RU2222773C1 - Aerial rudder - Google Patents

Aerial rudder Download PDF

Info

Publication number
RU2222773C1
RU2222773C1 RU2002118383/02A RU2002118383A RU2222773C1 RU 2222773 C1 RU2222773 C1 RU 2222773C1 RU 2002118383/02 A RU2002118383/02 A RU 2002118383/02A RU 2002118383 A RU2002118383 A RU 2002118383A RU 2222773 C1 RU2222773 C1 RU 2222773C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rudder
steering wheel
angle
side chord
chord
Prior art date
Application number
RU2002118383/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002118383A (en
Inventor
А.Г. Шипунов
В.С. Фимушкин
В.А. Сотников
К.П. Евтеев
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2002118383/02A priority Critical patent/RU2222773C1/en
Publication of RU2002118383A publication Critical patent/RU2002118383A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2222773C1 publication Critical patent/RU2222773C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry, applicable as an aerial rudder of a guided rocket or missile providing its controllability and stability in the flight trajectory. SUBSTANCE: the rudder is made in the form of a rotary profiled cantilever with arrow-like front and rear edges. The front edge is formed by a straight line perpendicular to the rudder side chord, having a length making up 0.25 to 0.37 of the rudder side chord length and conjugate to it by the second straight line. The angle of inclination of the straight line relative to the rudder side chord makes up 28 to 40 deg. The angle of inclination of the rear edge relative to the rudder side chord makes up 55 to 77 deg. The length of the side chord exceeds the rudder span by 1.08 to 1.22 time. EFFECT: reduced power required for control of the missile or rocket. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано в качестве аэродинамического руля управляемого снаряда (УС) или ракеты, обеспечивающего их управляемость и устойчивость на траектории полета. The invention relates to the field of rocket science and can be used as the aerodynamic steering wheel of a guided projectile (CS) or rocket, ensuring their controllability and stability along the flight path.

Расширение области тактических задач и повышение эффективности применения УС и ракет предопределяет постоянное увеличение могущества их боевых частей и совершенствование системы управления, что обусловливает тенденцию к увеличению массы и габаритов УС и, как следствие этого, необходимость увеличения потребных управляющих усилий, создаваемых рулевыми органами. The expansion of the field of tactical missions and the increase in the effectiveness of the use of command and control systems and missiles predetermines a constant increase in the power of their warheads and an improvement in the control system, which leads to a tendency to increase the mass and dimensions of the command and control system and, as a consequence, the need to increase the required control efforts created by the steering organs.

В настоящее время в качестве рулевых органов УС и ракет широко применяются полностью поворотный аэродинамический руль (далее по тексту - просто руль), обеспечивающий управляемость и устойчивое движение УС (ракеты) как при дозвуковых, так и при сверхзвуковых скоростях полета. В зависимости от формы в плане рациональный угол отклонения рулей ограничен значениями 5... 25o (при больших углах отклонения аэродинамическая эффективность рулей резко снижается). В этом случае задача увеличения управляющих усилий решается за счет увеличения площади рулей, что приводит к возрастанию действующего на них шарнирного аэродинамического момента. Это увеличивает потребную на управление УС или ракетой мощность, что обусловливает увеличение габаритов рулевого привода и его источника питания, а следовательно, ухудшение габаритно-массовых характеристик УС и ракет.At present, fully-rotating aerodynamic steering wheels (hereinafter referred to simply as the steering wheel), which provides controllability and stable motion of the CSS (rockets) both at subsonic and at supersonic flight speeds, are widely used as steering organs of US and rockets. Depending on the shape in the plan, the rational angle of deviation of the rudders is limited to 5 ... 25 o (at large angles of deviation, the aerodynamic efficiency of the rudders decreases sharply). In this case, the task of increasing the control effort is solved by increasing the area of the rudders, which leads to an increase in the hinged aerodynamic moment acting on them. This increases the power required to control the SS or rocket, which leads to an increase in the dimensions of the steering gear and its power source, and consequently, a deterioration in the overall mass characteristics of the SS and rockets.

