RU2635758C1

RU2635758C1 - System for controlling supersonic ramjet engine

Info

Publication number: RU2635758C1
Application number: RU2016144527A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Дергачев; Юрий Михайлович Миронов; Александр Владимирович Чебаков; Илья Игоревич Шульц
Original assignee: Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2017-11-15

Abstract

FIELD: engine devices and pumps.

SUBSTANCE: on surface of the central body front part there are two to four receivers of air pressure and a receiver of total pressure of undisturbed flow, pressure sensors are positioned inside the central body and connected by air line with a receiver of full pressure of undisturbed flow, receivers of the air pressure on the central body and in the front part of the central body, on the other hand, with control unit consisting of a processor module, control module and power key module for outputting signal to nozzle control unit depending on mach number, pressure drop, angle of attack, angle of sliding.

EFFECT: increased accuracy for maintaining antisurge reserves, restoration coefficient of total pressure, increased range and creation of possibility for selection of different flight paths.

2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и касается системы регулирования (CP) сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (СПВРД).The invention relates to rocket technology and relates to a control system (CP) of a supersonic ramjet engine (SPVRD).

Известна система управления СПВРД (патент РФ 2534838, 2014 г.). Система регулирования содержит пояса приемников воздушного давления, расположенные на центральном теле воздухозаборника, сигнализаторы воздушного давления (СВД). Недостатком данной системы является настройка СВД на фиксированный перепад давления (ΔP=Р₂-Р₃=0,3 кг/см²), а т.к. на разных режимах полета величина ΔP различная, точность поддержания заданного уровня противопомпажных запасов падает (15% и более), что влияет на коэффициент восстановления давления и тем самым на тягу и дальность полета. Кроме этого имеется ограниченный набор траекторий. Также есть ограничение по высоте траектории, выше 15 км необходимо менять перепад давления ΔP, т.к. противопомпажные запасы стремятся к нулю и может наступить помпаж.Known control system SPVRD (RF patent 2534838, 2014). The regulation system contains belts of air pressure receivers located on the central body of the air intake, air pressure signaling devices (SVD). The disadvantage of this system is the adjustment of the SVD to a fixed pressure drop (ΔP = P ₂ -P ₃ = 0.3 kg / cm ² ), and since at different flight modes, the ΔP value is different, the accuracy of maintaining a given level of anti-surge reserves drops (15% or more), which affects the pressure recovery coefficient and thereby the thrust and flight range. In addition, there is a limited set of trajectories. There is also a restriction on the height of the path, above 15 km it is necessary to change the pressure drop ΔP, because anti-surge reserves tend to zero and surge may occur.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение вышеуказанных недостатков наиболее близкого аналога. Технический результат заявленного решения заключается в увеличении точности поддержания запасов (10-12%), коэффициента восстановления полного давления и, как следствие, увеличение дальности и создание возможности выбора различных траекторий полета, в том числе и высотных.The objective of the proposed technical solution is to eliminate the above disadvantages of the closest analogue. The technical result of the claimed solution is to increase the accuracy of maintaining reserves (10-12%), the recovery coefficient of the total pressure and, as a result, increase the range and create the possibility of choosing various flight paths, including high-altitude.

Указанный технический результат достигается тем, что система регулирования сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя, выполненная в виде поясов приемников воздушного давления, расположенных на поверхности центрального тела воздухозаборника, агрегата управления соплом, связанного с регулируемым соплом, отличается тем, что на поверхности передней части центрального тела воздухозаборника расположены от двух до четырех приемников воздушного давления и приемник полного давления невозмущенного потока, внутри центрального тела размещены датчики давления, с одной стороны связанные воздушной магистралью с приемником полного давления невозмущенного потока, приемниками воздушного давления на центральном теле и в передней части центрального тела, а с другой стороны связанные с блоком управления, состоящим из процессорного модуля, модуля управления, и модуля силовых ключей, для выдачи сигнала на агрегат управления соплом в зависимости от числа Маха, перепада давления, угла атаки, угла скольжения.The specified technical result is achieved in that the control system of a supersonic ramjet engine made in the form of belts of air pressure receivers located on the surface of the central body of the air intake, nozzle control unit associated with an adjustable nozzle, differs in that on the surface of the front of the central body air intakes are located from two to four air pressure receivers and a full pressure receiver of undisturbed flow, inside the central the pressure sensor on the central body and in the front of the central body, and on the other hand connected to a control unit consisting of a processor module, a control module, and power key module, for issuing a signal to the nozzle control unit, depending on the Mach number, pressure drop, angle of attack, slip angle.

На рисунке 1 представлен приемник воздушного давления в разрезе. На рисунке показаны контрольные характеристики для системы регулирования,Figure 1 shows a sectional view of an air pressure receiver. The figure shows the control characteristics for the control system,

ΔP=Р₂-Р₃,ΔP = P ₂ -P ₃ ,

где Р₂ и Р₃ - давления в каналах приемника воздушного давления.where P ₂ and P ₃ - pressure in the channels of the receiver of air pressure.

