лучают зависимости искомых величин от каждого из факторов, влияющих на настройку двигателя (потери давления на агрега тах ЖРД, напоры насосов, к. п. д. и т. д.), путем изменения в расчетах каждого из них отдельно. Характерный вид зависи мостей от фактора V,- представлен на рис. 9.20.
На графиках, приведенных на рис. 9.20, можно выделить два участка с различным наклоном. Это вызвано тем, что диаметр одной из шайб при настройке обязательно принимается равным диаметру трубопровода. Точка V) соответствует измененто дросселируемой магистрали. Указанные зависимости могут быть получены для каждого параметра и, учитывая их близость к ли нейным, линеаризованы.
Таблица 9.2
№ |
Искомые |
|
|
Факторы |
V j, воздействующие на |
настройку |
|
пара |
парамет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
метра |
ры Х і |
Р к |
|
|
h |
ЬРгЗ |
^ P o i |
PrO |
PoO |
p,» |
1 |
^■Рот |
*i |
1 |
|
bl 2 |
*1 3 |
*1 4 |
bl 5 |
bi n |
*i,„ |
2 |
G? 1 |
*2 |
1 |
|
b'lо |
Ь2 3 |
*2 4 |
b'l 5 |
*2 r, |
*2m |
3 |
Р \ |
*з 1 |
|
*з 2 |
bi 3 |
b'i 4 |
bi 5 |
*3 6 |
^3m |
4 |
Р2 |
*4 1 |
|
Ь.j 2 |
*4 3 |
b\ 4 |
*4 5 |
*4 5 |
*4 71 |
5 |
Т1гг |
*5 1 |
|
bfi2 |
Ьъ3 |
bi 4 |
*5 5 |
*5 6 |
bim |
6 |
Рт |
*6 I |
|
*6 2 |
*6 3 |
bi 4 |
bo 5 |
*6 6 |
bom |
7 |
Р гг |
* ті |
. |
by2 |
bi 3 |
bi 4 |
*7-5 |
*7 6 |
b-m |
п |
х п |
Ьа\ |
*я2 |
bni |
*я4 |
bni |
^лЗ |
brim |
Из коэффициентов линейных уравнений получают матрицу коэффициентов настройки Ж РД (табл. 9.2).
Параметры двигателя (кроме рк и k \, которые задаются) и параметры настройки (Д/?0.ш> Gri и т. д.) могут быть получены по
формулам вида
■*/=*/нЧН+ 2 м ^ . |
(9->>5) |
;=1 |
|
где .«гном — номинальное значение параметра. Если по формуле (9.115) 'получается отрицательное значение потерь на шайбе окислителя, то это означает, что необходимо изменить дроссели руемую магистраль. В этом случае принимают
Д/ ^ О . Ш
апотери на шайбе горючего определяют по формуле
Д/?г. ш = — — Д Л .ш . |
(9 .1 1 6 ) |
«2 3 |
|
где Ü2 1, Й2 з — коэффициенты влияния изменения потерь на ма гистралях на параметр k\ (табл. 9.3).
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9.3 |
№ |
Искомые |
|
|
Возмущающие факторы V j |
|
|
|
|
|
|
|
|
пара |
парамет |
|
Gri |
ДРгЗ |
Л/>оЗ |
|
|
|
метра |
ры Х( |
к Р о . Ш |
Р г О |
Р о О |
|
I |
Р к |
а 1 1 |
Ö j о |
аі з |
«1 4 |
«15 |
«1 6 |
&lm |
2 |
|
й о 1 |
а2 2 |
д2 3 |
#2 4 |
«2 5 |
«2 6 |
&'2т |
3 |
р\ |
«3 1 |
аз 2 |
аз з |
аз 4 |
аз 5 |
аз 6 |
|
4 |
Р 2 |
а4 1 |
Ö4 2 |
«4 3 |
а4 4 |
«4 5 «4 G |
а А т |
5 |
т гг |
а 5 1 |
Ö5 2 |
«5 3 |
«5 4 |
«5 5 |
«5 6 |
& 5 т |
6 |
Рт |
а 6 1 |
«6 2 |
«6 3 |
а 6 4 |
«6 5 |
«6 6 |
лбт |
7 |
Р г г |
«7 I |
«7 2 |
«7 з |
а? 4 |
«7 5 |
«7 6 |
О-'т |
п |
*П |
ап\ |
а,і |
2 |
«лз |
аЯ4 |
«лЗ |
«лб |
&пт |
|
|
|
Вследствие отличия условии работы агрегатов двигателя при огневом испытании от условий работы на установке при снятии характеристик, что, конечно, ие может быть учтено в расчетах, могут иметь место систематические отклонения параметров дви гателя от их номинальных значений. В связи с этим расчетные величины Аро.ш, Дрг.ш и Gr) должны быть скорректированы та ким образом, чтобы скомпенсировать систематические отклоне ния основных параметров.
