Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель векторной тяги

Что такое двигатель векторной тяги

Двигатель РД-133 создан на основе хорошо себя зарекомендовавшего ТРДД РД-33. Основное отличие нового изделия от прототипа — способность изменять направление вектора тяги (УВТ). Исследуя проблему создания сопла с УВТ, на фирме «Климов» разработали свое «ноу-хау» — Технологию «КЛИВТ», с помощью которой сопло можно адаптировать и к другим двигателям, в том числе иностранного производства. Очевидно, что конструкция сопла двигателя РД-133, выполненная по осесимметричной схеме с поворотом сверхзвуковой части, на сегодняшний день представляется перспективнее, чем, скажем, сопла двигателей F100MPJM/BBN или АЛ-31ФП. Ведь налицо ее главные преимущества ╒ возможность всеракурсного изменения вектора тяги, наибольшая угловая скорость его отклонения и наименьшее увеличение массы двигателя. В отличие от двигателя с УВТ АЛ-31ФП, созданного в АО «Люлька-Сатурн», где сопло поворачивается на шаровом шарнире, в результате чего плечо приложения силы отстоит от среза сопла на достаточно большое (более метра) расстояние, РД-133 управляет вектором тяги путем отклонения на заданный угол створок многорежимного сопла (в данной схеме плечо приложения силы конструктивно гораздо меньше — то есть выше эффективность отклонения ВТ). Кроме того, реализованная схема (за счет конструктивной простоты выходного устройства) позволяет экономить на весе двигателя — РД-133 тяжелее своего прототипа всего на 90 с небольшим килограммов и имеет одинаковые с ним габариты.

Первый опытный образец сопла был спроектирован и изготовлен в начале 1997 г. В ходе стендовых испытаний в составе двигателя РД-133, в течение 50 ч выполнили около 1000 перекладок сопла на всех режимах работы, включая полный форсаж. Угол отклонения вектора тяги составлял 15 градусов во всех направлениях, а скорость отклонения — 30 градусов в секунду. Конструктивно управление вектором тяги на двигателе РД-133 производится поворотом сверхзвуковой части сопла. Поворот всех сверхзвуковых створок одновременно на заданный угол осуществляется воздействием на них через тяги одним общим управляющим кольцом с помощью трех гидроприводов, которые в свою очередь прикреплены к неподвижному силовому поясу на форсажной камере. Положение концов штоков гидроприводов в трех точках однозначно определяет положение управляющего кольца в пространстве и, соответственно, направление вектора тяги. Вследствие появления дополнительных продольных и поперечных сил, приходящихся на сопло и корпусную систему при отклонении вектора тяги, некоторые элементы конструкции форсажной камеры усилены. Планировалось, что уже в конце 1997 г. начнутся летные испытания двигателя, но, к сожалению, у заказчиков ╒ ОКБ им. А.И.Микояна ╒ возникли финансовые трудности с осуществлением этого проекта. РД-133 предполагается использовать на модернизированных МиГ-29СМТ и МиГ-29К. По данным представителя завода им. Климова, сейчас конструкторы полностью завершили наземные испытания нового двигателя и готовы приступить к его летным испытаниям. Российская самолетостроительная корпорация (РСК) LМиГ╕ разработала программу повышения маневренности истребителя МиГ-29 путем его оснащения новыми двигателями РД-133 с изменяемым вектором тяги. Как сообщил генеральный директор — генеральный конструктор РСК МиГ Николай Никитин, для реализации этого проекта уже выбран реальный самолет, на котором будут проводиться эксперименты, кроме того, создан макет МиГ-29 с новыми двигателями.

Сопло с УВТ будет также установлено на новой разработке ╒ двигателе, создающимся на базе РД-33 и имеющим тягу примерно 10000-12000 кгс. Этот двигатель предназначается для истребителей, которые разрабатываются согласно Программе «5+».

Скалярное и векторное управление асинхронными двигателями — в чем различие?

Асинхронный двигатель — двигатель переменного тока, в котором токи в обмотках статора создают вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле индуктирует токи в обмотке ротора и, действуя на эти токи, увлекает за собой ротор.

