Mathematical Model of Criticality of Control System for Rotary Nozzle of Solid-Propellant Rocket Engine
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-4-16-21Keywords:
nozzle, parameters, criticality indices, mathematical model, process, characteristicAbstract
Control systems of rocket engine nozzles are subject to special requirements, strict compliance of which ensures the design operability of these devices in conditions of increased loads during missile launch. At the conditions of such a start, the criticality inevitably generates and develops in the nozzle control system. The occurrence of such criticality is inherent to automatic control systems. The development of criticality can lead to changes in the control system's parameters for a very short time period. For example, criticality occurs when an angle is worked out by a rotary nozzle of a large-sized solid-propellant rocket engine. Changes in device parameters at the launch can be both within allowable values and beyond them; in such cases, criticality is developing.
The paper considers the possibility of assessing such a criticality of the transient process of the rocket engine rotary nozzle’s control system in the form of a mathematical model.
Each criticality is to be evaluated according to the values of the transient characteristics. These characteristics are included in 12 formulas of the mathematical model. The result calculated by the formula is an indicator characterizing the process of criticality development. Indicators are rated in such a way as to determine the situation in which non-calculated development of criticality occurs. The value of the indicator, which is close to and exceeds 1, indicates the criticality.
The numerical example shows the technique of using a mathematical model to determine the calculated (most likely) development of criticality during a rocket engine rotary nozzle operation.References
Поворотные управляющие сопла РДТТ: конструкция, расчет и методы отработки / Ю. С. Соломонов, А. М. Евгеньев, В. И. Петрусев [и др.]. М. : Физматлит, 2019. 143 с. ISBN 978-5-9221-1828-6.
Уразбахтин Ф. А., Коренев А. А. Работоспособность воспламенительного устройства крупногабаритного РДТТ с позиций теории критических ситуаций. М. : Инфра-Инженерия, 2017. 432 с. ISBN 978-5-9729-0177-7.
Хмелева А. В., Уразбахтин Ф. А. Отказ как следствие развития критических ситуаций элементов ракетной техники // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1 (17). С. 157–165.
Сихарулидзе Ю. Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов : монография. М. : Лаборатория знаний, 2015. 408 c. ISBN 978-5-9963-2982-3.
Костиков Ю. В., Сумнительный Н. В., Рязанов Р. С. Алгоритм расчета кинематических характеристик эластично-опорного шарнира поворотного сопла ракетного двигателя твердого топлива // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. № 6 (78). C. 18–22. DOI: 10.18698/2308-6033-2018-6-1768.
Исследование способов отклонения вектора тяги в эжекторных и поворотных соплах / С. Б. Воробьев, Ю. М. Клестов, В. В. Мышенков, Е. В. Мышенкова // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 4-3. С. 692–693.
Гайдук А. Р. Теория и методы аналитического синтеза систем автоматического управления (полиномиальный подход) : монография. М. : Физматлит, 2012. 360 с. ISBN 978-5-9221-1424-0.
Шестаков А. Л. Методы теории автоматического управления в динамических измерениях : монография. Челябинск : Изд. центр ЮрГУ, 2013. 257 с. ISBN 978-5-696-04468-2.
Уразбахтин Ф. А., Уразбахтина А. Ю. Основные положения теории критических ситуаций при исследовании технических объектов, используемых в ракетной технике // Наука Удмуртии. 2019. № 3 (89). С. 60–63.
Бондаренко А. С., Деменев Д. Н., Зайцев Н. Н. Учет требований системы управления полетом при анализе конструктивных вариантов поворотного управляющего сопла // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2013. № 34. С. 64–77.
Ермаков С. А., Лалабеков В. И., Самсонович С. Л. Оценка эффективности энергетических показателей газогидравлического рулевого привода, предназначенного для управления поворотным соплом с эластичным шарниром РДТТ // Известия ТулГУ. Технические науки. 2017. Вып. 12. Ч. 3. С. 185–196.
Органы управления вектором тяги твердотопливных ракет: расчет, конструктивные особенности, эксперимент / Р. В. Антонов, В. И. Гребенкин,
Н. П. Кузнецов [и др.]. М. ; Ижевск : Регулярная и хаотическая динамика, 2006. 552 с. ISBN 5-93972-550-3.
Твердотопливные регулируемые двигательные установки / Ю. С. Соломонов, А. М. Липанов, А. В. Алиев [и др.]. М. : Машиностроение, 2011. 416 с. ISBN 978-5-94275-601-7.
Зайцев Н. Н., Наберухин Д. Г., Пьянков Д. А. Перемещение штока и изменение момента усилия рулевых машин при отклонениях поворотного управляющего сопла // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2016. № 46. С. 108–125. DOI: 10.15593/
-9982/2016.46.06.
Испытания ракетных двигателей твердого топлива / Н. П. Кузнецов, В. И. Черепов, А. Е. Калинников [и др.]. М. ; Ижевск : Регулярная и хаотическая динамика, 2011. 668 с. ISBN 978-5-93972-874-4.
Уразбахтин Ф. А., Уразбахтина А. Ю. Критичность и живучесть объектов познания // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 3. С. 172–178. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-3-172-178.