Известен прямоугольный в плане руль [1], недостатком которого можно считать значительную зависимость координаты положения центра давления результирующей аэродинамической силы по хорде руля от его угла поворота и угла атаки УС, что вызывает соответствующее возрастание действующего на рулевой привод аэродинамического шарнирного момента. На фиг.1 приведена полученная экспериментально при испытании модели УС в аэродинамической трубе при числе Маха М= 0,7 зависимость изменения относительной координаты положения центра давления результирующей аэродинамической силы

Figure 00000002
прямоугольного в плане руля (кривая 1) от эффективного угла атаки (αэф), где:
Figure 00000003

Figure 00000004

Xd - координата положения центра давления результирующей аэродинамической силы относительной передней кромки руля;
b - хорда руля;
αэф = kα•α+δ;
α - угол атаки УС;
δ - угол отклонения руля;
kα - коэффициент интерференции руля и корпуса УС.A steering wheel is known that is rectangular in plan [1], a drawback of which can be considered a significant dependence of the coordinate of the position of the center of pressure of the resulting aerodynamic force along the steering chord on its steering angle and angle of attack of the control gear, which causes a corresponding increase in the aerodynamic articulated moment acting on the steering gear. Figure 1 shows the experimentally obtained when testing the model of CSS in a wind tunnel with a Mach number M = 0.7, the dependence of the change in the relative coordinate of the position of the center of pressure of the resulting aerodynamic force
Figure 00000002
rectangular in terms of steering (curve 1) from the effective angle of attack (α eff ), where:
Figure 00000003

Figure 00000004

X d - the coordinate of the position of the center of pressure of the resulting aerodynamic forces relative to the front edge of the steering wheel;
b - steering chord;
α eff = k α • α + δ;
α is the angle of attack of the DC;
δ is the steering angle;
k α is the interference coefficient of the steering wheel and the hull CSS.

Эта зависимость показывает, что при увеличении эффективного угла атаки модели УС с αэф = 0° до αэф = 30° координата положения центра давления результирующей аэродинамической силы на прямоугольный в плане руле смещается от его передней кромки на расстояние Хd=0,135•b.This dependence shows that with an increase in the effective angle of attack of the CS model from α eff = 0 ° to α eff = 30 °, the coordinate of the position of the center of pressure of the resulting aerodynamic force on the steering wheel, rectangular in plan, shifts from the leading edge by a distance X d = 0.135 • b.

Наиболее близок к заявляемому по совокупности существенных признаков руль с треугольным профилем в плане [2], выполненный в виде профильной поворотной консоли со стреловидными передней и задней кромками. The steering wheel with a triangular profile in plan [2], made in the form of a profile swivel console with arrow-shaped front and rear edges, is closest to the claimed combination of essential features.

Кривая 2 на фиг. 1, полученная при тех же условиях для треугольного в плане руля, свидетельствует о смещении центра давления результирующей аэродинамической силы на расстояние Хd=0,049•b к его передней кромке.Curve 2 in FIG. 1, obtained under the same conditions for a rudder-shaped steering wheel, indicates a displacement of the center of pressure of the resulting aerodynamic force by a distance X d = 0,049 • b to its leading edge.

Учитывая противоположное направление смещения координаты положения центра давления результирующей аэродинамической силы для прямоугольного и треугольного в плане рулей, можно предположить, что их комбинация обеспечит уменьшение смещения координаты положения центра давления при изменении угла атаки УС и угла отклонения комбинированного руля. Given the opposite direction of the displacement of the coordinate of the position of the pressure center of the resulting aerodynamic force for the rectangular and triangular in terms of rudders, it can be assumed that their combination will reduce the displacement of the coordinate of the position of the center of pressure with a change in the angle of attack of the US and the angle of deviation of the combined rudder.

Задачей настоящего изобретения предполагается снижение потребной на управление УС или ракетой мощности за счет уменьшения аэродинамической нагрузки на рулевой привод. The objective of the present invention is to reduce the power required to control the CSS or rocket by reducing the aerodynamic load on the steering gear.

Для решения поставленной задачи в аэродинамическом руле, выполненном в виде поворотной профильной консоли со стреловидными передней и задней кромками, передняя кромка образована прямой, перпендикулярной бортовой хорде руля и имеющей длину 0,25...0,37 от длины бортовой хорды руля, и сопряженной с ней второй прямой, угол наклона которой относительно бортовой хорды руля составляет 28. ..40o, при этом угол наклона задней кромки относительно бортовой хорды руля составляет 55... 77o, а длина бортовой хорды в 1,08...1,22 раза больше размаха руля.To solve the problem in an aerodynamic steering wheel, made in the form of a rotary profile console with swept leading and trailing edges, the leading edge is formed by a straight, perpendicular to the side chord of the steering wheel and having a length of 0.25 ... 0.37 of the length of the side chord of the steering wheel and with it a second straight line, the angle of inclination of which relative to the side chord of the steering wheel is 28. ..40 o , while the angle of inclination of the trailing edge relative to the side chord of the steering wheel is 55 ... 77 o , and the length of the side chord is 1.08 ... 1 22 times the reach of the steering wheel.

