RU2750135C1

RU2750135C1 - Device for generating signal to start booster engine in aircraft control systems

Info

Publication number: RU2750135C1
Application number: RU2020131100A
Authority: RU
Inventors: Семен Львович Погорельский; Эдуард Львович Матвеев; Вячеслав Васильевич Долгов; Игорь Викторович Черносвитов; Николай Николаевич Коечкин; Юрий Анатольевич Панфилов
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова"
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-06-22

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to systems for remote control of machines, and in particular to control systems for small-sized aircraft. Rockets with onboard equipment also include pyrotechnic batteries to power it. With this scheme for starting the booster engine, there is no unequivocal certainty that the onboard batteries of the rocket have entered the mode, which in turn can lead to the loss of the rocket. The device for generating a signal to start the booster engine has the first and second comparison devices, the first and second reference voltage generators, a decreasing voltage generator, the first, second and third switches, an AND element and an OR element, a matching device, a logical unit signal driver, a pulse shaper, the first and the second inputs, the output terminal, an additionally introduced current stabilizer, the third comparator, the third reference voltage driver, the third input and the second AND element.EFFECT: initialization of the electric igniter of the booster engine is carried out by a current-stabilized pulse and when the on-board battery enters the mode, which increases the reliability of the system.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам дистанционного управления машинами, в частности к системам управления малогабаритными летательными аппаратами, использующими пиротехнические батареи питания с электровоспламенителями. Батареи питания в известных системах располагаются в съемном контейнере летательного аппарата, устанавливаемого на пусковую установку перед пуском, и инициируются при нажатии спускового устройства механизма пуска.The invention relates to systems for remote control of machines, in particular to control systems for small-sized aircraft using pyrotechnic batteries with electric ignitors. Batteries in prior art systems are located in a removable container of the aircraft, installed on the launcher prior to launch, and are initiated by pressing the trigger of the launch mechanism.

Известно устройство для формирования сигнала на запуск стартового двигателя (СД) в системах управления летательными аппаратами [RU 2107249 С1, 24.03.1997 г.], выбранное нами за прототип. Устройство содержит сравнивающее устройство, один из входов которого соединен с формирователем опорного напряжения, второй вход соединен с входом устройства и одним из пары нормально разомкнутых контактов электромагнитного реле, а второй контакт пары соединен с выходом устройства, соединенный с вторым входом устройства формирователь убывающего напряжения, второе сравнивающее устройство, второй формирователь опорного напряжения, второе и третье электромагнитное реле, элементы И и ИЛИ, согласующее устройство, формирователь логической единицы и импульса, при этом формирователь убывающего напряжения через нормально разомкнутые контакты второго реле соединен с первым входом второго сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя опорного напряжения, выход второго сравнивающего устройства соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого сравнивающего устройства, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с одним из контактов первой пары третьего реле (ключа), второй контакт первой пары соединен с выходом формирователя логической единицы, выход элемента ИЛИ через согласующее устройство соединен с обмоткой третьего реле, первый вход устройства соединен с обмоткой второго реле и одним из контактов второй пары третьего реле, второй контакт второй пары через формирователь импульса соединен с обмоткой первого реле.There is a known device for generating a signal to start a starting engine (SD) in aircraft control systems [RU 2107249 C1, 03.24.1997], which we have chosen as a prototype. The device contains a comparison device, one of the inputs of which is connected to the reference voltage generator, the second input is connected to the device input and one of the pair of normally open contacts of the electromagnetic relay, and the second contact of the pair is connected to the device output, a decreasing voltage generator connected to the second input of the device, the second a comparing device, a second reference voltage generator, a second and third electromagnetic relay, AND and OR elements, a matching device, a logical unit and a pulse generator, while the decreasing voltage generator is connected through the normally open contacts of the second relay to the first input of the second comparator, the second input of which connected to the output of the second reference voltage generator, the output of the second comparator is connected to the first input of the AND element, the second input of which is connected to the output of the first comparator, and the output to the first input of the OR element, the second input is the cat orgo is connected to one of the contacts of the first pair of the third relay (key), the second contact of the first pair is connected to the output of the logical unit former, the output of the OR element through the matching device is connected to the winding of the third relay, the first input of the device is connected to the winding of the second relay and one of the contacts of the second pairs of the third relay, the second contact of the second pair is connected through the pulse shaper to the winding of the first relay.