На рисунке 2 представлена общая схема системы регулирования (CP):Figure 2 shows the general scheme of a regulatory system (CP):

1 - приемник полного давления невозмущенного потока;1 - receiver full pressure undisturbed flow;

2 - приемники воздушного давления на поверхности передней части центрального тела воздухозаборника;2 - air pressure receivers on the surface of the front of the central body of the air intake;

3 - пояса приемников воздушного давления на поверхности центрального тела воздухозаборника;3 - belt receiver air pressure on the surface of the Central body of the air intake;

4 - скачок уплотнения;4 - shock wave;

5 - датчики давления;5 - pressure sensors;

6 - блок управления;6 - control unit;

7 - агрегат управления соплом;7 - nozzle control unit;

8 - регулируемое сопло;8 - adjustable nozzle;

В блоке управления (6) с помощью давления, измеренного в двух приемниках воздушного давления (2) на поверхности передней части центрального тела воздухозаборника и в приемнике полного давления невозмущенного потока (1) на носике центрального тела, определяется полетный Мах и угол атаки. В случае установки четырех приемников воздушного давления (2) на поверхности передней части центрального тела воздухозаборника, кроме полетного Маха и угла атаки, осуществляют измерение угла скольжения.In the control unit (6), using the pressure measured in two air pressure receivers (2) on the surface of the front part of the central body of the air intake and in the receiver of the total pressure of the undisturbed flow (1) on the nose of the central body, the flight Mach and the angle of attack are determined. In the case of installing four air pressure detectors (2) on the surface of the front of the central body of the air intake, in addition to the flight Mach and the angle of attack, the slip angle is measured.

Получив данные, а именно значения полетного Маха, угла атаки и угла скольжения, а также измерив значения перепадов давления (ΔP) в приемниках воздушного давления (2) на центральном теле воздухозаборника для соответствующей траектории полета, вырабатывается сигнал, служащий для управления регулируемым соплом (8) с изменяемым критическим сечением.Having received the data, namely the values of the flight Mach, angle of attack and glide angle, as well as measuring the pressure drops (ΔP) in the air pressure receivers (2) on the central body of the air intake for the corresponding flight path, a signal is generated that serves to control the adjustable nozzle (8 ) with a variable critical section.

В процессорном модуле блока управления сохранен набор траекторий (высоты, числа Маха, углы атаки, углы скольжения) и величин ΔP, необходимых для поддержания максимального коэффициента восстановления полного давления на этих траекториях, то есть максимальной дальности, что соответствует уровню противопомпажных запасов 10-12%. При отклонении от величины ΔP заданного значения, процессорный модуль вырабатывает команду на закрытие или открытие сопла, которая подается через модуль управления и модуль силовых ключей на агрегат управления соплом. Изменение критического сечения сопла изменяет положение скачка уплотнения (4), тем самым противопомпажные запасы возвращаются в диапазон 10-12%.The processor module of the control unit contains a set of trajectories (heights, Mach numbers, angles of attack, sliding angles) and ΔP values necessary to maintain the maximum recovery coefficient of the total pressure on these trajectories, that is, the maximum range, which corresponds to the level of anti-surge stocks of 10-12% . If the set value deviates from the ΔP value, the processor module generates a command to close or open the nozzle, which is fed through the control module and the power key module to the nozzle control unit. Changing the critical section of the nozzle changes the position of the shock wave (4), thereby the anti-surge reserves return to the range of 10-12%.

Таким образом, изменяя положение скачка уплотнения (4), достигается точность поддержания заданного уровня противопомпажных запасов, что влияет на коэффициент восстановления давления и тем самым на тягу и дальность полета. Кроме этого есть возможность иметь расширенный набор траекторий, например высотных.Thus, by changing the position of the shock wave (4), the accuracy of maintaining a given level of anti-surge reserves is achieved, which affects the pressure recovery coefficient and thereby the thrust and flight range. In addition, it is possible to have an extended set of paths, for example high-altitude.

Таким образом, точность поддержания максимального коэффициента восстановления полного давления зависит от точности датчиков давления. Точность датчиков давления находится в диапазоне 0,15-0,3% от максимальной величины давления.Thus, the accuracy of maintaining the maximum recovery coefficient of the total pressure depends on the accuracy of the pressure sensors. The accuracy of the pressure sensors is in the range of 0.15-0.3% of the maximum pressure value.

Также есть возможность выбора заранее заложенных траекторий, что свидетельствует о гибкости СР. И расширение диапазона высот полета, т.е. в блок управления закладываются данные величин ΔP для высотных траекторий.There is also the possibility of choosing pre-established paths, which indicates the flexibility of the SR. And the expansion of the flight altitude range, i.e. ΔP values for high-altitude paths are stored in the control unit.

Claims

The control system of a supersonic ramjet engine made in the form of belts of air pressure receivers located on the surface of the central body of the air intake, nozzle control unit associated with an adjustable nozzle, characterized in that from two to four receivers are located on the surface of the front part of the central body of the air intake air pressure and full pressure receiver of undisturbed flow, pressure sensors are placed inside the central body, on the one hand s connected by the air line to the receiver of the total pressure of the undisturbed flow, air pressure receivers on the surface of the central body and on the surface of the front of the central body, and on the other hand connected to the control unit, consisting of a processor module, a control module and a power switch module, which issue a signal to the nozzle control unit, depending on the Mach number, pressure drop, angle of attack, slip angle.