Реферат: Радиоуправление летательными аппаратами

--PAGE_BREAK--Краткая характеристика способов управления     полетом
                              Принципы рулевого управления
Управление полетом аппарата осуществляется изменением  его

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289391-105.coolpic» v:shapes="_x0000_s1105"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289391-105.coolpic» v:shapes="_x0000_s1104">


скорости  V
т. е.  сообщением аппарату  ускорения  W
(рис. 1.4).
<img width=«336» height=«290» src=«ref-1_447290225-12257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">
<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289496-105.coolpic» v:shapes="_x0000_s1108">


При этом    изменение модуля скорости Vосуществляется созданием

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289079-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1158">


касательного   ускорения Wz
,а измене­ние направления вектора скорости 

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289079-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1159">


созданием поперечного ускорения W
п.Поперечное ускоре­ние в декартовой

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289079-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1146"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289079-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1145">


системе координат определяется своими составляющими Wx
и  Wy, а  в полярной

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289079-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1152">


системе координат модулем W
п
и полярным углом  θ.   Управление  величиной и

направлением ускорения Wосуществляется при помощи рулевых органов. Так

<img width=«27» height=«12» src=«ref-1_447303107-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1154"><img width=«27» height=«12» src=«ref-1_447303107-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1153">как

                                                         W
=
F

 /
m
, 

                       


 

<img width=«27» height=«12» src=«ref-1_447303305-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1144">где F
— результирующая си­ла, приложенная к аппарату, имеющему массу m
, то   

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447288975-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1149"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447288975-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1147">


управ­ление ускорением  W
 дости­гается изменением результирующей силы F
.

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303613-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1150"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303613-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1148">



Изменение силы    F
 осуществляется путем изменения силы тяги Т (создавае­мой реактивным или каким-либо иным двигателем) и (или)  результирующей

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303821-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1151">


аэродинамической силы  R
(создаваемой воздушным потоком, обтекающим
<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289496-105.coolpic» v:shapes="_x0000_s1155">аппарат). Рулевые органы,   управляющие силой  R
, называются воздушными рулями и позволяют получить эффективное управление лишь при полете с достаточной скоростью вдостаточно плотных слоях атмосферы.   

     В некоторых случаях управление величиной скорости аппарата на основном участке его траектории не тре­буется и осуществляется управление лишь направлением полета. При этом достаточно иметь рулевые органы,
<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447289079-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1162">управляющие лишь поперечным ускорением  W
п
.

    Рулевое управление может быть декартовым, полярным или смешанным. При декартовом управлении рули высоты, поворота и «разгона — торможения»

<img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303613-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1161"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303613-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1157"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303613-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1160"> <img width=«39» height=«12» src=«ref-1_447303613-104.coolpic» v:shapes="_x0000_s1156">


управляют соответст­венно составляющими Wx
,   Wy

 и   Wz

 полного ускорения W
в декартовой системе координат (рис. 1.4). При полярном рулевом управлении один из рулевых органов управляет мо­дулем ускорения W
(в некоторых системах этот рулевой орган может, кроме того, изменять направление вектора

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447304546-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1165">


W
на противоположное). Остальные рулевые органы обеспечи­вают требуемое

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447304546-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1166">


направление вектора W
.

    Примеры воздушного рулевого управления приведены на рис. 1.5 и 1.7.        

<img width=«204» height=«276» src=«ref-1_447304744-6061.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1163">

                    <img width=«291» height=«225» src=«ref-1_447310805-10655.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
На рис. 1.5 приведена схема полярного  рулевого управления. При от­клонении руля  глубины РГ вверх (на рис. 1.6 по часовой стрелке) набегающий на руль воздушный поток создает момент Мрг, поворачивающий корпус летательного аппара­та вокруг оси ypпротив часовой стрелки  (рис.1.6).
<img width=«180» height=«347» src=«ref-1_447321460-8658.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">

   

Поворот корпуса вокруг оси ypпрекращается, когда вращающий момент, создаваемый воздушным потоком, обтекающим корпус (и действующий в данном случае по часовой стрелке), уравновешивает вращающий момент Мрг, создаваемый  рулем глубины. При этом установив­шееся значение угла αa

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330118-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1164">


между продольной осью ракеты и вектором ее скорости Vv
(называемого углом атаки) оказывается примерно пропорциональным углу поворота руля δ (при небольших значениях углов).