При поступлении сигнала (импульса тока) по линии связи пусковой установки с ракетой на электровоспламенитель СД ракеты, происходит срабатывание электровоспламенителя, запуск СД, сход ракеты с пусковой установки и, следовательно, обрыв линии связи. При обрыве линии связи возможно замыкание проводов линии связи на выходе пусковой установки между собой. Так как длительность импульса на выходе формирователя импульса выбирается исходя из худшего случая (разброс времени срабатывания электровоспламенителей, разброс параметров пиротехнических батарей и т.д.), то электровоспламенитель всегда срабатывает раньше окончания этого импульса. И в случае закорачивания линии связи (замыкании проводов между собой), при сходе ракеты, происходит закорачивание выходов управления наземной аппаратуры, и как следствие приводит к резкому увеличению тока потребления от батареи, что в свою очередь, к кратковременному снижению напряжения на батареи, что может привести к сбоям в системе питания аппаратуры управления, и к потере ракеты.When a signal (current pulse) arrives through the communication line of the launcher with the rocket to the electric igniter of the SD of the rocket, the electric igniter is triggered, the SD is launched, the rocket leaves the launcher and, consequently, the communication line is broken. If the communication line is broken, the wires of the communication line at the output of the launcher may short out among themselves. Since the duration of the pulse at the output of the pulse shaper is selected based on the worst case (spread in the response time of electric ignitors, spread in the parameters of pyrotechnic batteries, etc.), the electric igniter always fires before the end of this pulse. And in the case of a short-circuiting of the communication line (short-circuiting the wires between themselves), when the rocket descends, the control outputs of the ground equipment are short-circuited, and as a result, leads to a sharp increase in the consumption current from the battery, which in turn, to a short-term decrease in the voltage on the batteries, which can lead to malfunctions in the power supply system of the control equipment, and to the loss of the missile.

Ракеты, имеющие бортовую аппаратуру, также имеют в своем составе пиротехнические батареи для ее питания. При данной схеме запуска СД, нет однозначной уверенности в том, что бортовые батареи ракеты вышли на режим, что в свою очередь может привести к потере ракеты.Rockets with on-board equipment also include pyrotechnic batteries to power it. With this scheme for launching the SD, there is no unequivocal certainty that the onboard batteries of the rocket are on mode, which in turn can lead to the loss of the rocket.

Задачей данной группы изобретений является повышение надежности системы.The task of this group of inventions is to improve the reliability of the system.

