ДПСС ЛА 1.6 дин свойства ла. Динамическое проектирование систем стабилизации летательных аппаратов

• Название: Динамическое проектирование систем стабилизации летательных аппаратов
• Дата: 18.04.2021
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: ДПСС ЛА 1.6 дин свойства ла.pptx
• Тип: Документы; #195924

Динамическое проектирование систем стабилизации летательных аппаратов

1.5 Динамические свойства и показатели качества работы

систем стабилизации летательных аппаратов.

Требования, предъявляемые к системам стабилизации.

1.5.1. Динамические свойства летательных аппаратов

оПРЕДЕЛЕНИЯ – ГОСТ20058-80

Системы координат 

1) Связанная (X1Y1Z101)

2) Скоростная (XvYvZv0v)

3) Нормальная (XgYgZg0g)

4) Траекторная = инерциальная = земная (XiYiZi0i)

углы:

4->2 - (Y – Z)

2->1 b-a (Y - Z)

4->1 -- (Y-Z-X) (углы Эйлера)

Основа математической модели ла

1) и 2) Уравнения сил моментов

3) Кинематика (связь между углами Эйлера и проекциями вектора w1 - угловой скорости вращения СвСК отн. Земной)

Уравнение Пуассона (для матрицы перехода)

Математические модели ЛА

Линейная модель короткопериодического движения

При расчетах и исследованиях системы стабилизации ЛА углы берутся в «градусах», а производные углов и угловые скорости – в «радианах в секунду»

Продольный канал.

где: а i j - динамические коэффициенты продольного движения ЛА;

М z вз - возмущающий момент, действующий на ЛА относительно оси 0z

Аэродинамические коэффициенты в уравнениях

Аэродинамическая схема ЛА	a43,c-1	a13,c-1	a44,c-1	a11,c-1, a12,c-2, a42,c-1,a15,кг-1c-2,
Нормальная	 0	 0	 0	 0
«Бесхвостка»	 0
«Утка»	 0	 0
С поворотными крыльями	 0		 0
Бескрылая

Передаточные функции короткопериодического движения – продольный канал

Обычно а12 >> а11 а42

Для статически неустойчивого ЛА:

При выполнении неравенства а12 >> а11 а42 можно считать

Для статически нейтрального ЛА:

Знаменатель ПФ:

Канал курса

Канал крена

передаточная функция ЛА:

Динамические коэффициенты:

Дифференциальное уравнение:

Развернутые структурные схемы ЛА

Учет действующих на ЛА возмущений

Передаточные функции по возмущению: продольный канал

Передаточные функции по возмущению: канал крена

Пример: ПФ по скорости тангажа

-2.1163(1.5449p+1)(67.159p+1)(1672.8561p+1)

W(p)= ------------------------------------------------------------------------------------------

(0.15876p2+0.18173p+1)(267.2848p2+15.2525p+1)(451.4809p+1)

Пример – ЛЧХ по угловой скорости

Пример – ЛЧХ по углу тангажа

Полная ЛМ

Быстрое движение

основные показатели динамических свойств ЛА

Статическая устойчивость ЛА

• Под статической устойчивостью возмущенного движения ЛА в полете понимают способность ЛА самостоятельно возвращаться к движению по требуемой траектории после того, как прекращается воздействие от отклонения органов управления  или возмущающих моментов Мвз , вызвавших отклонение ЛА от траектории полета.
• При а12 + а11 а42 > 0 ЛА устойчив;
• при а12 + а11 а42 = 0 ЛА нейтрален;
• при а12 + а11 а42 < 0 ЛА неустойчив

Собственная частота ЛА

ЛА (условно)	f, Гц	w, с-1	Т, с
Тяжелый	0,08 ... 0,8	0,5 ... 5,0	2,0 ... 0,2
Средний	0,8 ... 2,5	5,0 ... 16,0	0,2 ... 0,06
Легкий	2,5 ... 14,0	16,0 ... 90,0	0,06 ... 0,01

Тангаж:

Курс:

Крен:

Собственные частоты ЛА (продольный канал, канал курса)

Для осесимметричных ЛА обычно: э ≥ 3

Демпфирование ЛА

• для боевых самолетов относительный коэффициент демпфирования:   0,3 ,
• для ракет относительный коэффициент демпфирования:   0,1.
• => У ракет введением контура демпфирования удается получить значение относительного коэффициента демпфирования   0,35

Для устойчивого ЛА обычно а12 >> а11 а42 и относительный коэффициент демпфирования равен

Эффективность органов управления ЛА

В канале тангажа и курса:

Эффективность органов управления должна обеспечивать выход ЛА на установившийся режим полета с требуемыми нормальными перегрузками при наибольших углах атаки и скольжения с учетом ограничений на углы и угловые скорости органов управления ЛА при их отклонении.

Рассчитываемые максимальные значения углов отклонения органов управления ЛА  i max должны удовлетворять условию:

где:

 нв - отклонение органа управления ЛА, необходимое для отра-ботки максимального сигнала наведения Uн с целью обеспечения полета ЛА по требуемой траектории;

 вз - отклонение органа управления ЛА, необходимое для парирования максимального возмущающего момента М вз max ;

 дин max - максимальная составляющая отклонения органа управления ЛА, обеспечивающая требуемые динамические показатели системы стабилизации;

• зап - запас на отклонение органа управления ЛА.

В канале крена:

Маневренность и управляемость ЛА

• Маневренность ЛА характеризует быстроту изменения его вектора скорости за счет изменения нормального и тангенциального ускорений по соответствующим осям, исключая силу тяжести.
• коэффициент передачи ЛА по перегрузке
• располагаемая перегрузка ЛА

где: n доп - допустимая перегрузка, определяемая из условия прочности ЛА;

n расп – располагаемая перегрузка ЛА, возникающая при максимальном отклонении органа управления ЛА;

n потр - потребная перегрузка, обеспечивающая управляемый полет ЛА по требуемой траектории;

n зап - запас перегрузки, необходимый для отработки начальных ошибок наведения, парирования возмущений и случайных колебаний перегрузки.

Изменение статических и динамических свойств ЛА

k, T, T1, x = var (H,m,V)

Примеры

Жесткость конструкции ЛА. Колебания жидкости в баках

- Изгибные колебания корпуса

гибкого летательного аппарата

Математическая модель ЛА с учетом изгибных колебаний

где аn - коэффициенты n – ой гармоники изгибных колебаний гибкого корпуса ЛА;

qn - угол поворота корпуса гибкого ЛА в сечении xm

Jж- угол тангажа жесткого ЛА;

Jгn - угол тангажа от n - ой гармоники гибкого ЛА.