Задачей методики настройки является определение величии поправочных коэффициентов Ар0.п, AGrm. С этой целью матрица коэффициентов настройки (см. табл. 9.2) преобразуется в мат рицу коэффициентов влияния (см. табл. 9.3). Преобразование легко осуществляется на ЭВЦМ с помощью стандартных про грамм.
В соответствии с табл. 9.3 имеем
Д Л |
= |
Д 1 1 Д / > |
о . , . + |
а |
і 2 |
Л |
б 1. 1 11; Ij |
( J. 11/ ) |
Д # |
! |
а=2 і Д |
/ |
' о |
. |
п |
' іпЬ, ^J а з Д |
^ Л |
откуда
Л/Ѵп= —J—(«2 2-Ѵ’к—а-х2-^1);
Л<Ліп = — !— (Оя іД*! — й 2 АРк)у
где Д / 7 К , &k1— систематические отклонения параметров, полу ченные при огневых испытаниях;
Д0 — определитель системы (9.117).
9.7.2.Методика настройки на КВ И при наличии КТИ
Настройка на КТИ производится по методу, изложенному в § 9.7.1. При КТИ измеряются значения параметров рк и k\ и в случае, если отклонения их от номинальных значений превы шают величины допусков, указанные в технической документа ции, производится перенастройка двигателя с целью обеспечения при летнО'М испытании или КВИ номинальных значений основ ных параметров.
Исходными данными для перенастройки двигателя являются:
—измеренные значения параметров рк и /г,;
—изменения потерь давления на основных магистралях при замене агрегатов ААр0з, ААрг3;
—значения требуемых потерь давления на шайбах и требуе мого расхода горючего в газогенератор по расчету на КТИ
Ар0.ші 1 Арг.ші І Gm -
I
Используя коэффициенты табл. S.3, составляют систему урав нений:
( А . н о м — |
p j = |
a l 1 U |
/ V 1. 1 2 — Д / > о . ш і ) + « 1 2 ( ° г І 2 — ° г п ) - Ь |
|
|
+ |
Л і 3ДЛ/7г3+ а 14ЛЛ/зо3; |
(^іном — |
/гІ) = |
л 2 1 ( Д А > . ш2 ~ Д / Ѵ шЧ Ч ' 0^ г ( О г і 2 ~ ' G rl ,) - } - |
|
|
Ч~ а23ДД/Л\3 Ч~ а24д 3> |
где Д /ѵш2; с?г1 о— новые значения потерь на шайбе окислителя и
|
расхода горючего. |
Решая предыдущую |
систему |
относительно Др0.ш2 и Gno, по |
лучим |
|
|
|
ЬРо.ші = |
±Ро. ші + |
— - [ я 2 2 (А ; ном - А ,) — «2 2 « 1 3Д Д/>гЗ ~ |
— а 2 2д і 'іДД/^оз — я і г(/гін;м — |
2Я 2 з Д Д А - з Ч " ß i г^гтДД /^оз! |
G,, 2 —Grl t -| |
- [ft[ , (£ln0M |
k{)—a l ^гзДДРгз — a\ ДгДДРоз“ |
|
-ч |
|
|
— « 2 1 (Рк.иш - |
^ k) + ä S lftl зДД /ЛзЧ _ а 2 1й:1 4 ДД/^ОЗ. |
где Ai — определитель системы.