Поставленная задача решается за счет того, что инициализация электровоспламенителя СД производится импульсом стабилизированным по току при выходе бортовой батареи на режим. В устройство для формирования сигнала на запуск СД в системах управления летательными аппаратами, содержащее первое сравнивающее устройство первый вход которого соединен с первым формирователем опорного напряжения, а второй - с первым входом устройства и первым выводом первой пары разомкнутых контактов третьего ключа, соединенный со вторым входом устройства формирователь убывающего напряжения, выход которого соединен с первым выводом разомкнутых контактов второго ключа, второй вывод которого соединен с первым входом второго сравнивающего устройства, второй вход которого соединен со вторым формирователем опорного напряжения, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого сравнивающего устройства, а также элемент ИЛИ, выход которого через согласующее устройство соединен со входом управления третьего ключа, а второй вход -со вторым выводом второй пары разомкнутых контактов третьего ключа, первый вход которого соединен с выходом формирователя логической единицы, а второй вывод первой контактной пары третьего ключа через формирователь импульса соединен со входом управления первого ключа, второй вывод контактной пары которого соединен с выходом устройства, введены стабилизатор тока, третье сравнивающее устройство, третий формирователь опорного напряжения, третий вход и второй элемент И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый вход с выходом первого элемента И, а второй вход с выходом третьего сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя опорного напряжения, а первый с третьим входом устройства, вход стабилизатора тока соединен с первым входом устройства, а выход стабилизатора тока с первым выводом контактной пары первого ключа, выход первого сравнивающего устройства при этом соединен с входом управления второго ключа.The problem is solved due to the fact that the initialization of the LED electric igniter is carried out by a pulse stabilized in current when the on-board battery reaches the mode. Into a device for generating a signal to start the SM in aircraft control systems, containing a first comparator, the first input of which is connected to the first reference voltage generator, and the second to the first input of the device and the first output of the first pair of open contacts of the third key, connected to the second input of the device a decreasing voltage generator, the output of which is connected to the first terminal of the open contacts of the second key, the second terminal of which is connected to the first input of the second comparator, the second input of which is connected to the second reference voltage generator, and the output is connected to the first input of the first AND element, the second input of which is connected with the output of the first comparator, as well as the OR element, the output of which is connected through the matching device to the control input of the third key, and the second input to the second output of the second pair of open contacts of the third key, the first input of which is connected to the output of the a logical unit driver, and the second terminal of the first contact pair of the third key through the pulse shaper is connected to the control input of the first key, the second terminal of the contact pair of which is connected to the device output, a current stabilizer, a third comparator, a third reference voltage driver, a third input and a second element are introduced And, the output of which is connected to the first input of the OR element, the first input to the output of the first AND element, and the second input to the output of the third comparator, the second input of which is connected to the output of the third reference voltage former, and the first to the third input of the device, the input of the current stabilizer is connected with the first input of the device, and the output of the current stabilizer with the first output of the contact pair of the first switch, the output of the first comparator device is connected to the control input of the second switch.

Структурная схема устройства для формирования сигнала на запуск СД в системах управления летательными аппаратами представлена на фиг. 1, где:A block diagram of a device for generating a signal to trigger an SM in aircraft control systems is shown in Fig. 1, where:

1 - первое сравнивающее устройство;1 - the first comparing device;

2 - первый формирователь опорного напряжения;2 - the first shaper of the reference voltage;

3 - формирователь убывающего напряжения;3 - shaper of decreasing voltage;

4 - первый ключ;4 - the first key;

5 - второй ключ;5 - second key;

6 - третий ключ;6 - third key;

7 - второе сравнивающее устройство;7 - the second comparing device;

8 - второй формирователь опорного напряжения;8 - the second shaper of the reference voltage;

9 - элемент И;9 - element And;

10 - элемент ИЛИ;10 - OR element;

11 - согласующее устройство;11 - matching device;

12 - формирователь сигнала логической единицы;12 - logic unit signal generator;

13 - формирователь импульса;13 - pulse shaper;

14 - первый вход;14 - first entrance;

15 - второй вход;15 - second entrance;

16 - выходной вывод;16 - output pin;

17 - стабилизатор тока;17 - current stabilizer;

18 - третий формирователь опорного напряжения;18 - the third shaper of the reference voltage;

19 - третье сравнивающее устройство;19 - the third comparing device;

20 - элемент И;20 - element And;

21 - третий вход.21 is the third entrance.

Сравнивающие устройства 1, 7 и 19 могут быть выполнены, например, на микросхемах компараторов напряжения 521СА3, формирователи опорных напряжений 2, 8, 18 - на стабилитронах, формирователь убывающего напряжения 3 - в виде пикового детектора, ключи 4, 5 и 6 на электромагнитных реле или транзисторах.Comparing devices 1, 7 and 19 can be made, for example, on microcircuits of voltage comparators 521CA3, reference voltage generators 2, 8, 18 - on zener diodes, a decreasing voltage shaper 3 - in the form of a peak detector, keys 4, 5 and 6 on electromagnetic relays or transistors.

