Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: VII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 25 декабря 2012 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Космос, Авиация

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
ПОЛУЧЕНИЕ ОБЩЕГО УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ ГАЗОГЕНЕРАТОРА // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. VII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 7. URL: http://sibac.info/archive/technic/7.pdf (дата обращения: 21.09.2021)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов


ПОЛУЧЕНИЕ ОБЩЕГО УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ ГАЗОГЕНЕРАТОРА


Дронь Михаил Михайлович


студент 2 курса магистратуры, кафедра АВиРС ОмГТУ, г. Омск


Е-mail: u1TRo@mail.ru


Яковлев Алексей Борисович


научный руководитель, канд. техн. наук, доцент ОмГТУ, г. Омск


 


Жидкостная ракетная двигательная установка (ЖРДУ) является сложной технической системой, составляющим элементам которой присущ динамический характер протекающих в них процессов. Элементы ЖРДУ (камера, магистрали, турбонасосный агрегат, газогенератор и др.) сами по себе являются сложными динамическими звеньями, имеющими сложные связи между собой. В связи с этим при проектировании ЖРДУ необходимо уметь анализировать ее динамические свойства и свойства составляющих ее агрегатов с целью создавать отдельные узлы и двигательную установку в целом с заданными динамическими характеристиками [1, с. 15].


Таким образом, целью данной работы было получение общего уравнения динамики одного из элементов ЖРДУ с насосной системой подачи, а именно, однокомпонентного газогенератора (ГГ) и анализ его динамических свойств. Для этого было необходимо:


·провести декомпозицию ГГ на отдельные составляющие его элементы;


·получить уравнения динамики этих элементов;


·вскрыть внутренние связи элементов, составляющих ГГ, и получить его структурную схему;


·записать уравнение динамики ГГ и привести его к типовому виду;


·проанализировать основные динамические свойства ГГ.


Динамическая характеристика объекта регулирования (ОР) — это зависимость выходной величины ОР, выраженная аналитически или графически, от времени при изменении входных величин и действующих на ОР возмущений. ОР может быть часть какой-либо системы или целая система. Но и один объект может быть объектом сразу нескольких САУ [2, с. 354].


В данном случае ОР является газогенератор (ГГ), выполненный в виде системы, состоящей из камеры разложения, форсуночной головки и дроссельного крана, установленного на входе в ГГ. Для упрощения задачи сопротивления форсуночной головки ГГ и пакета катализатора объедине­ны и рассматриваются как единый элемент с сосредоточенным сопротивлением.


Запишем уравнения динамики элементов системы.


1.  Камера разложения



где:  — постоянная времени камеры разложения;


 — безразмерное отклонение давления топлива;


 — безразмерное отклонение расхода в ГГ [3, с. 78].


Переходный процесс соответствует уравнению динамики инерционного звена.


2.  Форсуночная головка



где:  — коэффи­циенты усиления;


 — отклонение давления в форсуночной головке ГГ. Переходный процесс соответствует уравнению динамики усилительного звена [1, с. 115].


В этом выражении, коэффициент K6 характеризует сво­ей величиной степень самовыравнивания процесса подачи расхода в камеру разложения с одновременным ее опорожнением. Величина этого коэффициента определя­ется из соответствующего выражения как уровнем режима, так и тангенсом угла наклона касательной к кривой (частной производной) связи расхода при постоянном давлении перед форсункой с давлением в камере разложения в точке номинального режима.


3.  Дроссельный кран



где:  — коэффи­циенты усиления;


 — отклонение давления в баке;


 — относительная площадь открытия дроссельного крана [3, с. 80].


Поскольку данное уравнение динамики соответствует свойствам идеального усилительного звена по отношению к каждому из входов, то и переходные процессы воспроизводят на выходе форму входного сигнала без искажения, деформируя лишь его ординату.


Составим систему уравнений для описания объекта регулирования:



Можно сказать, что решением системы будет являться уравнение первого порядка, т. к. уравнения динамики форсуночной головки и дроссельного крана имеют нулевой порядок, а камера разложения имеет первый порядок дифференцирования по времени. Решая последовательно данную систему, получим:


.


Данное уравнение является общим уравнением динамики газогенератора и имеет следующие коэффициенты усиления и постоянную времени:



По своим свойствам это уравнение первого порядка и соответствует уравнению динамики инерционного звена.


Переходная характеристика этого звена представляет собой экспоненциальную зависимость вида



где:  — входные воздействия.


 



Рисунок 1. Переходная характеристика инерционного звена


 


Полученное уравнение существенно упрощает структурную схему САУ, делая её не такой громоздкой и сложной (рис. 2).


 



Рисунок 2. Структурная схема газогенератора


 


Из общего уравнения газогенератора можно увидеть, что для нахождения выходной величины — , достаточно знать только две входные величины —  и , а так же конструктивные параметры и зависимости от времени давления и расхода рабочего тела. Полученное уравнение так же отражает наполнение (или расходование) газа с учетом его сжимаемости, что подтверждает свойство инерционности, но оно не учитывает запаздывание разложения (воспламенения) топлива. Данное свойство может быть учтено введением в ОР дополнительного звена с чистым (постоянным) запаздыванием.

 

Список литературы:


1.  Бабкин А.И. и др. Основы теории автоматического управления ракетных двигательных установок. — М.: Машиностроение, 1986. — 456 с.


2.  Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. — М.: Наука, 1978. — 800 с.


3.  Яковлев А.Б. Уравнения динамики двигательной установки. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 1999. — 88 с.

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом