RU2692287C2 - Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза - Google Patents

Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза Download PDF

Info

Publication number
RU2692287C2
RU2692287C2 RU2017137436A RU2017137436A RU2692287C2 RU 2692287 C2 RU2692287 C2 RU 2692287C2 RU 2017137436 A RU2017137436 A RU 2017137436A RU 2017137436 A RU2017137436 A RU 2017137436A RU 2692287 C2 RU2692287 C2 RU 2692287C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
linear
ejection
hydraulic
cavity
cargo
Prior art date
Application number
RU2017137436A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017137436A (ru
RU2017137436A3 (ru
Inventor
Семен Львович Самсонович
Константин Михайлович Тихонов
Артем Сергеевич Алексеенков
Екатерина Николаевна Кутейникова
Филипп Сергеевич Беклемищев
Валентин Иванович Лалабеков
Михаил Натанович Правидло
Ольга Викторовна Иващенко
Александр Николаевич Беляев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Priority to RU2017137436A priority Critical patent/RU2692287C2/ru
Publication of RU2017137436A publication Critical patent/RU2017137436A/ru
Publication of RU2017137436A3 publication Critical patent/RU2017137436A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2692287C2 publication Critical patent/RU2692287C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/02Dropping, ejecting, or releasing articles
    • B64D1/04Dropping, ejecting, or releasing articles the articles being explosive, e.g. bombs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к системам авиационного вооружения с принудительным катапультным отделением. Способ принудительного сброса - катапультирования груза заключается в том, что измеряют линейные ускорения на корпусе, переднем и заднем штоках гидротолкателей (7.1, 7.2), рассчитывают заданные значения кинематических параметров движения центра масс груза и вокруг центра массы в зависимости от режима полета, рассчитывают по измеренным перегрузкам текущие значения кинематических параметров движения груза. Управляющие сигналы гидрораспределителей (5.1, 5.2) переднего и заднего гидротолкателей формируют в два этапа. На первом этапе управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейных и угловых ускорений, то есть управление катапультированием адаптивно к внешним факторам. На втором этапе в оставшееся время до отделения груза управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейной и угловой скоростей, то есть управление катапультированием адаптивно к внутренним факторам. Изобретение повышает качество сброса груза, исключает возможность возникновения аварийной ситуации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Предложенные изобретения относятся к авиационной технике, а именно к системам авиационного вооружения с принудительным катапульным отделением от носителя авиационных грузов, таких как бомбы, контейнеры и ракеты.
Применение принудительно-катапультного отделения авиационных грузов продиктовано необходимостью обеспечения безопасности отделения без взаимного повреждения как носителя, так и груза, а также воздействием больших аэродинамических сил.
Известны способы сброса грузов (см. патенты RU 2402460 от 2006 г. и US 7648104 от 2010 г.), в которых сброс осуществляется путем подачи сжатого газа или жидкости в полости цилиндров переднего и заднего толкателей по заранее установленному закону изменения давления.
Достоинством указанных способов является простота схемы управления, которая заключается только в задействовании пневмосети или последовательности задействования газовой и гидравлической сетей.
Недостатком указанных способов является их неадаптивность к внешним и внутренним факторам, из-за отсутствия в контурах управления обратных связей по возмущающим в процессе полета факторам.
Наиболее близким способом, принятым за прототип является способ сброса груза, реализованный в устройстве «балочного держателя» (патент RU 2521446 от 2012 г.), в котором задействованы контуры обратных связей по внешним возмущающим факторам.
В указанном способе измеряют линейные ускорения (перегрузки) на корпусе балочного держателя, в переднем и заднем толкателях; рассчитываются требуемые значения кинематических параметров движения центра масс груза и движения вокруг центра масс; по измеренным перегрузкам рассчитывают текущие значения кинематических параметров движения груза; по разности линейных скоростей требуемых (заданных) и текущих значений формируют управляющие сигналы на гидроприводы переднего и заднего толкателей с определенными весовыми коэффициентами.
Достоинством этого способа является наличие контуров обратной связи, обеспечивающих адаптивный способ сброса к воздействию изменяющихся внешних факторов. Этот способ позволяет автономно без получения предварительных данных о действующих на груз аэродинамических нагрузках обеспечить безопасное отделение груза на всех боевых режимах полета носителя.
