Отзыв ведущей организации (Влияние входных давлений компонентов топлива на точность управления и регулирования многорежимных маршевых кислородно-керосиновых ЖРД типа РД191)

УТВЕРЖДАЮЗам. директораФ едерального государственного бю джетногоучреж дения науки И нститут проблем управления[м. В *‘ ^им.™ сийской академии науккфмн И.Н. Барабанов«£# 2015г.ОТЗЫ Введущ ей организации на диссертационную работуП ушкарева Дмитрия Сергеевича«Влияние входны х давлений компонентов топлива на точность управления ирегулирования м ногореж имны х марш евых кислородно-керосиновы х Ж РДтипа РД191»,представленную на соискание ученой степени кандидата технических наукпо специальности 05.07.05 - «Тепловые, электроракетны е двигатели и энер­гоустановки летательных аппаратов»Д иссертационная работа П уш карева Д.С. «Влияние входных давленийкомпонентов топлива на точность управления и регулирования многореж им­ных марш евых кислородно-керосиновы х Ж РД типа РД191» посвящ ена со­верш енствованию бортовы х алгоритмов управления многореж имных м арш е­вых кислородно-керосиновы х Ж РД.Главной целью диссертационной работы являлось реш ение остройтехнической проблемы, возникш ей на этапе проектирования системы управ­ления расходованием топлива (СУРТ) центрального блока (ЦБ) PH «Ангара-А5» в части обеспечения требуемой точности поддерж ания задаваемогосистемой СУ РТ значения коэфф ициента Кт соотнош ения расходов компо­нентов топлива.

М арш евый двигатель ЦБ (РД 191) на участке I ступени дрос­селируется до 30% от номинала, что сопровож дается ростом Кт из-за повыП Ы П И Й ОТДЕЛ МАИВх. № — -------------------- — г■,лал20-iZr.шения статического давления столбов компонентов, возрастаю щ его по м е­ре роста продольной перегрузки. При выклю чении двигателей связки бо­ковых блоков PH давление на входе в двигатель скачкообразно падает. И з­менение Кт в конце работы I ступени может достигать-10% (при допуске±4,5% ), что обусловлено повыш ением коэфф ициентов влияния давленийкомпонентов на Кт при глубоком дросселировании двигателя.Если плавны е изменения Кт с удовлетворительной точностью можнопарировать программными (в моменты срабатывания измерительных точекСУРТ) перекладками дросселя СУРТ, то для компенсации скачкообразно­го изменения К т необходимо использовать дополнительную информацию ,характеризую щ уюбы стропротекаю щ ие процессы изменения давления навходе в двигатель на локальном участке спада тяги.

Эту задачу реш ает м о­дифицированный автором алгоритм управления, использую щ ий на участкедросселирования дополнительную измерительную инф орм ацию о текущ ейпродольной перегрузке и давлению наддува в баках ЦБ.В свою очередь, модернизация бортового алгоритм а управления двига­телем повлекла необходимость изменения методики проведения стендовыхотработочных испы таний РД191, предназначенных для идентификации па­раметров статической модели Ж РД и его настройки, а такж е проведения д о ­полнительных испы таний для подтверждения работоспособности скорректи­рованного бортового алгоритма в условиях, приближ енны х к лётным.Высокая актуальность.

В ходе проведенного диссертационного ис­следования разработаны меры по предотвращ ению значительного превы ш е­ния допуска на отклонения значений коэфф ициента соотнош ения расходовкомпонентов топлива в связи с сущ ественным изм енением входных давленийокислителя и горю чего, что обеспечило необходимую точность реализацииуправляю щ их воздействий СУ РТ на двигатель РД191 в составе центральногоблока PH «А нгара -А 5 » при первых лётных испытаниях.Научная новизна диссертационной работы заклю чается в следующ ем:-разработан бортовой алгоритм управления двигателем, обеспечи­ваю щ ий требуемую точность поддерж ания коэфф ициента соот­нош ения расходов в условиях сущ ественного изменения вход­ны х давлений компонентов на участке глубокого дросселирова­ния.Н еобходимо отметить, что подобные алгоритмы окаж утся востребо­ванными для ракет среднего и тяж елого класса блочной компоновки, по­скольку глубокое дросселирование центрального блока на участке работы Iступени позволяет сущ ественно повысить энергетические характеристикиPH этого класса.В результате исследований по поставленной проблеме автором выно­сятся на защиту следующ ие положения:1.

Результаты анализа испытаний РД191, выявили сущ ественноевлияние входных давлений компонентов топлива на тягу и соот­нош ение расходов компонентов топлива на реж имах глубокогодросселирования (-27-30% номинальной тяги) и коэффициентывлияния величин входных давлений компонентов топлива на тягуи соотнош ение расходов компонентов топлива при работе двига­теля на этих режимах.2. Разработан бортовой алгоритм управления двигателем, согласо­ванный с предприятием-разработчиком PH семейства «Ангара»,учиты ваю щ ий влияние входных давлений компонентов при рас­чете кодов команд, выдаваемых на привод дросселя горю чего.3. Результаты экспериментальны х исследований, показавш ие эф ­ф ективностьиспользованиямодиф ицированногоалгоритмауправления двигателя РД191 при полете PH и при испытанияхдвигателя, обеспечиваю щ ий требуемую точность работы систе­мы управления расходом топлива PH и работу двигателя в экс­плуатационном диапазоне значений тяги и соотнош ения расходовкомпонентов топлива в широких пределах изменения входныхдавлений компонентов топлива на лю бы х реж имах работы двига­теля, в том числе на участке глубокого дросселирования.Достоверность полученных результатов.

