УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА И ПОПЕРЕЧНОГО УСИЛИЯ НА ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Советский патент 2015 года по МПК F02K99/00 G01M1/00 

Предлагаемое изобретение относится к области измерений параметров плазменных движителей. Оно может быть использовано для измерения поперечного усилия /составляющей тяги/ и момента относительно оси, проходящей через центр масс, действующих на летательный аппарат с движителем плазменного типа и с отклоняющей магнитной системой, предназначенной для управления вектором тяги.

Одним из способов управления вектором тяги является способ, основанный на искривлении потока плазмы с помощью возмущения основного магнитного поля вспомогательным [1]. Устройство, представляющее отклоняющую магнитную систему /ОМС/ с 3 или 4 электромагнитами, также известно [2].

В вопросах управления вектором тяги возникает необходимость раздельного измерения усилий, действующих на движитель и ОМС со стороны плазмы. Измерение этих усилий позволяет определить момент, действующий на связанный с движителем летательный аппарат /ЛА/.

Известны многокомпонентные аэродинамические весы для определения составляющих тяги и моментов. Однако их использование для плазменных движителей невозможно ввиду малой величины тяги относительно веса движителя.

Необходимость гибкого токоподвода, подачи рабочего тела и охлаждения, а также сложность конструкции и настройки делают практически невозможным измерение поперечной составляющей тяги, которая может быть значительно меньше продольной. Кроме того, к недостаткам устройства с колебательной системой следует также отнести сравнительно большое время измерения.

Упомянутые и другие известные устройства не позволяют достаточно точно и просто определить поперечную составляющую тяги и момент, действующий на ЛА при повороте струи. Ниже предлагается измерительное устройство, позволяющее определить эти величины.

Это достигается путем установки на вращающейся вокруг вертикальной оси штанги отклоняющей магнитной системы и применением датчика перемещений, усилителя, соленоида, возвращающего штангу с ОМС в исходное положение.

На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, которое крепится на корпусе летательного аппарата 1 с плазменным движителем 2. Отклоняющая магнитная система 3 устанавливается на П-образной раме 4, перемещающейся относительно штанги 5. Штанга с рамой свободно поворачивается вокруг оси 6, жестко связанной с летательным аппаратом 1. На противоположном конце штанги установлены сердечник 7 и противовес 8, служащий для равномерного распределения нагрузки на ось 6 и опоры 9. Для возвращения системы в исходное положение установлены датчик перемещений 10 /емкостный, индуктивный, тензодатчик и т.д./, усилитель 11 с регистрирующим устройством и соленоид 12, составляющие обратную связь.

Перед включением движителя механическая система с помощью обратной связи приводится в исходное /нулевое/ положение, симметричное относительно оси движителя, как показано на чертеже. При включении движителя и отклоняющей магнитной системы штанга поворачивается. Сигнал с датчика 10, реагирующий на перемещение штанги, поступает на усилитель 11. Усиленный сигнал ошибки с усилителя подается на соленоид 12, втягивающий связанный со штангой сердечник 7. При возвращении штанги в исходное положение фиксируется ток через соленоид 12, пропорциональный величине измеряемого поперечного усилия или момента.

Предлагаемое устройство, кроме того, может быть использовано для нахождения оптимального положения ОМС относительно движителя. Это осуществляется с помощью перемещения рамы с ОМС вдоль штанги.

Увеличение чувствительности устройства может быть достигнуто увеличением плеча штанги с ОMC путем перемещения оси вращения, а также исключением трения в опорах путем подвески. Экспериментальное исследование, проведенное в плазме с моделью движителя с внешним магнитным полем [3], показало надежную работу устройства. Чувствительность этого устройства с длиной плеча от оси ее вращения до ОМС L=40 см составляет величину порядка 7 мГ. На Фиг. 2, в качестве примера, приведен тарировочный график, где U - показания прибора в относительных единицах, p - усилие на ОМС. Из рисунка видно, что при уменьшении длины плеча чувствительность устройства падает. Предлагаемое устройство можно использовать с любым другим устройством, позволяющим измерить продольную тягу, и, таким образом, измерить обе ее составляющие.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю.В. Кубарев. Способ вывода заряженных частиц из потока ионизированного газа. Авт. свид-во СССР №164368, 1963.

2. Ю.В. Кубарев. Устройство дня управления полетом ракет с движителями плазменного типа. Авт. свид-во СССР №1839789, 1964.

3. Ю.В. Кубарев. Газоразрядный источник неизотермической плазмы. Авт. свид-во СССР №196189, 1963.

Изобретение относится к области измерений параметров плазменных двигателей. Устройство для измерения момента и поперечного усилия на летательном аппарате содержит установленную на движителе на оси, перпендикулярной оси двигателя, штангу, при этом оно содержит отклоняющую магнитную систему, установленную за движителем на одном конце штанги, а на другом конце штанги - узел возврата системы в нулевое положение. Узел возврата состоит из сердечника, установленного на штанге, и соленоида, установленного на корпусе летательного аппарата, создающих возвращающую силу, и датчика перемещений с регистрирующим устройством. Изобретение обеспечивает уменьшение погрешности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения момента и поперечного усилия на летательный аппарат, содержащее установленную на движителе на оси, перпендикулярной оси двигателя, штангу, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, оно содержит отклоняющую магнитную систему, установленную за движителем на одном конце штанги, а на другом конце штанги - узел возврата системы в нулевое положение.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел возврата состоит из сердечника, установленного на штанге, и соленоида - на корпусе летательного аппарата, создающих возвращающую силу, и датчика перемещений с регистрирующим устройством.