор (в идеальном случае), при снятии (отключении) сигнала рули будут возвращаться в нулевое положение. Этот процесс вместе с сигналом управления U_y фиксируется регистрирующим блоком 4 на осциллограмму, вид которой представлен на фиг.2, где U_y - сигнал управления +У, δ - угол поворота рулей, δ₀ - заданное значение ухода нулевого положения рулей.When a control pulse is applied, + The pyli will deviate to the stop (in the ideal case), when the signal is removed (turned off), the rudders will return to the zero position. This process, together with the control signal U _y, is recorded by the recording unit 4 on the waveform, the form of which is shown in Fig. 2, where U _y is the control signal + Y, δ is the angle of rotation of the rudders, δ ₀ is the set value for the zero position of the rudders.

Проводится обработка осциллограммы с определением максимального угла поворота рулей +δ $\binom{y}{m}$ в установившемся состоянии, времени срабатывания t_сp на этот угол, времени срабатывания (отпускания) t_отп с максимального угла поворота рулей δ $\binom{y}{m}$ в установившемся состоянии до точки +δ₀ входа в зону, ограниченную заданными значениями ухода нулевого положения рулей, перерегулирования σ, ухода нулевого положения Δδ, параметров автоколебаний (частоты f_а, амплитуды δ_a). На фиг.2 изображен процесс при отсутствии автоколебаний.Oscillogram processing is carried out with determination of the maximum steering angle + δ $\binom{y}{m}$ in the steady state, the response time t _cp at this angle, the response time (releasing) t _TNA with the maximum angle of rotation δ rudders $\binom{y}{m}$ in the steady state to the point + δ _{0 of} entry into the zone limited by the preset values of the rudder zero position, overshoot σ, Δδ zero position, auto-oscillation parameters (frequency f _a , amplitude δ _a ). Figure 2 shows the process in the absence of self-oscillations.

Поочередно подавая сигнал управления на вход -У, +Z, -Z, проводится определение показателей качества функционирования блока 7 и по этим входам. Причем знаки сигналов +У и +Z соответствуют движению pyлей в одну сторону, -У и -Z - в другую сторону. Alternately, applying a control signal to the input -U, + Z, -Z, the quality indicators of the functioning of block 7 are determined by these inputs. Moreover, the signs of the signals + Y and + Z correspond to the movement of the pails in one direction, -U and -Z - in the other direction.

Полученные значения измеряемых параметров сравнивают с заданными на выбранных расчетных режимах и принимают решение о качестве функционирования проверяемого рулевого привода или автопилота. The obtained values of the measured parameters are compared with the set at the selected design modes and decide on the quality of the tested steering gear or autopilot.

По результатам определения времени t_ср, угла δ $\binom{y}{m}$ и времени срабатывания (отпускания) t_отп.1 с угла δ $\binom{y}{m}$ в нулевое положение (δ = 0) с достаточной для практики степенью точности можно также определить время эквивалентного запаздывания τ_з проверяемого блока воздушно-динамического рулевого привода или автопилота при его срабатывании и отпускании. Время эквивалентного запаздывания в первом случае отсчитывается от момента подачи импульса управления до момента прихода рулей на угол, равный половине угла δ $\binom{y}{m}$ (1/2δ $\binom{y}{m}$ ), во втором случае - от момента выключения импульса управления до момента прихода рулей с угла δ $\binom{y}{m}$ на угол, равный половине угла δ $\binom{y}{m}$ .
Предлагаемые способ и стенд для его осуществления могут быть использованы также для оценки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов при отработке не только импульсных сигналов управления, когда рули работают в трехпозиционном импульсном режиме, но и при отработке, в случае необходимости, периодических сигналов прямоугольной формы большой амплитуды, когда рули работают в двухпозиционном режиме, т.е. с упора на упор.According to the results of determining the time t _cf , the angle δ $\binom{y}{m}$ and response time (release) t _{ave. 1} from angle δ $\binom{y}{m}$ to the zero position (δ = 0) with a degree of accuracy sufficient for practice, it is also possible to determine the equivalent delay time τ _{s of the} tested block of the air-dynamic steering gear or autopilot when it is triggered and released. The equivalent delay time in the first case is counted from the moment of supply of the control pulse to the moment the rudders arrive at an angle equal to half the angle δ $\binom{y}{m}$ (1 / 2δ $\binom{y}{m}$ ), in the second case, from the moment the control pulse is turned off until the rudders arrive from angle δ $\binom{y}{m}$ at an angle equal to half the angle δ $\binom{y}{m}$ .
The proposed method and a stand for its implementation can also be used to assess the quality of the operation of steering drives and autopilots when working out not only impulse control signals when the rudders work in a three-position impulse mode, but also when developing, if necessary, periodic signals of a rectangular shape of large amplitude when the rudders operate in on-off mode, i.e. from one emphasis to another.

Для обеспечения этого режима работы импульсные сигналы подаются одновременно на входы +У и -У таким образом, чтобы передние и задние фронты импульсов совпадали по времени. Аналогично делается для пpoвepки и втopoгo кaнaлa для сигналов +Z и -Z. To ensure this mode of operation, pulse signals are supplied simultaneously to the inputs + Y and -Y so that the leading and trailing edges of the pulses coincide in time. Similarly, it is done for testing and the second channel for signals + Z and -Z.

