Устройства создания управляющих усилий

Устройство и способ создания управляющего усилия	Боковая управляющая сила	Потери тяги	Потери массы полезной нагрузки, %
Газовый руль Поворотное сопло Выдвижные щитки Вдув газа (из камеры)	c P sin P K K ; K >1	- c - -K	2,4 0,0 1,4 0,5

________________

* Коэффициенты подъемной (управляющей) силы c и сопротивления с газового руля зависят от угла атаки, профиля (с учетом затупления передней кромки), размаха и параметров потока продуктов сгорания (F -площадь газового руля).

** Управление по крену с помощью дополнительных устройств.

*** Всего восемь щитков; для управления по крену рабочая поверхность скошена на 1…2 .

Рис. 1.12 Схема РДТТ с системой вдува газа в сопло (а) и схема системы впрыска жидкости в сопло (б):

1 – отверстие в перегородке между предсопловым объемом и камерой; 2 – заряд низкотемпературного топлива; 3 – регулятор расхода газа; 4 – пороховой аккумулятор давления; 5 – регулятор давления; 6 – бак с фреоном; 7 – коллектор подачи фреона для впрыска.

В качестве жидкостей для впрыска в закритическую часть сопла нашли применение фреон-12 (третья ступень ракеты «Минитмен» см. рис. 1.12, б) и четырехокись азота, впрыск которой осуществляется в два РДТТ, работающие одновременно с ЖРД в составе первой ступени ракеты «Титан-3С». Всего имеется по шесть форсунок в каждом квадранте, расположены они в сопле(d =0,96м, d =2,71м) в сечении d =1,8м; в полете непрерывно определяется N O , который сливается через все 24 форсунки, не создавая боковой силы и незначительно увеличивая осевую тягу; удельный импульс впрыскиваемой N O 100м/с; К =0,95.

Поворотное сопло (см. рис. 1.1) обеспечивает отклонение струи в результате поворота на угол до 10 , присоединяется к корпусу с помощью гидравлического или гибкого уплотнения. При этом необходимо обеспечить приемлемый шарнирный момент. В общем виде шарнирный момент определяется зависимостью

М_ш =М_ПОЗ (5) + М(8) ±М_т (в) + Л/тр,

где Мпоз(б) - позиционный шарнирный момент, пропорциональный углу поворота органа управления 5; он связан с несовпадением центра давления газодинамических сил с осью вращения (определяется силами упругого сопротивления гибких связей, например, уплотнения поворот­ной части сопла относительно неподвижной); М( ) — группа моментов, зависящих от угловой скорости движения органа управления, в которую входят моменты внешнего демпфирования (сопротивления внешней сре­ды повороту); М ( ) - инерционный момент, возникающий из-за на­личия углового ускорения при движении органа управления; М — сум­марный момент трения, образующийся в шарнирных узлах и сочле­нениях.

Поворотные сопла (а также поворотные секции) требуют мощных приводов. Одним из существенных преимуществ таких устройств управ­ления является высокий коэффициент качества:

К= = =tg(90 - ),

где — угол поворота сопла. Для небольших диапазонов изменения a (6...8°) зависимость управляющей силы от угла поворота сопла практи­чески получается линейной.

В сопле с поворотной секцией соединение частей осуществляется в зоне меньших давлений и температур, чем у поворотного сопла. Уплотне­ние соединений осуществляется с помощью эластичной диафрагмы.

Кольцевые рули практически не создают шарнирного момента, так как силы проходят через ось вращения. Для повышения устойчивости ха­рактеристик кольцевого руля на конце его выполняется цилиндрический поясок шириной h (0,02...0,04)D_a.

Введение пояска приближает зависимость управляющей силы от угла поворота к линейной. В нейтральном положении потерь тяги нет. В коль­цевом руле боковая сила создается вследствие повышения давления на внутренней, вдвинутой в поток поверхности кольцевого руля и примы­кающей части раструба (см. рис. 1.10).

Основными составляющими шарнирного момента для кольцевого руля являются газодинамический позиционный момент М_пог(8) и момент трения Mjp.

Газодинамический позиционный момент М_поз( ) = c₃q_aD , где с₃ — опытный коэффициент, зависящий от угла поворота руля и ширины пояска.

Момент трения М =fP_pr, где f - коэффициент трения в опоре; P — реакция в опоре; r - радиус опоры.

Шарнирный момент газового руля

М =М F b ,

где b - средняя аэродинамическая хорда газового руля; М =с ;

h - расстояние от центра давления до оси вращения.