RU2395716C1 - Simulator of electric rocket plasma propulsion plant - Google Patents
Simulator of electric rocket plasma propulsion plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395716C1 RU2395716C1 RU2009102564/06A RU2009102564A RU2395716C1 RU 2395716 C1 RU2395716 C1 RU 2395716C1 RU 2009102564/06 A RU2009102564/06 A RU 2009102564/06A RU 2009102564 A RU2009102564 A RU 2009102564A RU 2395716 C1 RU2395716 C1 RU 2395716C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- simulator
- gas supply
- input
- output
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технике электроракетных плазменных двигательных установок (ЭРПДУ) и может быть использовано для автономных квалификационных, проверочных и комплексных испытаний систем питания и управления (СПУ), являющихся составной частью ЭРПДУ.The present invention relates to techniques for electric rocket plasma propulsion systems (ERPDU) and can be used for stand-alone qualification, verification and comprehensive testing of power and control systems (SPU), which are an integral part of the ERPD.
Известен имитатор основного исполнительного органа ЭРПДУ - стационарного плазменного двигателя (СПД) (см. Патент РФ №2073796. Опубликовано: 20.02.1997. Имитатор стационарного плазменного двигателя, автор: Колесников А.Ф.), содержащий стеклянную колбу тороидальной формы со встроенными в нее анодом, катодом и электродами поджига, заполненную ксеноном, и магнитную систему, состоящую из электромагнитных катушек и общего магнитопровода, установленную снаружи колбы.A known simulator of the main executive body of the ERPDU is a stationary plasma engine (SPD) (see RF Patent No. 2073796. Published: 02/20/1997. A stationary plasma engine simulator, author: Kolesnikov AF), containing a toroidal glass flask with built-in the anode, cathode and ignition electrodes filled with xenon, and a magnetic system consisting of electromagnetic coils and a common magnetic circuit mounted outside the bulb.
Недостатками имитатора являются невозможность воспроизведения регулировочных характеристик двигателя, связанных в реальных условиях с изменением секундного расхода рабочего вещества (газа), невозможность использования имитатора для имитации двигателей разных типономиналов и высокая стоимость имитаторов.The disadvantages of the simulator are the inability to reproduce the adjustment characteristics of the engine, associated in real conditions with a change in the second flow rate of the working substance (gas), the inability to use the simulator to simulate engines of different standard ratings and the high cost of the simulators.
Наиболее близок к заявляемому техническому решению имитатор электроракетной плазменной двигательной установки, входящий в состав автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуры (см. Автоматизированная контрольно-измерительная аппаратура системы управления стационарной плазменной электрореактивной двигательной установки. / С.В.Авдошкин и др. // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ "Полюс", Томск, 1997. с.263-269), предназначенной для контроля параметров СПУ при их квалификационных испытаниях и проверках как автономно, так и в составе космического аппарата (КА) в наземных условиях. Имитатор ЭРПДУ содержит блок нагрузок (БЭН), эквивалентных по электрическим нагрузочным свойствам элементам ЭРПДУ (электроклапанам, термодросселям), питание которых осуществляется от СПУ, и имитатор СПД, состоящий из устройства анодной нагрузки (УАН), нагрузки катодного нагревателя (КН), нагрузки поджигающего электрода (НПЭ). Роль имитаторов КН, НПЭ выполняют, как и в БЭН, резисторы. В УАН имитация статических нагрузочных характеристик осуществляется также с помощью резисторов, ток в которых ограничивается и стабилизируется транзисторным импульсным стабилизатором тока.The closest to the claimed technical solution is an simulator of an electric rocket plasma propulsion system, which is part of an automated instrumentation (see Automated instrumentation of a control system of a stationary plasma electro-propulsion engine. / S.V. Avdoshkin et al. // Electronic and Electromechanical systems and devices: Collection of scientific works of the Scientific and Production Center "Polyus", Tomsk, 1997. p.263-269), designed to control the parameters of SPU during their qualification tests and Checking both independently and as part of the spacecraft (SC) in ground conditions. The electric ballast generator simulator contains a block of loads (BEN), equivalent in electrical load properties to the electric ballast generator elements (solenoid valves, thermo-throttles), which are powered by the control system, and the ballast simulator, consisting of the anode load device (UAN), the load of the cathode heater (KN), the ignition load electrode (NPE). The role of KN, NPE simulators is performed, as in BEN, by resistors. In the UAE, the simulation of static load characteristics is also carried out using resistors, in which the current is limited and stabilized by a transistor switching current regulator.
