Диссертация (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 3

Определение настроекблока управления приводом с комбинированным регулированиемскорости выходного звена, обеспечивающих требуемые показателирабочих процессов в зоне малых (до 5%) амплитуд входных сигналов. Улучшениединамическихкомбинированнымхарактеристикрегулированиемгидроприводовскоростиприсвоздействиистатических или медленно меняющихся нагрузок на выходное звенопривода в диапазоне изменения сигналов управления, соответствующих0.2-5% от максимума, что является важным фактором при реализацииуправлениясамолётовсмалоустойчивымиилинеустойчивымикомпоновками. Исследование энергетических свойств гидропривода с КРС при егоработе в типовых эксплуатационных режимах.Теоретическая и методологическая основа исследованияОсновой исследования стали работы научного руководителя к.т.н.,доцентаМАИрегулированиемСеливановаскоростиА.М.,по[16,17,33,34],приводамосновыскомбинированнымтеориигидравлическихпроцессов в гидравлических машинах и гидроприводах [28,37], имитационноематематическое моделирование рабочих процессов в системах приводов12[24,29,30], конструкторские разработки агрегатов и устройств приводов ПМЗ«Восход» и ММЗ «Рассвет» [37].Научная новизнаНаучная новизна представленной работы, по мнению автора, заключаетсяв следующем: Проведеноисследованиеиопределеновлияниепараметровнастройки блока управления приводом и алгоритмов управления напоказатели рабочих процессов и частотные характеристики привода скомбинированным регулированием скорости (КРС). Разработана новая структура регулятора электрогидравлическогопривода с комбинированным регулированием скорости выходного звенаи алгоритмы управления, обеспечивающие динамические показателитакого привода на уровне аналогичных показателей типовых рулевыхприводов с дроссельным регулированием скорости в области малыхамплитуд входных сигналов при его нагружении статической илимедленно меняющейся нагрузкой. Предложен способ определения и автоматизированного построенияобластейпреимущественногокомбинированнымхарактеристикам.регулированиярегулированиемЭтотспособпоскоростивыходнымпозволяетбезприводас(частотным)дополнительныхтехнических модификаций исследуемых образцов (установки датчиковдавлениянавыходедополнительныхнасосаиэкспериментальныхвполостяхданныхгидроцилиндра)формироватьиоценкирежимов работы привода и влияния параметров настройки блокауправления на динамику привода. Предложен метод оценки динамических свойств привода наосновании трехмерных графиков частотных характеристик (зависимостиамплитудныхифазочастотныххарактеристикотамплитуды13управляющего сигнала), как наиболее наглядно отражающий общиеособенности приводов с комбинированным регулированием скорости.Практическая значимость работыРеализация предложенных автором новых научно-технических решений вобласти построения перспективных типов электрогидравлических приводов сэлектрическим энергопитанием позволит:-Повыситьбезотказностьсистемыуправлениязасчетприменения гибридного привода с комбинированным регулированиемскорости с разнородным резервированием энергетических каналов.-Повысить динамические характеристики гибридных приводовпри переходе на электрическое энергопитание, что является важным приуправлении полётом самолётом с неустойчивой или малоустойчивойкомпоновкой.В частности, применение разработок автора при создании рулевыхприводов с комбинированным регулированием скорости выходного звена(КРС) позволит: Улучшить динамические характеристики приводов с КРС в областималых сигналов управления при работе в различных диапазонахквазистатических нагрузок. Снизить стоимость и сроки разработки электрогидравлическихприводов с (КРС) за счет сокращения доводочных стендовых испытанийизаменыихимитационныммоделированиемсиспользованиемразработанных проблемно-ориентированных математических моделей. НастраиватьпараметрыуправленияприводомсКРСподтребования системы управления ЛА вплоть до динамической подстройкипо фактическому режиму полета.14Реализация результатовМатериалы диссертационной работы использованы в курсе лекций«Методы и средства автоматизированного проектирования» и курсовомпроектировании на кафедре «Системы приводов авиакосмической техники»МАИ.