Однако для того, чтобы во вращающемся роторе вращающееся магнитное поле статора индуктировало токи, ротор в своем вращении должен немного отставать от вращающегося, поля статора. Поэтому в асинхронном двигателе скорость вращения ротора всегда немного меньше скорости вращения магнитного поля (которая определяется частотой переменного тока, питающего двигатель).

Читать еще:  Бмв запуск двигателя зимой

Отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора (скольжение ротора) тем больше, чем больше нагрузка двигателя. Отсутствие синхронизма между вращением ротора и магнитного поля статора — характерная черта асинхронного двигателя, от которой и происходит его название.

Вращающееся магнитное поле в статоре создается с помощью обмоток, питаемых токами, сдвинутыми по фазе. Обычно для этой цели применяется трехфазный переменный ток. Существуют также однофазные асинхронные двигатели, в которых сдвиг фаз между токами в обмотках создается включением различных реактивных сопротивлений в обмотки.

С целью регулировки угловой скорости вращения ротора, а также крутящего момента на валу современных бесщеточных двигателей, применяют либо векторное, либо скалярное управление электроприводом.

Более всего распространение получило скалярное управление асинхронным двигателем, когда для управления например скоростью вращения вентилятора или насоса, достаточно удерживать постоянной скорость вращения ротора, для этого хватает сигнала обратной связи от датчика давления или от датчика скорости.

Принцип скалярного управления прост: амплитуда питающего напряжения является функцией частоты, причем отношение напряжения к частоте оказывается приблизительно постоянным.

Конкретный вид этой зависимости связан с нагрузкой на валу, однако принцип остается таковым: повышаем частоту, а напряжение при этом пропорционально повышается в зависимости от нагрузочной характеристики данного двигателя.

В итоге магнитный поток в зазоре между ротором и статором поддерживается почти постоянным. Если же отношение напряжения к частоте отклонить от номинального для данного двигателя, то двигатель либо перевозбудится, либо недовозбудится, что приведет к потерям в двигателе и к сбоям в рабочем процессе.

Таким образом скалярное управление позволяет добиться почти постоянного момента на валу в рабочем диапазоне частот независимо от частоты, однако на низких скоростях момент все же снижается (чтобы этого не произошло, необходимо повысить отношение напряжения к частоте), поэтому для каждого двигателя имеет место строго определенный рабочий диапазон скалярного управления.

Кроме того, невозможно построить систему скалярного регулирования скорости без датчика скорости, установленного на валу, ибо нагрузка сильно влияет на отставание реальной скорости вращения ротора от частоты питающего напряжения. Но даже с датчиком скорости при скалярном управлении не получится с высокой точностью регулировать момент (по крайней мере так, чтобы это было экономически целесообразно).

В этом и заключаются недостатки скалярного управления, объясняющие относительную немногочисленность сфер его применения, ограниченных в основном обычными асинхронными двигателями, где зависимость скольжения от нагрузки не является критичной.

Для избавления от названных недостатков, в далеком 1971 году инженеры компании Сименс предложили использовать векторное управление двигателем, при котором контроль осуществляется с обратной связью по величине магнитного потока. Первые системы векторного управления содержали датчики потока в двигателях.

Сегодня подход к данному методу несколько иной: математическая модель двигателя позволяет рассчитывать скорость вращения ротора и момент на валу в зависимости от текущих токов фаз (от частоты и величин токов в обмотках статора).

Этот более прогрессивный подход предоставляет возможность независимо и почти безынерционно регулировать как момент на валу, так и скорость вращения вала под нагрузкой, ибо в процессе управления учитываются еще и фазы токов.

Некоторые более точные системы векторного управления оснащены схемами обратной связи по скорости, при этом системы управления без датчиков скорости именуются бездатчиковыми.

Так, в зависимости от области применения того или иного электропривода, его система векторного управления будет иметь свои особенности, свою степень точности регулировки.