Недостатком имитатора является имитация им только электрических нагрузочных свойств потребителей электроэнергии исполнительных органов ЭРПДУ - электромагнитных клапанов, термодросселей, СПД, не имитируются их функциональные свойства и, как следствие, в имитаторе отсутствует обратная связь по расходу рабочего вещества, благодаря которой в реальных ЭРПДУ обеспечивается стабилизация расхода рабочего вещества и тяги двигателя. Из-за отсутствия функциональных свойств у известных имитаторов ЭРПДУ, в том числе имитации обратной связи по расходу рабочего вещества, усложняются и удорожаются квалификационные и проверочные испытания СПУ, при автономных испытаниях СПУ регулировочные характеристики ЭРПДУ в динамике не проверяются.The imitator’s disadvantage is that it imitates only the electrical load properties of the electric consumers of the electric actuators of the electric differential pressure regulator - electromagnetic valves, thermo-throttles, SPDs, their functional properties are not imitated and, as a result, the simulator does not have feedback on the flow rate of the working substance, due to which stabilization of the flow rate is provided in real electric electric differential pressure regulators working substance and engine traction. Due to the lack of functional properties of well-known EPDM simulators, including simulation of feedback on the flow rate of a working substance, qualification and verification tests of SPUs become more complicated and expensive, while autonomous tests of SPUs, the regulation characteristics of the EPPUs are not verified in dynamics.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей имитатора ЭРПДУ, в том числе имитацией обратной связи по расходу рабочего вещества.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the ERPD simulator, including the simulation of feedback on the flow rate of the working substance.
Поставленная цель достигается тем, что в имитатор ЭРПДУ, содержащий только функционально не связанные эквиваленты электрических нагрузок СПУ: элекромагнитных клапанов, термодросселей (исполнительных органов регуляторов подачи газа), поджигных промежутков СПД, выполненных на резисторах, и разрядного промежутка анод-катод СПД, выполненного в виде импульсного или линейного стабилизатора тока, содержащего параллельно-последовательно соединенные транзисторы и резисторы, дополнительно введены имитатор системы хранения газа и функциональные имитаторы исполнительных органов ЭРПДУ, связанные по входу с имитаторами их энергопотребительских параметров и со смежными функциональными имитаторами исполнительных органов по входу и выходу.This goal is achieved by the fact that in the ERPD simulator, which contains only functionally unrelated equivalents of electric loads of SPU: electromagnetic valves, thermo-throttles (executive bodies of gas supply regulators), SPD ignition gaps made on resistors, and SPD anode-cathode discharge gap made in In the form of a pulsed or linear current stabilizer containing transistors and resistors connected in parallel-series, a simulator of the gas storage system and functional are additionally introduced nye simulators executive bodies ERPDU connected at the input with simulators of their energopotrebitelskih parameters and with adjacent functional mimics of the executive bodies of the input and output.
