Preview

Аэрокосмический научный журнал

Расширенный поиск
Том 2, № 04 (2016)

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

1-12 229
Аннотация

В технологических процессах наземного оборудования стартовых комплексов все большее применение находят программируемые логические контроллеры (ПЛК). Благодаря своим вычислительным возможностям, они позволяют осуществлять дополнительную обработку аналоговых сигналов, поступающих с датчиков физических величин. В частности, аппаратные и программные средства ПЛК позволяют вычислять первую производную аналогового сигнала с целью улучшения качества регулирования или прогнозирования хода управляемого процесса.

Работа направлена на исследование особенностей вычисления первой производной аналогового сигнала средствами ПЛК SIMATIC S7-200 компании Siemens. Выбор метода цифрового дифференцирования был сделан в пользу алгоритма, основанного на представлении производной конечным рядом обратных разностей последовательных отсчетов равномерно дискретизированной непрерывной функции. Такой алгоритм позволяет получить приемлемую точность вычисления первой производной аналогового сигнала в ПЛК при использовании первой и второй разностей отсчетов. При этом большое значение имеет также выбор периода дискретизации дифференцируемого процесса. Исследование процесса дифференцирования, проведенное на математических моделях апериодических звеньев первого и второго порядков, показало, что для примененного в работе ПЛК период дискретизации не должен быть меньше 50 мс. Проведенный натурный эксперимент показал, что вычисление первой производной сигнала с датчика температуры позволяет существенно увеличить скорость отклика ПЛК на резкое изменение измеряемой величины.

Результаты проведенных исследований показали, что ПЛК SIMATIC S7-200 позволяют обеспечить достаточную точность и быстродействие при вычислении первой производной низкочастотных аналоговых сигналов, характерных, например, для систем заправки или систем термостатирования.

Полученные результаты представляют интерес для специалистов в области разработки и эксплуатации технологических систем наземного оборудования стартовых комплексов.

13-21 178
Аннотация

В настоящее время основную долю мирового рынка авиационной промышленности занимают гражданские самолеты. Для средне - и дальнемагистральных самолетов наибольше распространение получили двухконтурные турбореактивные двигатели с раздельным истечением потоков. При этом основным критерием оценки двигателя является его экономичность. В данной работе представлены результаты исследования взаимного влияния степени повышения давления в вентиляторе и степени двухконтурности на эффективный удельный расход топлива. Была показана рациональность повышения степени двухконтурности с целью уменьшения удельного расхода топлива, а также рассмотрены основные особенности двигателей со сверхвысокими степенями двухконтурности. Степень повышения давления в вентиляторе и степень двухконтурности являются наиболее актуальными к рассмотрению параметрами рабочего процесса, т.к. являются по большей части конструктивными на заданном уровне технического совершенства. В работе приведена зависимость коэффициента сопротивления мотогондолы двигателя от степени двухконтурности. Для расчета были приняты прогнозируемые параметры перспективных двухконтурных турбореактивных двигателей, ориентированных на использование в силовой установке среднемагистрального самолета в классе 180 мест. По этим данным в системе Mathcad был произведен расчет цикла двигателя. При этом варьировались степень повышения давления в вентиляторе и степень двухконтурности. Температура газа в камере сгорания, суммарная степень повышения давления в компрессоре и тяга двигателя оставались постоянными. Также неизменными принимались коэффициенты сохранения полного давления, КПД узлов, величина отбора воздуха на охлаждение. В результате расчета были получены оптимальные параметры, соответствующие минимуму эффективного удельного расхода топлива. Были даны рекомендации по корректировке оптимальных параметров, в зависимости от рассматриваемых внешних факторов, таких как масса двигателя и потребный запас топлива. Полученные данные могут использоваться для предварительной оценки параметров перспективных двухконтурных турбореактивных двигателей со сверхвысокими степенями двухконтурности.

22-37 183
Аннотация

Для оценки энергетического потенциала радиолокационного канала наземного комплекса контроля движения космических объектов применяют калибровочные космические аппараты (ККА). Одним из вариантов геометрической формы таких ККА является выполненная с высокой точностью сферическая оболочка. Такая же форма характерна для пассивных ретрансляторов сигналов и некоторых типов эталонных отражателей. Наряду с орбитами, близкими к полярным, указанные ККА могут находиться и на круговых и эллиптических околоземных орбитах, имеющих участки, затененные Землей от облучения Солнцем.

 Можно считать, что на затененном участке околоземной орбиты оболочка ККА подвергается тепловому воздействию лишь собственного излучения поверхности Земли, интенсивность которого существенно меньше по сравнению с интенсивностью достигающего околоземного пространства теплового излучения Солнца. В связи с этим следует ожидать более низкого уровня температуры оболочки на этом участке орбиты по сравнению с ее температурой на участке, освещенном Солнцем. Это вызовет значительное изменение температуры оболочки ККА в пределах одного периода его обращения вокруг Земли. Длительное циклическое изменение температурного состояния оболочки ККА может ограничить ресурс работоспособности ее материала.

 В качестве материала оболочки обычно используют полимерную пленку толщиной несколько десятков микрометров, покрытую тонким слоем (толщиной несколько нанометров) напыленного алюминия, необходимого исходя их эксплуатационных требований к ККА. После вывода ККА на околоземную орбиту оболочка принимает сферическую форму благодаря сравнительно невысокому давлению, создаваемому наполняющим ее газом. В этом случае возможно получить сферическую оболочку достаточно большого диаметра, что характерно для современных тенденций развертывания на орбите крупногабаритных трансформируемых конструкций.

 Для прогноза ресурса работоспособности материала оболочки необходимо располагать информацией о распределении температуры по ее поверхности не только на освещенном, но и на затененном участке орбиты. Количественный анализ температурного состояния оболочки ККА может быть проведен методами математического моделирования, используя ее тепловую модель. В данной работе формирование такой модели для сферической оболочки применительно к условиям на затененном участке орбиты проведено в три этапа.

 На первом этапе для произвольного участка наружной поверхности оболочки определена плотность падающего на него собственного излучения Земли в предположении, что угловое распределение интенсивности этого излучения по направлениям подчиняется закону Ламберта. В зависимости от оптических характеристик наружной поверхности часть этого излучения поглощается наружной поверхностью оболочки. На втором этапе построена тепловая модель сферической оболочки, устанавливающая закономерность перераспределения поглощенной энергии путем ее излучения с внутренней поверхности оболочки с учетом эффекта переизлучения между вогнутыми участками этой поверхности. Наконец, на третьем этапе использовано соотношение локального теплового баланса отдельного участка оболочки, позволяющее найти значение температуры этого участка, а затем построить распределение температуры по всей поверхности оболочки.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-0982 (Online)