Система регулирования сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя
Владельцы патента RU 2635758:
Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (RU)
Изобретение относится к ракетной технике и касается системы регулирования (CP) сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (СПВРД). На поверхности передней части центрального тела 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, с другой стороны - 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. Технический результат изобретения – увеличение точности поддержания противопомпажных запасов, коэффициента восстановления полного давления и как следствие увеличение дальности и создание возможности выбора различных траекторий полета. 2 ил.
Изобретение относится к ракетной технике и касается системы регулирования (CP) сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (СПВРД).
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.
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.
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.
На рисунке 1 представлен приемник воздушного давления в разрезе. На рисунке показаны контрольные характеристики для системы регулирования,
ΔP=Р2-Р3,
где Р2 и Р3 - давления в каналах приемника воздушного давления.
На рисунке 2 представлена общая схема системы регулирования (CP):
1 - приемник полного давления невозмущенного потока;
2 - приемники воздушного давления на поверхности передней части центрального тела воздухозаборника;
3 - пояса приемников воздушного давления на поверхности центрального тела воздухозаборника;
4 - скачок уплотнения;
5 - датчики давления;
6 - блок управления;
7 - агрегат управления соплом;
8 - регулируемое сопло;
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.
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.
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%.
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.
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.
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.
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, отличающаяся 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 поверхности центрального тела и на поверхности передней части центрального тела, а с другой стороны связанные с блоком управления, состоящим из процессорного модуля, модуля управления и модуля силовых ключей, осуществляющих выдачу сигнала на агрегат управления соплом в зависимости от числа Маха, перепада давления, угла атаки, угла скольжения.