Введение имитаторов функциональных свойств исполнительных органов ЭРПДУ и связей между ними позволяет воспроизводить в системе имитатор ЭРПДУ - СПУ процессы, аналогичные процессам стабилизации и регулирования расхода рабочего вещества (газа) в реальной ЭРПДУ, обеспечивающим стабилизацию тяги двигателя. При этом скорость расхода рабочего вещества имитируется скоростью расхода электрической энергии, пропорционально которой меняется напряжение, подаваемое на управляющий вход транзисторного имитатора проводимости плазмы, проводимость которого меняется пропорционально входному управляющему напряжению. Скорость расхода электрической энергии стабилизируется или регулируется имитатором исполнительного органа регулятора подачи газа (термодросселя), включенным в цепь обратной связи по току разряда, который в реальной двигательной установке пропорционален скорости расхода рабочего вещества, а в имитаторе ЭРПДУ - скорости расхода электрической энергии. Таким способом имитируется обратная связь по расходу рабочего вещества ЭРПДУ, что позволяет воспроизводить регулировочные характеристики СПД в динамике, проверять и квалифицировать СПУ по параметру стабильности тока разряда вне вакуума без использования дорогостоящего рабочего вещества. Благодаря возможности изменения уставок задатчиков параметров имитатор ЭРПДУ позволяет воспроизводить характеристики СПД различных типономиналов.The introduction of simulators of the functional properties of the executive bodies of the engine and the EPDU allows you to play in the system the simulator of the engine and engine - the control system processes similar to the stabilization and regulation of the flow of the working substance (gas) in a real engine, stabilizing engine thrust. In this case, the flow rate of the working substance is simulated by the flow rate of electric energy, in proportion to which the voltage supplied to the control input of the transistor plasma conductivity simulator changes, the conductivity of which changes in proportion to the input control voltage. The rate of consumption of electric energy is stabilized or regulated by the simulator of the executive body of the gas supply regulator (thermo-throttle), included in the feedback circuit for the discharge current, which in a real propulsion system is proportional to the flow rate of the working substance, and in the EPPU simulator is proportional to the flow rate of electric energy. In this way, feedback on the flow rate of the operating substance of the electric propulsion system is simulated, which allows reproducing the control characteristics of the SPD in dynamics, checking and qualifying the SPU according to the stability parameter of the discharge current outside the vacuum without using an expensive working substance. Due to the possibility of changing the settings of the parameter setters, the EPDU simulator allows reproducing the characteristics of SPDs of various standard ratings.
Имитатор ЭРПДУ, структурная схема которого приведена на чертеже, содержит резистивный ограничитель тока 1, одним выводом подключенный к плюсовому выводу разрядного напряжения СПУ, а вторым - к транзисторному имитатору проводимости плазмы 2 двигателя, второй вывод которого подключен к общему минусовому выводу СПУ, к управляющему выводу транзисторного имитатора 2 подключен функциональный имитатор поджига 3, соединенный с выходом имитатора энергопотребительских параметров поджигного промежутка 4, подключенного к выводам СПУ (UП и Общ). К управляющему выводу транзисторного имитатора 2 подключен также выходной вывод функционального имитатора 5 исполнительного органа регулятора подачи рабочего веществ (газа) двигательной установки, соединенный одним входом с выходом имитатора энергопотребительских параметров исполнительного органа регулятора подачи газа 6, вход которого подключен к выходу СПУ UРП, а вторым входом - с выходом функционального имитатора электроклапана подачи газа 7, один вход которого соединен с выходом имитатора энергопотребительских параметров электроклапана 8, подключенного к входным выводам UЭК СПУ, а второй - подключен к общему выходу имитатора системы хранения газа 9, на вход которого подается напряжение от сети электропитания. Общий вывод имитатора системы хранения газа соединен также с первым входом имитатора - задатчика аномального режима проводимости плазмы 10, выход которого подключен к общему входу транзисторного имитатора проводимости плазмы 2, а второй вход задатчика предназначен для внешнего управления установкой задатчика.The EPDM simulator, the structural diagram of which is shown in the drawing, contains a resistive