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330218-102.coolpic» v:shapes="_x0000_s1170">  

    Результирующая «аэродинамическая сила R
, создавае­мая набегающим на корпус летательного аппарата воздуш­ным потоком, может быть разложена на

<img width=»30" height=«12» src=«ref-1_447304546-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1167"> <img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447304546-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1168"> <img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447304546-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1171">


составляющие Y   и Q. При этом величина нормальной составляющей Y
, на­зываемой подъемной силой, пропорциональна углу  αa(при малых углах αa).

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330617-101.coolpic» v:shapes="_x0000_s1175"> <img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330617-101.coolpic» v:shapes="_x0000_s1176">


Подъемная сила Y
создает поперечное  ускорение W
п

, пропорциональное этой силе. Следовательно, отклонение руля глубины РГ на некоторый угол δ  создает

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330819-97.coolpic» v:shapes="_x0000_s1177">


в установившемся режиме поперечное ускорение W
п
, модуль которого пропорционален углу отклонения руля. Если руль глубины повернется на такой же угол δ, но в противоположном направлении (т. е. против ча­совой стрелки), то корпус аппарата повернется также в противополож­ном направлении (по
<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330916-102.coolpic» v:shapes="_x0000_s1172"><img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330916-102.coolpic» v:shapes="_x0000_s1178">часовой стрелке), и подъемная сила Y
, а следо­вательно, и ускорение  W
п
изменят свое направление на противополож­ное. При этом, если ось ур, жест­ко связанная

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447331120-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1169">


<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447331220-96.coolpic» v:shapes="_x0000_s1173">с крылом аппара­та, горизонтальна, то ускорение Wn
всегда будет расположено в верти­кальной  плоскости.

    Если требуется создать ускорение  Wn
в другой плоскости, то корпус аппарата поворачивается вокруг своей продольной оси zpна некоторый угол, называемый уг­лом крена и создаваемый рулем крена РК. (При повороте руля крена набегающий на лопасти PKэтого руля воздушный поток соз­дает вращающий момент, повора­чивающий корпус вокруг оси zР.)

Например, если с помощью рулей крена установится угол крена, равный 90°, то

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330118-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1181">


отклонение руля глубины будет создавать ускорение  W
п
уже не в вертикальной, а в го­ризонтальной плоскости. Таким  образом с помощью ру­лей глубины и крена может быть получено требуемое  значение величины и направления

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447331416-101.coolpic» v:shapes="_x0000_s1180">


поперечного ускорения   W
п  аппарата.

    На рис. 1.7 приведена схема симметричного  декартового рулевого управления. При этом составляющие поперечного ускорения в вертикальной и

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330617-101.coolpic» v:shapes="_x0000_s1179"> <img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330617-101.coolpic» v:shapes="_x0000_s1174">


горизонтальной плоскостях,Wx
и Wy
, создаются соответственно с помощью руля высоты РВ и руля поворота РП. Принцип действия каж­дого из этих рулей аналогичен описанному выше прин­ципу действия руля глубины. При отклонении руля высо­ты корпус аппарата поворачивается вокруг оси yри создается подъемная сила, а следовательно, и поперечное ускорение в вертикальной плоскости. Отклонение руля поворота РП вызывает поворот корпуса аппарата вокруг оси xРи создание подъемной силы и поперечного ускоре­ния в горизонтальной плоскости.