Если вычисленное значение Др0.ш2 отрицательно, то необхо димо принять потери на шайбе окислителя равными нулю, а по тери на шайбе горючего вычисляют по формуле (9.116). Диамет ры расходных шайб и угол установки регулятора определяются так же, как и в § 9.7.1.
■9.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО ДИАПАЗОНА РЕГУЛИРОВАНИЯ
Компенсация отклонений параметров, характеризующих внешние условия, и внутрпдвигательных возмущений, не учиты ваемых настройкой, осуществляется в процессе полета внутри двигательной системой регулирования.
Система регулирования справится со своей задачей, если она будет иметь диапазон регулирования, перекрывающий диапазон максимально возможных отклонений основных параметров дви гателя от номинальных значений, обусловленных влиянием внеш них и внутренних возмущающих факторов и воздействием сис тем управления ракетой.
Исходными данными для расчета необходимого диапазона регулирования служат параметры двигателя на номинальном режиме, система статических нелинейных уравнений, характери зующая работу двигателя на установившемся режиме, величины разброса внешних и внутренних факторов, отклонения основных параметров под воздействием систем управления.
В расчетах используется та же система уравнений, что и для расчетов настройки (см. § 9.7), и методы ее решения аналогичны.
Ниже приводится типичный состав факторов, учитываемых в расчетах.
1. Изменение давления в камере сгорания под воздействием
РКС (Дрк).
2. Изменение отношения массовых расходов компонентов топлива в камере сгорания под воздействием СОБ (A/et).
3—4. Изменение давления на входах в насосы (Др0о, Арго). 5—6. Изменение температуры компонентов топлива (Д7о; А6-) • Отклонения параметров имеют систематическую и случайную
составляющую. Для гарантии в расчетах диапазонов регулиро вания и максимально возможных отклонений параметров двига теля величины внешних возмущений учитываются как система тические.
Внутренние возмущающие факторы учитываются как случай ные величины, и в расчетах принимаются их максимально воз можные значения, равные Д= 2,7 а.ѵ, где ах — среднее квадрати ческое отклонение рассматриваемого параметра.
7—8. Разброс гидравлических сопротивлений (трактов компо
нентов) ДД/?оз; АА/;гз-
9—12. Разброс характеристик насосов: ААр„.0, АДри.г, АN0,
ДЛф.
13. Разброс удельного импульса ДРуд.
14—15. Разброс геометрических размеров критического сече ния камеры сгорания и сопел турбины Д/Др, AFT.
16.Разброс температуры газа в газогенераторе ДГгг.
17.Разброс к. и. д. турбины Аі]т.
18.Разброс разности температур компонентов топлива (внеш ний фактор Д /о.г) •
Подставив в систему уравнений все величины, перечисленные выше, определяем значения рк, k\, Gri, (р\—pi), Ардр для каждо го фактора. Вычитая из полученных величин соответствующие номинальные значения, находим отклонения параметров, обус ловленные рассматриваемыми факторами. Максимально возмож ные значения основных параметров и соответственно требуемые диапазоны регулирования получаем по формулам, аналогичным приведенной ниже для давления в камере сгорания
где Дрк,- — величина отклонения давления в камере сгорания, полученная в t-м расчете.
Настройка проводится для каждого экземпляра двигателя. Соответственно, при расчетах настройки с помощью систем нели нейных уравнений (см. § 9.7) используются данные о характе ристиках агрегатов конкретных двигателей, полученные при ис пытаниях этих агрегатов.
При расчетах потребного диапазона регулирования указан ный способ использовать нельзя, так как эти расчеты проводят ся на этапе эскизного проектирования, когда отсутствуют какиелибо экспериментальные данные о характеристиках элементов двигателя. Поэтому в расчеты диапазона потребного регулиро вания закладываются данные о внешних возмущающих воздей ствиях,' полученные от разработчиков других систем (лп. 1—6 приведенного выше перечня), а в качестве внутренних возмуще ний— ориентировочные данные о разбросе характеристик агре гатов и элементов двигателей (пп. 7—18), близких по своей схеме и параметрам к проектируемому, или данные, полученные на двигателе-прототипе.