Устройство для формирования сигнала на запуск СД в системах управления летательными аппаратами работает следующим образом. При нажатии оператором кнопки пуска, пусковое устройство формирует импульсный сигнал подаваемый на электровоспламенитель пиротехнической батареи и через вход 15 на формирователь убывающего напряжения 3. Время уменьшения напряжения на нем (постоянная времени) выбрана исходя из максимально возможного времени выхода пиротехнической батареи на режим.The device for generating a signal to start the SM in aircraft control systems operates as follows. When the operator presses the start button, the starting device generates a pulse signal fed to the electric igniter of the pyrotechnic battery and through input 15 to the decreasing voltage driver 3. The voltage reduction time on it (time constant) is selected based on the maximum possible time for the pyrotechnic battery to reach the mode.

При достижении напряжением батареи своего номинального значения - задается первым формирователем опорного напряжения 2, происходит срабатывание второго ключа 5 и напряжение с выхода формирователя убывающего напряжения 3 поступает на второе сравнивающее устройство 7 и если это напряжение выше напряжения на выходе второго формирователя опорного напряжения 8, на его выходе формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход первого элемента И 9, на первом входе которого присутствует напряжение сигнала логической единицы с выхода первого сравнивающего устройства 1. Сигнал логической единицы с выхода элемента И поступает на первый вход второго элемента И 20, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего сравнивающего устройства 19, на первый вход которого поступает сигнал с выхода бортовой батареи (бортовая батарея взводится, например, током с выхода контейнерной батареи и на схеме не показано) по третьему входу устройства 21. Пока напряжение на выходе бортовой батареи меньше опорного, установленного на выходе третьего формирователя опорного напряжения, на выходе третьей схемы сравнения присутствует сигнал логического нуля, который блокирует работу третьего ключа 6. При выходе бортовой аппаратуры на режим на выходе третьей схемы сравнения появляется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход второго элемента И 20, и далее на первый вход элемента ИЛИ 10, с выхода которой через согласующее устройство 11 на вход управления третьего ключа 6. Под действием этого ключа сигнал логической еденицы с выхода формирователя логической единицы 12 поступает на второй вход элемента ИЛИ, и таким образом блокируется отключение третьего ключа 6 при снижении напряжения на выходе формирователя убывающего напряжения ниже опорного. При срабатывании третьего ключа напряжение питания поступает на вход формирователя импульса 13 и на выходе формирователя импульсов формируется импульс заданной длительности. Сформированный импульс подается на вход управления первого ключа, что приводит к его срабатыванию, и сигнал тока, ограниченный величиной, установленной в стабилизаторе тока, поступает на электровоспламенитель СД ракеты.When the battery voltage reaches its nominal value, it is set by the first shaper of the reference voltage 2, the second switch 5 is triggered and the voltage from the output of the shaper of the decreasing voltage 3 is fed to the second comparator 7, and if this voltage is higher than the voltage at the output of the second shaper of the reference voltage 8, to its output, a signal of a logical unit is generated, which is fed to the second input of the first element And 9, at the first input of which there is a voltage of the signal of a logical unit from the output of the first comparator 1. The signal of a logical unit from the output of the AND element is fed to the first input of the second element And 20, to the second the input of which receives a signal from the output of the third comparator 19, the first input of which receives a signal from the output of the onboard battery (the onboard battery is charged, for example, by the current from the output of the container battery and is not shown in the diagram) through the third input of the device 21. While the voltage at the output of the onboard The first battery is less than the reference one installed at the output of the third reference voltage driver, at the output of the third comparison circuit there is a logical zero signal, which blocks the operation of the third switch 6. When the onboard equipment enters the mode, a logical unit signal appears at the output of the third comparison circuit, which goes to the second the input of the second AND element 20, and then to the first input of the OR element 10, from the output of which through the matching device 11 to the control input of the third key 6. Under the action of this key, the logical one signal from the output of the logical unit generator 12 is fed to the second input of the OR element, and thus, the shutdown of the third key 6 is blocked when the voltage at the output of the decreasing voltage driver drops below the reference one. When the third switch is triggered, the supply voltage is supplied to the input of the pulse shaper 13 and a pulse of a given duration is formed at the output of the pulse shaper. The generated pulse is fed to the control input of the first key, which leads to its operation, and the current signal, limited to the value set in the current stabilizer, is fed to the electric igniter of the SD of the rocket.