Имитатор электроракетной двигательной установки работает следующим образом. В исходном состоянии имитатор подключен к соответствующим выводам СПУ, по которым подается напряжение электропитания имитатора разрядного промежутка двигателя UР, его поджигного промежутка UП, имитатора исполнительного органа регулятора подачи газа UРП, имитатора электроклапана подачи газа UЭК, также имитатор ЭРПДУ подключен к сети электропитания UПИТ. Подаваемое на вход имитатора системы хранения газа 9 напряжение сети преобразуется в источник постоянного напряжения, с выхода которого электроэнергия постоянного тока поступает на первый вход имитатора - задатчика 10 аномального режима проводимости плазмы и на вход функционального имитатора 7 электроклапана подачи газа. При подаче с выхода СПУ напряжения UЭК на вход имитатора энергопотребительских параметров 8 электроклапана его выход воздействует на второй вход функционального имитатора клапана подачи газа 7, который начинает подавать электроэнергию постоянного тока на вход функционального имитатора 5 исполнительного органа регулятора подачи газа, работающего в дежурном режиме после подачи с выхода СПУ дежурного напряжения UРП на вход имитатора энергопотребительских параметров 6 исполнительного органа регулятора подачи газа. После появления поджигающих импульсов напряжения UП на выходе СПУ, поступающих на вход имитатора энергопотребительских параметров 4 поджигного промежутка двигателя, сопротивление имитатора 4 автоматически становится меньше на 2-3 порядка, что вызывает появление на выходе функционального имитатора поджига 3 напряжения, прикладываемого к управляющему входу транзисторного имитатора плазмы 2, на который через защитный резистивный ограничитель тока 1 одновременно с подачей поджигающих импульсов подано с СПУ постоянное разрядное напряжение UР. Появление на входе транзисторного имитатора плазмы 2 управляющего напряжения переводит его в проводящее состояние и под воздействием выходного с СПУ разрядного напряжения UР в транзисторном имитаторе плазмы возникает ток, имитирующий ток разряда IP, при этом выходное напряжение СПУ UРП становится функцией тока IР, переводя имитаторы исполнительного органа 5, 6 регулятора подачи газа из дежурного режима в режим регулирования. При достижении разрядным током верхнего порога напряжение UРП на выходе СПУ увеличивается, возрастает мощность потребления электрической энергии имитатором энергопотребительских параметров исполнительного органа регулятора подачи газа 6, что вызывает снижение скорости передачи электроэнергии имитатором функциональных свойств исполнительного органа регулятора подачи газа 5 и снижение напряжения на управляющем входе транзисторного имитатора плазмы 2, уменьшая его проводимость и, следовательно, ток IР. При снижении тока IР до нижнего порогового значения СПУ уменьшает выходное напряжение UРП, мощность потребления электрической энергии имитатором энергопотребительских параметров исполнительного органа регулятора подачи газа 6 снижается, скорость передачи электроэнергии имитатором функциональных свойств исполнительного органа регулятора подачи газа 5 увеличивается, возрастает напряжение на управляющем входе транзисторного имитатора проводимости плазмы 2, увеличивая его проводимость и ток разряда IР до верхнего порогового значения. Далее процессы повторяются.The simulator of an electric propulsion system works as follows. In the initial state, the simulator is connected to the corresponding outputs of the control system, through which the power supply voltage is simulated for the engine discharge gap simulator U Р , its ignition gap U П , the executive organ simulator of the gas supply regulator U РП , the gas valve electro-valve simulator U ЭК , and the ЭРПУ simulator is also connected to the network power supply U PIT . The mains voltage supplied to the input of the simulator of the
Таким образом, по контуру: выход СПУ UРП - имитатор исполнительного органа регулятора подачи рабочего вещества (газа), состоящий из эквивалента нагрузки 6 и функционального имитатора 5, - имитатор проводимости плазмы 2 - выход СПУ UР, образуется обратная связь, обеспечивающая стабилизацию тока разряда IР, благодаря имитации секундного расхода газа m скоростью расхода электрической энергии. Поскольку IР и m связаны зависимостью IР=km, где k - постоянный коэффициент, то при стабилизации IР стабилизируется и секундный расход газа. Указанный контур комплекса СПУ - имитатор ЭРПДУ позволяет проверять и квалифицировать СПУ по одному из ее основных параметров - стабильности тока разряда без использования дорогостоящего рабочего вещества.Thus, the circuit: output SPU U RP - simulator of the executive body of the regulator of the supply of the working substance (gas), consisting of the equivalent of the