Результаты диссертационной работы использовались в научноисследовательских темах кафедры 702: «Разработка демонстраторов рулевых приводов пассажирскогосамолета с повышенной степенью электрификации энергетическихсистем». «Разработкауправлениятребованийсамолетаскисполнительнойиспользованиемчастирулевыхсистемыприводовсэлектрическим энергопитанием».На основании новых научных и технических решений, предложенных вдиссертационной работе, на кафедре 702 МАИ совместно с ММЗ «Рассвет» иОАО «ПМЗ Восход» было разработано и изготовлено два опытных образцагибридных рулевых приводов с комбинированным регулированием скоростивыходного звена в электрическом энергетическом канале ДРП-1 и ИМД-21.Апробация работыОсновныеположенияирезультатыдиссертационнойработыдокладывались и обсуждались на заседаниях кафедры 702 МАИ, II-йВсероссийской научно-технической конференции «Мехатронные системы(теория и проектирование)», ФГБОУ ВПО ТГУ, 2011 г., РоссийскоЕвропейском научном проекте «RESEARCH», Compañía Española de SistemasAeronáuticos S.A., Мадрид, 2013 г., 29-м Конгрессе Международного совета поаэронавтическим наукам (ICAS-2014) в Санкт-Петербурге, 2014 г.ПубликацииПо теме диссертации опубликовано пять печатных работ, одна работа вэлектронном сборнике и одна работа в электронном журнале.

Из них четыре15работы в изданиях, входящих в перечень ВАК: «Труды МАИ», «ИзвестияТульского государственного университета» и «Современные проблемы науки иобразования».На защиту выносятся следующие положения:1.Разработкаалгоритмовитехническихрешенийпостроениякомплексного полипараметрического (по трём координатам) блока управленияэлектрогидравлическогоприводаскомбинированнымрегулированиемскорости, обеспечивающего существенное улучшение частотных характеристикпривода в области малых амплитуд входных сигналов. При этом уровенькоррекции фазочастотных и амплитудно-частотных характеристик привода приналичии на его выходном звене балансировочных нагрузок, соответствующихтиповым режимам нагружения рулей пассажирского самолёта, достигает 40%.2.Установлениегидроприводасвзаимосвязейкомбинированнымпараметроврабочихрегулированиемпроцессовскоростисегостатическими, динамическими и энергетическими характеристиками на основетеоретическогоисследованиярабочихпроцессовсиспользованиемразработанной проблемно-ориентированной математической модели привода.Разработанная автором структурированная математическая модель привода скомбинированным регулированием использует экспериментальные данные покомпонентам системы привода.3.Методологияавтоматизированнойоценкииграфическогопредставления областей преимущественного регулирования привода приотработке им гармонических сигналов на основании разработанного авторомпрограммного комплекса построениятрехмерных образовчастотныххарактеристик привода.4.

Рекомендации по выбору параметров блока управления гидропривода скомбинированным регулированием скорости, обеспечивающих требуемыединамические характеристики.16Достоверность научных результатовДостоверность научных выводов и рекомендаций, сформулированных вдиссертационнойработе,подтверждаютсякорректнымиспользованиемапробированных современных методов расчета и совпадением результатовтеоретическихисследований,проводимыхмоделирования, с экспериментальными данными.методомкомпьютерного17Глава 1.

Анализ современных авиационных рулевых приводов сэлектрическим энергопитаниемТенденция большей электрификации авиационных систем управленияподразумевает замену централизованной гидросистемы и гидравлическихприводов, ставших традиционными исполнительными механизмами системуправления и стабилизации пассажирских, транспортных и боевых машин, наэлектрическую энергосистему и приводы с электрическим энергопитанием [7,26].

Такие решения нашли применение на серийных самолетах Airbus A-380, A400M, Lockheed Martin F-35, Gulfstream G650 (гидростатические приводы типаEHA и EBHA производства фирм Liebherr, Parker и MOOG) и других [45,46,48].Вотечественнойавиационнойпромышленностиработыпосозданиюэлектрифицированных систем управления самолетов ведутся в ЦАГИ, МАИ,МГТУим.Баумана,ОКБ"Родина",ОАО"ПМЗ"Восход",ОАО"Электропривод" и других НИИ и ОКБ [11,40].Стоит отметить, что современное и дальнейшее развитие пассажирской итранспортной авиации обуславливает активное использование малоустойчивыхи, в перспективе, неустойчивых аэродинамических компоновок [6,11]. Этотфактор требует от приводов основных рулевых поверхностей (рули высоты,руль направления, элероны) длительное время работать в области с малыхамплитуд перемещений выходного звена при существенных эксплуатационныхнагрузках [9,11].Поскольку пилотирование самолета с неустойчивой или мало устойчивойкомпоновками требует использования автоматических систем улучшения егоустойчивости и управляемости, то к авиационным рулевым приводампредъявляется ряд особых требований по части обеспечения высокихдинамических характеристик и отказобезопасности.