Разработанны е алгоритмы,обеспечиваю щ ие высокую точность при регулировании, отработаны и под­тверждены при проведении летны х испытаний PH и «А нгара-А 5» 23.12.14г.П олученные автором результаты диссертационного исследования м о­гут быть востребованы:-в предприятиях-разработчиках ж идкостны х ракетны х двигателей;-в предприятиях-разработчиках ракет-носителей;-Ф едеральны м космическим агентством (Роскосмос).Д иссертационная работа содерж ит 126 страниц маш инописного текста,включая введение, четы ре раздела, заклю чение, список литературы из 78 на­именований, 32 рисунка, 11 таблиц.Во введении обоснована актуальность тем ы , сформ улированы цель ис­следования, задачи, методологическая и теоретическая основа, инф орм аци­онная база, достоверность результатов, практическая значимость, апробацияработы, личное участие автора в достижении результатов исследования.Раздел 1 посвящ ен анализу состояния проблемы обеспечения вы соко­точного управления и регулирования марш евыми Ж РД в ОАО «Н П О Э нер­гомаш».В разделе описана история соверш енствования систем управления ирегулирования двигателей производства ОАО «Н П О Энергомаш », начиная сдвигателей РД107 (РД 108), заканчивая современны ми марш евыми многоре­жимными двигателями семейства РД170 (РД171М , Р Д 180, РД191).Проведен анализ литературны х источников как отечественных, так изарубежных по проблеме вы сокоточного управления и регулирования Ж РД, атакже вопросы обеспечения работы двигателя на режимах дросселирования(в т.ч.

обеспечение основны х параметров двигателя).В разделе 2 описаны методика настройки двигателя в процессе первогоогневого испытания (КТИ ), обеспечиваю щ ая его работу в полете в ш ирокомдиапазоне изменения тяги, алгоритм проведения КТИ, бортовой алгоритмуправления двигателя РД191, рассмотрен, разработанны й ранее в ОАО «НПОЭнергомаш », учет влияния температур компонентов на входе в двигатель.Раздел 3 посвящ ен расчетному и экспериментальном у исследованиювлияния входных давлений компонентов топлива на точность управлениямногореж имных марш евы х кислородно-керосиновы х Ж РД типа РД191 икорректировке алгоритма управления двигателя РД 191, учиты ваю щ ей значи­тельное влияние входных давлений компонентов топлива на соотнош ениерасходов компонентов топлива на режимах глубокого дросселирования.В разделе 4 представлен один из тестовых примеров для проверки бор­тового программного обеспечения управления приводами регулятора и дрос­селя двигателя РД191, предназначенного для центрального блока PH «Ангара-А5».По содерж анию диссертационной работы мож но отметить следую щ иенедостатки:1.

Вработенедостаточноевниманиеуделенотеоретическомуобоснованию предлож енного варианта м одиф икации бортовогоалгоритма. В частности, если критерием вы бора алгоритм а явля­ется точность поддерж ания заданного значения Кт, то не ясно,почему при оценивании высот уровней ж идкости в баках компо­нентов не используется имеющаяся в БЦ ВМ информация СУ РТо текущ ем запасе топлива.2.

Н едостаточное внимание уделено вопросам отказоустойчивостипредлож енного бортового алгоритма к возмож ны м отказам в из­мерительном тракте по каналам давлений в подуш ках баков ипродольной перегрузки.3. Значительная часть работы посвящ ена описанию методик КТИ идополнительны х испытаний РД191. О днако не ясен конкретны йвклад автора в модификацию этих м етодик в связи с м одерниза­цией бортового алгоритма.4. В тексте диссертации имеется ряд неточностей, в частности от­сутствует рис.20, на который имеются ссылки.У казанны е недостатки не носят принципиального характера и не сни­жают научной и практической ценности диссертационной работы.Д иссертационная научная работа П уш карева Д.С.

является научноисследовательской работой, содержащ ей реш ение задачи, ранее не имею щ ейаналогов в мировой практике.А пробация диссертационной работы представляется достаточной, ос­новные результаты работы опубликованы в изданиях, рекомендованны хВАК. Выводы и реком ендации, приведенные в диссертации, достаточнообоснованы.Считаем, что диссертация Пуш карева Д м итрия Сергеевича «Влияниевходных давлений компонентов топлива на точность управления и регулиро­ваниямногореж имны хмарш евыхкислородно-керосиновы хЖ РДтипаР Д 191» удовлетворяет требованиям ВАК РФ, предъявляем ы м к кандидат­ским диссертациям, а автор достоин присуж дения ему степени кандидататехнических наук.О тзыв на диссертацию рассмотрен и утверж ден на научном семинарелаборатории № 8 ИП У РА Н (протокол №]_ от 14 мая2015г.).Заведующ ий лабораторией № 8 ИПУ РАН,Д .™ .'J y C i j c s f ’в п ' И ванов.