Квалификация СПУ при аномальных режимах работы двигателей осуществляется имитацией аномальных режимов проводимости плазмы двигателя, реализуемых подачей на управляющий вход транзисторного имитатора плазмы 2 повышенного напряжения с выхода имитатора - задатчика 10 аномального режима проводимости плазмы. Требуемый уровень аномальной проводимости устанавливается внешним воздействием на имитатор-задатчик 10 аномального режима.Qualification of the control system for abnormal modes of engine operation is carried out by simulating anomalous conduction modes of the engine plasma, realized by applying to the control input of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102564/06A RU2395716C1 (en) | 2009-01-26 | 2009-01-26 | Simulator of electric rocket plasma propulsion plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102564/06A RU2395716C1 (en) | 2009-01-26 | 2009-01-26 | Simulator of electric rocket plasma propulsion plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2395716C1 true RU2395716C1 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=42698119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009102564/06A RU2395716C1 (en) | 2009-01-26 | 2009-01-26 | Simulator of electric rocket plasma propulsion plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2395716C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106200668A (en) * | 2016-09-12 | 2016-12-07 | 上海航天控制技术研究所 | Outer loop energy resource system and test method thereof for semi-physical simulation |
RU2610623C1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ОПЫТНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "ФАКЕЛ" ОКБ "ФАКЕЛ" | Dynamic simulator of stationary plasma engines |
-
2009
- 2009-01-26 RU RU2009102564/06A patent/RU2395716C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610623C1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ОПЫТНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "ФАКЕЛ" ОКБ "ФАКЕЛ" | Dynamic simulator of stationary plasma engines |
CN106200668A (en) * | 2016-09-12 | 2016-12-07 | 上海航天控制技术研究所 | Outer loop energy resource system and test method thereof for semi-physical simulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101907043B (en) | High-frequency combustion instability coverall process simulation test automatic regulating system and method | |
CN102540093B (en) | Ground simulating test device and method for secondary electric arc of solar cell array for aerospace | |
RU2395716C1 (en) | Simulator of electric rocket plasma propulsion plant | |
CN103400019A (en) | Matlab/Simulink-based alternating current (AC) fault arc simulation method | |
CN105628389A (en) | Test bed state point simulation control method | |
Yamane et al. | A smart distribution grid laboratory | |
DE112014000892B4 (en) | Device for determining a measure for a calorific value of a gas | |
CN110632514A (en) | Multi-load loading test device for emergency diesel generator set and implementation method thereof | |
CN109391022A (en) | A kind of satellite power system behavioral scaling modeling and simulating system | |
KR101202782B1 (en) | Load bank pareallel control system and load input control method of the load bank | |
Constantin et al. | Open loop Q (U) stability investigation in case of PV power plants | |
CN110119557B (en) | Method for identifying three-phase three-limb Y/delta transformer winding current under direct-current disturbance | |
Snyder et al. | Experimental investigation of a direct-drive hall thruster and solar array system at power levels up to 10 kw | |
RU2610623C1 (en) | Dynamic simulator of stationary plasma engines | |
Singh et al. | A novel robust maximum power extraction framework for sustainable PV system using incremental conductance based MRAC technique | |
CN103296918A (en) | Generating circuit for applying transient interference signals to low-voltage direct-current power supply | |
CN105447210B (en) | The method for improving carrier rocket load voltage electric current computational efficiency | |
JP2007507054A5 (en) | ||
Chubov et al. | Electronic load as part of the test complex of the power processing unit of electric and plasma propulsion | |
El-Samad et al. | Robustness analysis of the heat shock response in E. coli | |
Kubis et al. | Diagnostics of the ignition system for various fault conditions | |
CN207571221U (en) | Test system based on the anti-isolated island protection of current transformer | |
CN106099908A (en) | A kind of receiving end electrical network medium-term and long-term voltage stability appraisal procedure | |
CN206411247U (en) | A kind of isolator and distributor calibration equipment | |
Thilagar et al. | Application of intelligent firefly algorithm to solve OPF with STATCOM |