Когда требования к точности регулировки скорости допускают отклонение до 1,5%, а диапазон регулировки — не превышает 1 к 100, то бездатчиковая система вполне подойдет. Если же требуется точность регулировки скорости с отклонением не более 0,2%, а диапазон сводится до 1 к 10000, то необходимо наличие обратной связи по датчику скорости на валу. Наличие датчика скорости в системах векторного управления позволяет точно регулировать момент даже при низких частотах до 1 Гц.

Читать еще:  Что такое троечный двигатель

Итак, векторное управление дает следующие преимущества. Высокую точность управления скоростью вращения ротора (и без датчика скорости на нем) даже в условиях динамически изменяющейся нагрузки на валу, при этом рывков не будет. Плавное и ровное вращение вала на малых скоростях. Высокий КПД в силу низких потерь в условиях оптимальных характеристик напряжения питания.

Не обходится векторное управление без недостатков. Сложность вычислительных операций. Необходимость задавать исходные данные (параметры регулируемого привода).

Для группового электропривода векторное управление принципиально не годится, здесь лучше подойдет скалярное.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Ранее на эту тему: Электропривод

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Авиация Управление вектором тяги — Газодинамическое управление вектором тяги

Высокой эффективности управления вектором тяги можно добиться с помощью газодинамического управления вектором тяги за счет асимметричной подачи управляющего воздуха в тракт сопла.

Газодинамическое сопло использует «струйную» технику для изменения эффективной площади сопла и отклонения вектора тяги, при этом механически сопло не регулируется. В этом сопле отсутствуют горячие высоконагруженные подвижные детали, оно хорошо компонуется с конструкцией ЛА, что уменьшает массу последнего.

Внешние контуры неподвижного сопла могут плавно вписываться в обводы самолета, улучшая характеристики малой заметности. В этом сопле воздух от компрессора может направляться в инжекторы в критическом сечении и в расширяющейся части для изменения соответственно критического сечения и управления вектором тяги.

В МАИ были проведены экспериментальные работы по управлению вектором тяги за счет взаимодействия «дешевого» атмосферного воздуха с основной струей. За счет перераспределения эжектируемого через боковые каналы воздуха происходит отклонение основной струи двигателя. Были разработаны и испытаны малогабаритные модельные образцы устройств с применением твердотопливных газогенераторов в качестве источников сжатого газа. В боковых каналах плоского эжектора, связанных с атмосферой, были установлены клапаны с электромагнитным управлением. Температура газа в газогенераторе составляла 2600 К, рабочее давление до 5..7 МПа. Развиваемая управляемая тяга 1.0 кН. Время переключения тяги из одного крайнего положения в другое не превышало 0.02 с. Удельная мощность управляющего сигнала на единицу тяги составляла не более 0.05..0.7 Вт/кгс.

Проведенные испытания показали возможность отклонения вектора тяги на углы ±20° при прилипании струи к боковой стенке эжекторного сопла.

В ЦИАМ проводились предварительные исследования на физико-математической модели сопла с газодинамическим управлением вектором тяги двигателя для учебно-тренировочного самолета в 2D постановке. В ТРДД для УТС наличие второго контура со сжатым и относительно холодным воздухом, отсутствие необходимости регулирования проходных сечений облегчает реализацию концепции сопла с газодинамическим управлением вектором тяги.

В исследуемом сопле выходной канал второго контура разделен продольными перегородками на четыре сектора с установленными на входе в каждый сектор устройствами регулирования расхода воздуха. Это сопло на режиме осевого истечения представляет собой сопло эжекторного типа с «жидкой» стенкой, однако в нем эжектируемый воздух поступает не из атмосферы, а из-за вентилятора, следовательно, имеет достаточно высокое давление. Стенка сопла первого контура разорвана сразу за его критическим сечением, поэтому выходящая из него струя газа расширяется, постоянно уменьшая к выходу площадь струи второго контура.

Для принятых значений параметров на этом режиме качество рассматриваемого варианта может быть выше, чем при раздельном истечении. Это возможно благодаря замене двух поверхностей трения на «жидкую» стенку, а также благодаря выравниванию поля скоростей на выходе вследствие частичного смешения потоков. Кроме того, такая схема сопла может обеспечить улучшенное протекание рабочей линии вентилятора на дроссельных режимах.