Таким образом, предлагаемые способ проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов и стенд для его осуществления с достаточной для практики степенью точности, надежности и трудоемкости позволяют проводить оценку качества продукции на различных этапах изготовления и испытаний рулевых приводов и автопилотов малогабаритных управляемых снарядов. Thus, the proposed method for checking the quality of operation of steering drives and autopilots and a bench for its implementation with a sufficient degree of accuracy, reliability and laboriousness for practice make it possible to assess the quality of products at various stages of manufacturing and testing steering drives and autopilots of small-sized guided projectiles.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. 152-мм выстрел 3ВОФ64 (3ВОФ93) с осколочно-фугасным управляемым снарядом 3ОФ39 и зарядом 1 (уменьшенным переменным зарядом). Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3ВОФ64.00.00.000 ТО (3ВОФ93.00.00.000 ТО). М., Военное издательство, 1990.SOURCES OF INFORMATION
1. 152 mm 3VOF64 (3VOF93) round with a 3OF39 high-explosive guided projectile and charge 1 (reduced variable charge). Technical description and operating instructions 3VOF64.00.00.000 TO (3VOF93.00.00.000 TO). M., Military Publishing House, 1990.

2. Авдошин М.Ф., Ремизов Б.А. Автоматизация контроля и испытаний автопилотов и их элементов. М., Машиностроение, 1965. 2. Avdoshin M.F., Remizov B.A. Automation of control and testing of autopilots and their elements. M., Engineering, 1965.

3. Моделирование и оптимизация систем автоматического управления и их элементов. Сборник научных трудов. Тула, Тульский политехнический институт, 1990. 3. Modeling and optimization of automatic control systems and their elements. Collection of scientific papers. Tula, Tula Polytechnic Institute, 1990.

4. Шорников Е.Е. Проектирование автоматических систем. Учебное пособие. Тула, Тульский политехнический институт, 1984. 4. Shornikov E.E. Design of automatic systems. Tutorial. Tula, Tula Polytechnic Institute, 1984.

5. Вавилов А.А., Солодовников А.И. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. М-Л., ГЭИ. 1963. 5. Vavilov A.A., Solodovnikov A.I. Experimental determination of the frequency characteristics of automatic systems. ML., SEI. 1963.

6. Крылов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М., Машиностроение, 1987. 6. Krylov B.G., Rabinovich L.V., Stebletsov V.G. Actuators of aircraft control systems. M., Engineering, 1987.

7. Мелкозеров П.С. Приводы в системах автоматического управления. М-Л., Энергия, 1966. 7. Melkozerov P.S. Drives in automatic control systems. M-L., Energy, 1966.

Claims

1. A method of checking the quality of operation of steering gears and autopilots of guided projectiles, based on measuring the equivalent delay of the steering gear or autopilot when working out a pulse control signal corresponding to the maximum steering angle of one (stop + δ _m ) and the other (stop -δ _m ) side, characterized in that the rudders are loaded with a hinge moment and the drive supply pressure is set corresponding to the selected projectile flight mode, control signals and rudder rotation angles are recorded to it from the output of the rudder angle sensor, determine the maximum steering angle in the steady state and the response times to these angles, determine the response time from the maximum angle + δ

\binom{y}{m}

by an angle + δ _o equal to the maximum preset value of the rudder zero position in the steady state in the absence of a control signal, and by an angle -δ ₀ when leaving the angle -δ

\binom{y}{m}

, determine the amount of overshoot upon exiting the maximum rudder rotation angles, determine the departure of the rudder zero position in the steady state after descending from the maximum rudder rotation angles, determine the frequency and amplitude of the self-oscillations of the rudders in the zero position, the obtained values of the measured parameters are compared with those set at the selected calculation mode and decide on the quality of the steering gear or autopilot.

2. A stand for checking the quality of operation of steering gears and autopilots of guided projectiles, containing a pulse signal generator, a control and monitoring panel, a recording unit, electric and pneumatic power sources, a base with a verified unit of an air-dynamic steering drive or autopilot fixed to it, with open air intakes and rudders associated with the springs of the rudder loading mechanism, a pneumatic supply device including a pneumatic regulator of compressed air flow parameters, a receiver with a meter a monometer and a relief valve, a collector-pneumatic distributor of the compressed air flow, pneumatic inlets to the air intakes and connecting air hoses, characterized in that the pneumatic inlet to each of the air intakes is made in the form of a removable inlet tip with two windows, the input of which is a cylindrical type fitting and connected a pneumatic hose with a manifold-pneumatic distributor, the output window in shape and area corresponds to the intake window of the air intake and is connected end-to-end with the air intake with at the junction of the joint through the sealing element around the perimeter of the window, and the sealing element on the side of the air intake is made with a guide collar, the external dimensions of which correspond to the internal dimensions of the air intake window, and the tip is equipped with a folding locking device, the output tab of which is pressed by a spring to the lower surface of the air intake from the side opposite to the air intake inlet.

3. The stand according to claim 2, characterized in that each spring of the rudder loading mechanism is located in two movable racks coaxially with the axis of rotation of the rudders of each of the control channels of the tested block of the air-dynamic steering gear or autopilot, on one side the spring is fixed to the blades steering wheel through a fork, and on the other hand, in a rack with liners compressed by tightening screws, with a groove to compensate for temperature extensions of the spring and the angle of rotation of the steering wheels, the front rack is equipped with a sliding rolling bearing and ikatorom angular displacement rudders, wherein both racks are provided with guide means to move them in the base in the longitudinal and transverse directions with respect to rotation control surfaces in the grooves at the base calibration spring loading mechanism rudders.

4. The stand according to claim 2 or 3, characterized in that the device for ensuring uniformity and smoothness of changing the hinge moment over the entire range of the angle of rotation of the rudders of the steering drive or autopilot by disengaging the spring in the front strut by removing the rolling bearing from the landing gear is introduced into the rudder loading mechanism places in the rack along the outer ring of the rolling bearing, and the fixing of the rolling bearing in the rack is provided by a spring-loaded lever.