Недостатком указанного способа является отсутствие адаптивности к внутренним воздействующим факторам. Так угловая скорость движения груза относительно центра массы задается постоянной на всех режимах полета, а линейная скорость движения центра массы не имеет ограничения по максимально допустимой величине, что может привести к неустойчивости системы стабилизации груза.
Устройство по реализации принудительного способа сброса, взятого за прототип (Патент RU 2521446 за 2012 г.), содержит корпус с размещенным на нем пироприводом, выполненным на основе двухполостного цилиндра, одна полость которого является полостью сгорания, а вторая - полостью сжатия рабочей жидкости, последняя через гидрораспределитель связана с гидроцилиндрами переднего и заднего гидротолкателей, на гидротолкателях и корпусе размещены датчики линейных перегрузок, выходные обмотки которых соединены с вычислительным блоком.
Достоинством этого устройства является то, что в качестве исполнительных механизмов переднего и заднего толкателей использованы гидросистемы, содержащие гидроцилиндры с электрогидроклапанами. Использование гидросистемы с несжимаемой рабочей жидкостью позволяет повысить быстродействие сброса по сравнению с пневмосистемой.
Недостатком указанного устройства является то, что в гидросистеме использованы однополостные гидроцилиндры с гидроклапанами, изменяющими подачу жидкости под давлением в этой полости. Такой элементный состав гидросистемы не позволяет по необходимости эффективно тормозить гидротолкатели.
Задачей заявляемого изобретения является повышение качества принудительного сброса груза.
Техническим результатом является повышение качества принудительного сброса груза, исключение возможности возникновения аварийных ситуаций и неустойчивости системы стабилизации груза путем создания ее адаптивности как к внешним, так и к внутренним факторам; повышение эффективности управления гидротолкателями, заключающееся в возможности как разгонять, так и тормозить гидротолкатели при их кратковременном движении за счет использования гидрораспределителей с двумя выходами и двухполостных цилиндров гидротолкателей.
Заявленный технический результат достигается тем, что в известном способе принудительного сброса - катапультирования груза, закрепленного узлами крепления с гидротолкателями, заключающемся в том, что измеряют линейные ускорения на корпусе, на штоках переднего и заднего гидротолкателей; рассчитывают заданные значения кинематических параметров движения центра масс груза и вокруг центра масс в зависимости от режима полета; рассчитывают по измеренным перегрузкам текущие значения кинематических параметров движения груза; формируют управляющие сигналы на гидрораспределители переднего и заднего гидротолкателей с определенными весовыми коэффициентами, согласно заявляемому изобретению, управляющие сигналы гидрораспределителей переднего и заднего гидротолкателей формируют в два этапа: на первом этапе управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейных и угловых ускорений до момента выполнения условий V=Vзад и ω=ωзад, где V, Vзад и ω, ωзад - текущие и заданные значения линейных и угловых скоростей, текущие угловые ускорения ω, т.е. управление катапультированием адаптивно к внешним факторам; на втором этапе в оставшееся время до отделения груза управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейной и угловой скоростей, т.е. управление катапультированием адаптивно к внутренним факторам.
Сущность предлагаемых технических решений поясняется чертежом.
На фиг. 1 приведена функциональная схема заявленных способа и устройства принудительного сброса-катапультирования груза.
Устройство принудительного сброса-катапультирования груза содержит вычислительный блок 1, состоящий из трех блоков: блока расчета начальных условий 1.1, блока расчета текущих значений 1.2 и блока управления гидрораспределителями 1.3; пиропривод 2, который размещен в корпусе (на фиг. 1 не показан) и выполнен на основе двухполостного цилиндра. Полость 3 пиропривода 2 является полостью сгорания, а полость 4 - полостью сжатия рабочей жидкости. Полость 4 через гидрораспределители 5.1 и 5.2 связана с гидроцилиндрами 6.1 и 6.2 переднего 7.1 и заднего 7.2 гидротолкателей. Гидроцилиндры 6.1 и 6.2 переднего 7.1 и заднего 7.2 гидротолкателей выполнены двухполостными, каждая полость которых соединена с одним из выходов гидрораспределителей 5.1 и 5.2 соответственно. Гидрораспределители 5.1 и 5.2 выполнены с регулированием подачи рабочей жидкости, как по величине, так и по направлению. На гидротолкателях 7.1 и 7.2 и корпусе блочного держателя размещены датчики линейных ускорений 8.1 и 8.2 и 8.0 соответственно. Выходы датчиков линейных ускорений соединены с входами вычислительного блока 1.
Способ и устройство принудительного сброса-катапультирования груза работают следующим образом.