На фиг. 2 приведена форма в плане заявляемого аэродинамического руля, установленного на цилиндрическом корпусе УС. In FIG. 2 shows the shape in terms of the claimed aerodynamic steering wheel mounted on a cylindrical housing CSS.

Вдоль корпуса 1УС расположена бортовая хорда (b) руля 2, ось 3 которого установлена непосредственно в корпусе 1. Переднюю кромку руля образуют две прямые: первая (z) сопряжена с бортовой хордой, перпендикулярна ей и имеет длину, равную 0,25...0,35 от длины бортовой хорды руля; вторая - сопряжена с первой прямой и с концевой хордой руля (bk) и имеет угол наклона относительно бортовой хорды φ = 28...40o. Угол наклона задней кромки руля относительно бортовой хорды составляет φ = 55...77o. Длина бортовой хорды (b) в 1,08...1,22 раза больше размаха руля (L).Along body 1УС there is an onboard chord (b) of the steering wheel 2, the axis 3 of which is mounted directly in the housing 1. The front edge of the steering wheel is formed by two straight lines: the first (z) is conjugated with the onboard chord, perpendicular to it and has a length equal to 0.25 ... 0.35 of the length of the side chord of the steering wheel; the second is associated with the first straight line and with the end chord of the steering wheel (b k ) and has an angle of inclination relative to the side chord φ = 28 ... 40 o . The angle of inclination of the trailing edge of the steering wheel relative to the side chord is φ = 55 ... 77 o . The length of the side chord (b) is 1.08 ... 1.22 times the rudder span (L).

Таким образом, заявляемый аэродинамический руль в плане состоит из прикорпусной прямоугольной части, где с увеличением αэф координата положения центра давления результирующей аэродинамической силы смещается к задней кромке и концевой треугольной части, где смещение координаты положения центра давления происходит в противоположном направлении. По результатам исследования заявляемого аэродинамического руля в составе модели УС в аэродинамической трубе наиболее полная взаимокомпенсация смещения координаты положения центра давления на прямоугольной и треугольной частях происходит при определенном соотношение площадей этих частей, что и определяют вышеприведенные зависимости, позволяющие построить заявляемый руль в плане.Thus, the claimed aerodynamic steering wheel in terms prikorpusnoy consists of a rectangular part, wherein with increasing α eff coordinate position of the center of pressure of the resultant of aerodynamic forces is shifted toward the trailing edge and the end triangular portion where the offset position coordinates of the center of pressure occurs in the opposite direction. According to the results of the study of the claimed aerodynamic steering wheel as part of the CSS model in a wind tunnel, the most complete mutual compensation of the displacement of the coordinate of the pressure center position on the rectangular and triangular parts occurs at a certain ratio of the areas of these parts, which is determined by the above dependencies, which make it possible to construct the claimed steering wheel in plan.

На фиг.1 в сравнение с ранее рассмотренными зависимостями 1 и 2 приведены аналогичные зависимости 3 и 4 для заявляемого аэродинамического руля, которые определяют зону возможного изменения координаты положения центра давления при указанных выше разбросах его геометрических параметров. Наличие разбросов необходимо как для назначения технологических допусков при изготовлении руля, так и для размещения руля в составе УС при конкретных конструктивно-габаритных ограничениях его отсека управления. Figure 1 in comparison with the previously considered dependencies 1 and 2 shows the similar dependencies 3 and 4 for the claimed aerodynamic steering wheel, which determine the zone of a possible change in the coordinates of the position of the pressure center at the above scatter of its geometric parameters. The presence of scatter is necessary both for the assignment of technological tolerances in the manufacture of the steering wheel, and for the placement of the steering wheel as part of the control unit with specific structural and dimensional limitations of its control compartment.