Длительность импульса, формируемая на выходе формирователя импульсов 13, рассчитанная исходя из максимального времени срабатывания электровоспламенителя СД и из емкости батареи во всех режимах работы, выбрана равной 100 мс. Реальное время срабатывания от момента подачи импульса тока до схода ракеты (обрыва линии связи и возможного замыкания проводов линии связи между собой) составляет 20 мс. В устройстве, выбранном нами за прототип, ток, текущий через первый ключ, в течение первых 20 мс действия импульса будет ограничен сопротивлением электровоспламенителя СД, а после схода ракеты и в случае замыкания выходных проводов линии связи на выходе между собой при их обрыве ограничен только выходным сопротивлением батареи, что может привести к просадке напряжения батареи и как следствие этого к сбою в работе схемы управления. В предлагаемом же устройстве независимо от сопротивления на выходе устройства, выходной ток не зависит от сопротивления нагрузки и постоянен на всем протяжении действия импульса, что не приводит к просадкам напряжения питания, что повышает надежность работы системы.The pulse duration, formed at the output of the pulse former 13, calculated on the basis of the maximum response time of the LED electric igniter and from the battery capacity in all operating modes, is selected equal to 100 ms. The actual response time from the moment the current pulse is applied to the launch of the rocket (the break of the communication line and the possible closure of the wires of the communication line with each other) is 20 ms. In the device we have chosen for the prototype, the current flowing through the first key during the first 20 ms of the pulse will be limited by the resistance of the electric igniter of the SD, and after the rocket goes off and in the event of a short circuit of the output wires of the communication line at the output between each other, when they are broken, it is limited only by the output resistance of the battery, which can lead to a drop in battery voltage and, as a consequence, to malfunction of the control circuit. In the proposed device, regardless of the resistance at the output of the device, the output current does not depend on the load resistance and is constant throughout the duration of the pulse, which does not lead to a drop in the supply voltage, which increases the reliability of the system.

Таким образом, инициализация электровоспламенителя стартового двигателя производится импульсом стабилизированным по току, и при выходе бортовой батареи на режим, что повышает надежность работы системы.Thus, the initialization of the electric igniter of the starting engine is performed by a pulse stabilized by current, and when the on-board battery enters the mode, which increases the reliability of the system.

Claims

A device for generating a signal to start a starting engine in aircraft control systems, containing a first comparison device, the first input of which is connected to the first reference voltage generator, and the second to the first input of the device and the first output of the first pair of open contacts of the third key, connected to the second input the device is a decreasing voltage generator, the output of which is connected to the first terminal of the open contacts of the second key, the second terminal of which is connected to the first input of the second comparator, the second input of which is connected to the second reference voltage former, and the output is connected to the first input of the first AND element, the second input of which connected to the output of the first comparator, as well as the OR element, the output of which through the matching device is connected to the control input of the third key, and the second input to the second output of the second pair of open contacts of the third key, the first input of which is connected with the output of the logical unit driver, and the second terminal of the first contact pair of the third key through the pulse former is connected to the control input of the first switch, the second terminal of the contact pair of which is connected to the output of the device, characterized in that a current stabilizer, a third comparator, and a third driver are introduced into it. reference voltage, the third input and the second AND gate, the output of which is connected to the first input of the OR gate, the first input to the output of the first AND gate, and the second input to the output of the third comparator, the second input of which is connected to the output of the third reference voltage driver, and the first to the third input of the device, the input of the current stabilizer is connected to the first input of the device, and the output of the current stabilizer is connected to the first output of the contact pair of the first switch, the output of the first comparator is connected to the control input of the second switch.