При запуске процесса принудительного сброса-катапультирования от бортового центрального вычислителя летательного аппарата (на фиг. 1 не показан) в вычислительный блок 1 вводят начальные условия полета. В состав начальных условий входят геометрические и механические характеристики груза (масса, момент инерции относительно поперечной оси, расстояние между центром масс и точками приложения силы гидротолкателей) и устройства отделения (начальное давление пиропатрона, начальный объем полости сгорания пиропривода 2, масса пороховой навески, площади поршней пироцилиндра и гидроцилиндров 6.1, 6.2, гидротолкателей), а также требуемые параметры отделения груза (вертикальная скорость центра масс груза, угловая скорость груза).
В блоке начальных условий 1.1 формируется команда о воспламенении пиропатрона пиропривода 2 и передается информация в блок расчета текущих значений 1.2 о заданных значениях линейных а зад, Vзад и угловых ωзад, εзад ускорений и скоростей движения центра масс и вокруг центра масс в зависимости от режима полета.
В блок 1.2 одновременно поступают сигналы о линейных ускорениях (перенагрузках), измеренных датчиками линейных ускорений 8.0, 8.1, 8.2. По измеренным перегрузкам путем интегрирования рассчитывают текущие значения кинематических параметров движения груза a, V и ω, ε.
Далее формируют сигналы управления гидрораспределителями как разность заданных и текущих значений кинематических параметров:
Δε=εзад-ε; Δω=ωзад-ω;
Δa=а зад-a; ΔV=Vзад-V.
Такое управление по ошибкам, вызванным отклонениями возмущающего фактора от заданного значения, обуславливает адаптивность к данному возмущающему фактору.
В блоке управления гидрораспределителями 1.3 сигналы управления формируются в два этапа.
На первом этапе управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейных и угловых ускорений до момента выполнения условий:
V=Vзад и ω=ωзад.
На этом этапе управление осуществляется по ошибкам ускорений, возникающих от внешних аэродинамических нагрузок, т.е. управление аддаптивно к воздействию изменяющихся внешних факторов.
На втором этапе в оставшееся время до отделения груза управляющий сигнал формируют по разности заданных и текущих значений линейных и угловых скоростей, т.е. по ошибкам этих скоростей, вызванных конструкционными особенностями катапультирующего устройства, что обуславливает адаптивность к воздействию изменяющихся внутренних факторов.
Управляющие сигналы пропорциональные ошибкам линейных Δа и угловых Δε ускорений суммируют, как и сигналы пропорциональные ошибкам линейных ΔV и угловых Δω скоростей, усиливают с определенными весовыми коэффициентами и подают на гидрораспределители 5.1 и 5.2.
В результате сгорания пороха в пиропатроне в двухполостном пироприводе 2 в полости сгорания 3 увеличивается давление, которое сжимает рабочую жидкость в полости сжатия 4. В результате давление рабочей жидкости поступает в гидрораспределители 5.1 и 5.2.
В зависимости от величины и знака управляющих сигналов гидрораспределители 5.1 и 5.2 распределяют поток рабочего тела в полости гидроцилиндров 6.1 и 6.2. Усилие, создаваемое поршнями гидроцилиндров 6.1 и 6.2 зависит от перепада давлений в полостях, а их скорость от распределяемого расхода гидрораспределителями 5.1 и 5.2. Поршни с гидротолкателями 7.1 и 7.2 выдвигаются, преодолевая силы сопротивления со стороны груза. Датчики линейных ускорений 8.1 и 8.2, размещенные на гидротолкателях, измеряют их ускорения, а датчик линейных ускорений 8.0 собственное ускорение летательного аппарата.
В результате обработки в вычислительном блоке сигналов, измеренных датчиками линейных ускорений 8.1 и 8.2, размещенными на гидротолкателях 7.1 и 7.2; учета собственного ускорения летательного аппарата, измеряемого датчиком 8.0, размещенным на корпусе ЛА, получают относительные текущие кинематические параметры движения груза. Из этих параметров вычитают заданные значения и получают ошибки в контурах следящих систем по линейным угловым ускорениям и скоростям. Ошибки контуров следящих систем используют для управления гидрораспределителями, выполненными с двумя выходами, каждый из которых соединен с одной из полостей гидроцилиндров, выполненных двухполостными. При этом управление гидроцилиндрами гидротолкателей осуществляется в два этапа: на начальном этапе движения груза отслеживают изменение ускорений, т.е. обрабатывают действия внешних факторов, а при достижении требуемых скоростей, необходимых для сброса груза, отслеживают их изменения, т.е. обрабатывают действия внутренних факторов.
Таким образом, отслеживание внешних и внутренних факторов позволяет повысить качество принудительного сброса груза, то есть сброс становится независимым от внешних и внутренних факторов.
Использование гидрораспределителей с двумя выходами и двухполостных гидроцилиндров гидротолкателей позволяет более эффективно как разгонять, так и тормозить гидротолкатели при их кратковременном движении.