Читать еще:  Что означает фазный двигатель

Для получения максимального отклонения потока один сектор подвода воздуха второго контура полностью перекрывается. В результате расход через второй сектор возрастает в два раза.

Отклонение струи происходит благодаря:

  • неосевому истечению струи воздуха второго контура и действию ее на поток первого контура под углом в направлении к оси сопла;
  • формированию на срезе сопла первого контура вблизи перекрытого сектора течения Прандтля-Майера и работе сопла как сопла с косым срезом.

В настоящее время ведутся работы над 3D вариантом такого сопла и сопла с использованием атмосферного воздуха. По предварительным оценкам рассматриваемые схемы сопел способны обеспечить эффективный угол отклонения вектора тяги ±20°.

Изменение вектора тяги на винтовых самолетах.

Тема раздела Электролеты. Общие вопросы в категории Cамолёты — Электролеты; Уважаемые, Интересует вопрос конструктивного решения изменения вектора тяги в вертикальной плоскости на винтовых самолетах за счет поворота мотора с винтом .

Опции темы
  • Версия для печати
  • Отправить по электронной почте…
  • Подписаться на эту тему…

Изменение вектора тяги на винтовых самолетах.

Интересует вопрос конструктивного решения изменения вектора тяги в вертикальной плоскости на винтовых самолетах за счет поворота мотора с винтом (моторамы ?).

Подскажите или поделитесь ссылками.

Видно, просто не успели посмотреть раздел «Модели с ДВС» — топик «Любителям вертикального взлета»
Там упомянута модель Vertigo — как раз поворотный движок с винтом в кольцевом насадке.
Возможно также поворотное крыло, или закрылки на крыле очень развитой ширины (такой экспер. СВВП летал).

Спасибо. Посмотреть успел. но есть же отличия ДВС и электро, хотя и не значительные.

Где-то видел, но. склероз.
Если кто найдет — поделитесь ссылкой.

Слова для поиска: VTOL STOL или Tiltrotor
XV-15

А нельзя ли уточнить, что за конструктивные решения нужны — для модели электролета, или то, что применялось на реальных СВВП? В последнем случае могу вставить несколько картинок (может, и ссылок), но таких примеров очень много. Есть ли предпочтения по схемам (поворот с двигателем, отклонение струи и т.п.)?

Никакой изюмины. Мотор висит в банальном карданном подвесе согнутом из мягкого АМЦП и управляется двумя микросервами. Использовался в прошлом году на Чемпионате Европы по F3AI. Занял, по-моему, третье место, если не путаю.

Для модели электролета.

Конкретно, хочу сделать на модели Су-33.

Думаю, что в пределах +- 7 градусов отклонения будет достаточно.

Ну, для таких углов все довольно просто. Труба от импеллера должна подходить к поворотной части на карданном подвесе. Со стороны импеллера — сегмент сферы (можно в принципе и без подобных ухищрений, применить снаружи что-то вроде мягкого сильфона). Здесь все равно особенных изысков не придумаешь — идет труба примерно одинакового диаметра.

за счет поворота мотора с винтом (см. выше — 1-й пост)

С импеллерами не сталкивался.

И даже на этот вариант самолетной схемы сначала буду делать размахом 500 мм, а уж потом 1000 мм.
Много вопросов — хочу обкатать на маленькой модели, а уж потом на большую.

Пардон, не сразу понял. А по массе и центровке впишитесь в модель 500 мм? Это ведь 2 мотора на хвосте + минимум 1 РМ (кстати, отклонение векторов — для управления по крену, или еще и по тангажу хотите?). Остается еще вариант с моторами в ЦМ + удлинительные валы + карданы для винтов. Ну, или качать мотор с длинным валом — сомнительно, будут вибрации вала.

На моделях с импеллерами не большое отклонение струи можно получить, применив гибкий канал после импеллера, при изгибе канала по середине в одну сторону струя отклонится в противоположную сторону……

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector