4. Расчет рулевой машинки

В предыдущем разделе был выбран тип привода – пневматический, с жесткой ОС. Исходя из требования к простоте и малому весу и габаритам (одноразовый легкий БЛА) выберем РМ – с однокаскадным распределителем типа «струйная трубка». На данном этапе требуется рассчитать требуемые параметры РМ (исходя из известных параметров РП и кинематической передачи) и аккумулятор давления для пневматической РМ. Для расчета и моделирования используем следующие ПФ:

Соответствующая структурная схема:

Рисунок 33. Схема РМ

– угол разворота струйной трубки относительно нейтрального положения;

– максимальное значение угла разворота струйной трубки;

– максимальное значение угла поворота руля;

– максимальное значение скорости поворота руля;

– Коэффициент запаса по нагрузке;

– постоянная времени, отражающая сжимаемость рабочего тела.

Определим максимальные значения параметров и .

, где

– динамическая составляющая отклонения руля;

– установившееся значение отклонения руля при отработке возмущения;

– установившееся значение отклонения руля при отработке сигнала наведения.

и – определим аналитически, расчет производим для того же режима, что и в предыдущем пункте.

Используя структурную схему в режиме наведения (рис. 4) найдем ПФ

Установившееся отклонение руля при отработке максимального сигнала наведения вычисляется как:

Для режима 1:

град

= град

Для режима 2:

град

максимально для режима 2, с минимальной скоростью

Рассчитанные результаты подтверждаются моделированием:

Рисунок 34. Угол отклонении руля режим наведения

Используя структурную схему в режиме стабилизации (рис. 4) найдем ПФ

Установившаяся отклонение руля при отработке максимального возмущающего момента вычисляется как:

Для режима 1:

град

град

Для режима 2:

град

град

Рассчитанные результаты подтверждаются моделированием:

Рисунок 35. Угол отклонении руля режим стабилизации

Максимальную скорость отклонения руля и максимальную динамическую составляющую определим при помощи моделирования. Для режима наведения определим максимальную скорость отклонения, в режиме стабилизации динамическую составляющую:

Рисунок 36. Схема снятия скорости отклонения руля.

Рисунок 37. Угол отклонении руля режим стабилизации

Рисунок 38. Скорость угла отклонении руля режим наведения

= 0,0291 – 0.00627 = 0,0228 рад = 1,31 град

Тогда максимальное отклонение руля:

Максимальная скорость отклонения руля:

Зная и рассчитаем ПФ РМ.

Показатель адиабаты для заданного в тз рабочего тела

Коэффициент запаса по нагрузке выберем из заданных пределов, к_н = 1,2 ... 1,5. Примем к_н = 1,3.

⁰ = 0,0218 рад

Оценим энергетические параметры РМ - Рп , и N рм max:

Коэффициент кинематической передачи задан: к_кп =17,45 рад руля/м.

Максимальное перемещение штока:

Максимальная скорость перемещения штока:

Максимальная скорость перемещения штока с учетом коэффициента запаса по нагрузке:

Скорость перемещения штока на холостом ходу:

Максимальный момент нагрузки:

.

Максимальное развиваемое поступательное усилие РМ при заторможенном штоке:

Пусть – КПД кинематической передачи.

Механическая характеристика для пневматической РМ аппроксимируется эллиптической зависимостью:

Пусковое усилие:

Н

Максимальная мощность РМ:

Механическая характеристика РМ с рабочей точкой:

Рисунок 39. Механическая характеристика РМ

Рассчитаем параметры шар-баллона, необходимого для обеспечения требуемого давления газа, для рассчитанных характеристик:

- запас энергии ШБ.

- диаметр ШБ.

– КПД РМ, для пневматической РМ принимается ;

– КПД аккумулятора сжатого газа. Принимается

t_п = 100 с – время полета.

Объем шар-баллона:

Диаметр шар-баллона:

Диаметр миделя корпуса ЛА D = 300 мм, следовательно требуемый шар-баллон для обеспечения расчетных характеристик РМ возможно установить на ЛА.

Выводы:

В результате расчета, исходя из требуемого угла и скорости отклонения, а также момента нагрузки была получена механическая характеристика пневматической РМ, рассчитаны ее энергетические параметры и параметры ПФ. Исходя из рассчитанных и заданных параметров времени полета и давления рассчитан диаметр шар-баллона.