Claims (2)

1. Способ принудительного сброса - катапультирования груза, заключающийся в том, что измеряют линейные ускорения на корпусе, переднем и заднем штоках гидротолкателей; рассчитывают заданные значения кинематических параметров движения центра масс груза и вокруг центра масс в зависимости от режима полета; рассчитывают по измеренным перегрузкам текущие значения кинематических параметров движения груза; формируют управляющие сигналы на гидрораспределители переднего и заднего гидротолкателей с определенными весовыми коэффициентами, отличающийся тем, что управляющие сигналы гидрораспределителей переднего и заднего гидротолкателей формируют в два этапа: на первом этапе управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейных и угловых ускорений до момента выполнения условий V=Vзад и ω=ωзад, где V, Vзад и ω, ωзад - текущие и заданные значения линейных и угловых скоростей, т.е. управление катапультированием адаптивно к внешним факторам; на втором этапе в оставшееся до отделения груза время управляющие сигналы формируют по разности заданных и текущих значений линейной и угловой скоростей, т.е. управление катапультированием адаптивно к внутренним факторам.
2. Устройство принудительного сброса - катапультирования содержит корпус, в котором размещены пиропривод, выполненный на основе двухполостного цилиндра, одна полость которого является полостью сгорания, а вторая - полостью сжатия рабочей жидкости, последняя через гидрораспределители, управляемые от вычислительного блока, связана с гидроцилиндрами переднего и заднего гидротолкателей, на штоках гидротолкателей и корпусе размещены датчики линейных ускорений, выходы которых соединены с вычислительным блоком, отличающееся тем, что гидроцилиндры переднего и заднего гидротолкателей выполнены двухполостными, а гидрораспределители с двумя выходами, при этом каждая полость соединена с одним из выходов гидрораспределительного устройства, выполненного с регулированием подачи рабочей жидкости как по величине, так и по направлению.
RU2017137436A 2017-10-26 2017-10-26 Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза RU2692287C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137436A RU2692287C2 (ru) 2017-10-26 2017-10-26 Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137436A RU2692287C2 (ru) 2017-10-26 2017-10-26 Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017137436A RU2017137436A (ru) 2019-04-26
RU2017137436A3 RU2017137436A3 (ru) 2019-05-06
RU2692287C2 true RU2692287C2 (ru) 2019-06-24

Family

ID=66321730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137436A RU2692287C2 (ru) 2017-10-26 2017-10-26 Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692287C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740324C1 (ru) * 2020-06-30 2021-01-13 Акционерное общество "Вятское машиностроительное предприятие "АВИАТЕК" Держатель балочный многозамковый универсальный вертолетный
RU2748561C1 (ru) * 2020-10-26 2021-05-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Адаптивный способ и устройство принудительного сброса-катапультирования груза

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118068862A (zh) * 2024-04-15 2024-05-24 电子科技大学 一种叠加飞行姿态的货物空投设计方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6260802B1 (en) * 2000-04-25 2001-07-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Pneumatic airborne ejection system for aerospace vehicles
RU2506205C1 (ru) * 2012-09-20 2014-02-10 Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Способ сброса полезной нагрузки с летательного аппарата
RU2521446C1 (ru) * 2012-12-19 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" им. И.И. Торопова" Балочный держатель
RU2532976C2 (ru) * 2012-09-20 2014-11-20 Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата
US9783296B2 (en) * 2014-09-18 2017-10-10 Raytheon Company Aircraft store deployment system with improved safety of arming and releasing stores

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6260802B1 (en) * 2000-04-25 2001-07-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Pneumatic airborne ejection system for aerospace vehicles
RU2506205C1 (ru) * 2012-09-20 2014-02-10 Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Способ сброса полезной нагрузки с летательного аппарата
RU2532976C2 (ru) * 2012-09-20 2014-11-20 Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата
RU2521446C1 (ru) * 2012-12-19 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" им. И.И. Торопова" Балочный держатель
US9783296B2 (en) * 2014-09-18 2017-10-10 Raytheon Company Aircraft store deployment system with improved safety of arming and releasing stores

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740324C1 (ru) * 2020-06-30 2021-01-13 Акционерное общество "Вятское машиностроительное предприятие "АВИАТЕК" Держатель балочный многозамковый универсальный вертолетный
RU2748561C1 (ru) * 2020-10-26 2021-05-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Адаптивный способ и устройство принудительного сброса-катапультирования груза

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017137436A (ru) 2019-04-26
RU2017137436A3 (ru) 2019-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2692287C2 (ru) Адаптивный способ и устройство принудительного сброса - катапультирования груза
US4246472A (en) Controlled store separation system
US20200142431A1 (en) Method of determining the center of gravity of an aircraft and a method of fuel/load management based thereon
CN112020637B (zh) 汽车碰撞模拟试验的试验条件设定方法以及汽车碰撞模拟试验的试验条件设定系统
US9964961B2 (en) Store separation autopilot
US4673147A (en) Programmable ejection seat system
RU2521446C1 (ru) Балочный держатель
Korytov et al. Impact sigmoidal cargo movement paths on the efficiency of bridge cranes
US3708139A (en) Missile control system
CN114756959A (zh) 一种飞行器近距空战机动智能决策机模型设计方法
RU2748561C1 (ru) Адаптивный способ и устройство принудительного сброса-катапультирования груза
WO2013043096A1 (en) Determination of angle of incidence
RU2288439C1 (ru) Способ управления ракетой и блок рулевого привода (варианты)
US3866535A (en) Fluidic free flight sensor
US10935351B2 (en) Selectable force gas generator
Alekseenkov et al. Adaptive air ejection device for catapulting cargo of the “guided air missile” type
Beklemishchev et al. Modeling technique for advanced adaptive aircraft catapult devices
RU2748828C1 (ru) Способ и устройство инициирования воздушно-динамического рулевого привода управляемой авиабомбы, способ проверки готовности воздушно-динамического рулевого привода перед сбросом управляемой авиабомбы, воздушно-динамический рулевой привод и аппаратура управления воздушно-динамическим рулевым приводом авиабомбы
CN110917538A (zh) 一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统及方法
RU2569235C1 (ru) Способ снижения вертикальных и угловых перегрузок транспортного средства при движении по поверхности и транспортное средство, реализующее этот способ
Liu et al. Structural Design and Dynamics Simulation Analysis of A Certain Type of Co-frame Launcher
Watson et al. Development of a 6-DoF model for mine clearing darts
US20230373624A1 (en) Dynamic store ejection system
RU2788230C1 (ru) Способ и система катапультирования на больших индикаторных скоростях полета
Ye et al. Application of a Laser Displacement Sensor for Measuring the Separation Parameters of a Pyrotechnic Separator.