    При декартовом управлении руль крена выполняет лишь вспомогательную функцию—стабилизацию крена аппарата. При появлении какого-либо возмущающего момента, вызывающего крен аппарата (т. е. поворот его корпуса вокруг оси zР), руль крена создает противопо­ложный момент, возвращающий корпус в исходное по­ложение. Конструктивно руль крена может быть при этом совмещен с рулем высоты или рулем поворота.

    При смешанном рулевом управлении, применяемом, например, в самолетах, в создании поперечного ускоре­ния участвуют не два рулевых органа, а три — рули вы­соты, поворота и крена.

    При отсутствии атмосферы или малой ее плотности (а также при малой скорости полета) управление поле­том осуществляется изменением силы тяги двигателя (двигателей). Применяемые при этом схемы рулевого управления весьма разнообразны. Рассмотрим кратко наиболее типичную из них. В такой схеме модуль W    тре­буемого ускорения создается одним двигателем, жестко связанным летательного аппарата и назы­ваемым главным или  маршевым
<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330916-102.coolpic» v:shapes="_x0000_s1182">двигателем. Придание  вектору   W
требуемого направления осуществляется пу­тем соответствующей ориентации корпуса аппарата. При управлении баллистическими ракетами дальнего  действия и ракетами-носителями   космических  аппаратов маршевый двигатель обычно работает в течение несколь­ких минут непрерывно, а затем выключается и сбрасы­вается. При этом в течение работы двигателя управле­ние ориентацией может осуществляться с помощью га­зовых рулей. Эти рули изготавливаются из жаропрочных материалов и устанавливаются в струе газов, вытекаю­щих  из   сопла  маршевого двигателя  (рис.  1.8).                  

               <img width=«434» height=«233» src=«ref-1_447331821-11843.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
При  повороте руля на некоторый угол δ, газовая струя создает

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447343664-97.coolpic» v:shapes="_x0000_s1211">


газодинамическую  силу  Yp, поворачивающую корпус   ракеты вокруг ее центра масс.                                                                                                                                                                                                                                                     

    При управлении космиче­скими аппаратами с целью  экономии топлива управление  полетом осуществляется обычно путем всего нескольких сравнительно кратковре­менных включений маршевого двигателя. При этом для упрощения двигателя величина его силы тяги обычно не имеет плавной регулировки, т. е. двигатель может рабо­тать только в режиме «включено—выключено». В этом случае управление полетом осуществляется не путем

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447304546-99.coolpic» v:shapes="_x0000_s1212">


регулирования величины ускорения W
, апутем (включе­ния и выключения двигателя в соответствующие момен­ты времени, например, в следующей последовательности. На   основании   данных  информационно-измерительного устройства ИИУ (см. рис. 1.1) управляющее устройство УУ

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447343860-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1187">


определяет требуемое изменение ∆Vтрвектора скорости аппарата. Затем корпус аппарата поворачивается вокруг  центра масс таким образом, чтобы
<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330916-102.coolpic» v:shapes="_x0000_s1185">после включения маршевого двигателя сила его тяги Т  совпадала по

<img width=«30» height=«12» src=«ref-1_447330118-100.coolpic» v:shapes="_x0000_s1186">


направле­нию с вектором ∆Vтр. Затем включается маршевый двига­тель, создающий постоянное ускорение W
, и происходит изменение вектора скорости аппарата по закону         ∆V=Wt.                                              

Когда это изменение достигает требуемой величины ∆Vтр  , маршевый двигатель выключается. Поскольку раз­вороты корпуса происходят при выключенном маршевом  двигателе, они осуществляются с помощью дополнитель­ных малогабаритных двигателей, называемых двигате­лями ориентации. В качестве таких двигателей приме­няются малогабаритные реактивные двигатели, вектор тяги которых не проходит через центр масс аппарата, или маховики (вращающиеся массы).
           

                            продолжение
--PAGE_BREAK--