В целом приведенные на фиг.1 зависимости наглядно иллюстрируют результат решения поставленной технической задачи, а именно: аэродинамический руль, построенный в плане как комбинация прикорпусной прямоугольной и концевой треугольной частей, обеспечивает уменьшение смещения координаты положения центра давления результирующей аэродинамической силы в зависимости от угла его отклонения и угла атаки УС. Это обеспечивает уменьшение действующего на рулевой привод аэродинамического шарнирного момента и, следовательно, снижение потребной на управление УС или ракетой мощности. In general, the dependences shown in Fig. 1 clearly illustrate the result of solving the technical problem posed, namely, the aerodynamic steering wheel, constructed in plan as a combination of rectangular rectangular and end triangular parts, provides a decrease in the displacement of the coordinate of the pressure center of the resulting aerodynamic force depending on the angle of its deviation and angle of attack US. This ensures a reduction in the aerodynamic hinge moment acting on the steering drive and, consequently, a reduction in the power required to control the CSS or rocket.

Источники информации
1. Н.Ф. Краснов, В.Н. Кошевой. Управление и стабилизация в аэродинамике. - М. : Высшая школа, 1978, с.244 (рис.3.1.2).
Sources of information
1. N.F. Krasnov, V.N. Kosheva. Control and stabilization in aerodynamics. - M.: Higher School, 1978, p. 244 (Fig. 3.1.2).

2. Там же, с.251 (рис.3.1.4). 2. Ibid., P. 251 (Fig. 3.1.4).

Claims (1)

Аэродинамический руль, выполненный в виде поворотной профильной консоли со стреловидными передней и задней кромками, отличающийся тем, что передняя кромка образована прямой, перпендикулярной бортовой хорде руля и имеющей длину, составляющую 0,25...0,37 от длины бортовой хорды руля, и сопряженной с ней второй прямой, угол наклона которой относительно бортовой хорды руля составляет 28...40°, при этом угол наклона задней кромки относительно бортовой хорды руля составляет 55...77°, а длина бортовой хорды в 1,08...1,22 раза больше размаха руля.The aerodynamic steering wheel, made in the form of a rotary profile console with swept front and rear edges, characterized in that the front edge is formed by a straight, perpendicular to the side chord of the steering wheel and having a length of 0.25 ... 0.37 of the length of the side chord of the steering wheel, and the second straight line associated with it, the angle of inclination of which relative to the steering chord of the steering wheel is 28 ... 40 °, while the angle of inclination of the rear edge relative to the steering chord of the steering wheel is 55 ... 77 °, and the length of the side chord is 1.08 ... 1.22 times the reach of the steering wheel.
RU2002118383/02A 2002-07-08 2002-07-08 Aerial rudder RU2222773C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002118383/02A RU2222773C1 (en) 2002-07-08 2002-07-08 Aerial rudder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002118383/02A RU2222773C1 (en) 2002-07-08 2002-07-08 Aerial rudder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002118383A RU2002118383A (en) 2004-01-20
RU2222773C1 true RU2222773C1 (en) 2004-01-27

Family

ID=32091333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002118383/02A RU2222773C1 (en) 2002-07-08 2002-07-08 Aerial rudder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2222773C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРАСНОВ Н.Ф. и др. Управление и стабилизация в аэродинамике. - М.: Высшая школа, 1978, с. 251, рис. 3.1.4. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002118383A (en) 2004-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5143320A (en) Spoiler torque controlled supersonic missile
US6502785B1 (en) Three axis flap control system
KR102282882B1 (en) Elevon control system
US5094411A (en) Control configured vortex flaps
US4076187A (en) Attitude-controlling system and a missile equipped with such a system
US8387360B2 (en) Integral thrust vector and roll control system
US20200148329A1 (en) Actuating system
US5398887A (en) Finless aerodynamic control system
US6152041A (en) Device for extending the range of guided bombs
EP2862806A1 (en) Differential throttling control enhancement
RU2222773C1 (en) Aerial rudder
ES2420760T3 (en) Adjustable nozzle with laterally pivoting ramp
US3276376A (en) Thrust and direction control apparatus
US5050819A (en) Rotatable non-circular forebody flow controller
August et al. Preliminary design of smart structure fins for high-speed missiles
RU2283471C1 (en) Rocket
JP2593454B2 (en) Detachable thrust direction control mechanism for flying objects
CN112923805A (en) Pneumatic layout of small high-mobility missile
RU2184342C2 (en) Aerodynamic control surface (versions)
RU2354922C1 (en) Controlled projectile
RU2809446C1 (en) Supersonic spin-stabilized missile
KR810001576B1 (en) Missile
RU2288436C1 (en) Guided projectile
RU2222772C2 (en) Method for control of moving vehicle and controlled vehicle (modifications)
CN115111973B (en) Guided missile with at least one engine for generating forward thrust

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20150903

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180905

Effective date: 20180905

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180905

Effective date: 20210525

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210824

Effective date: 20210824