способ стабилизации конуса-датчика агрегата заправки топливом в полете
Классы МПК: | B64D39/00 Заправка топливом в полете |
Автор(ы): | Волковицкий Всеволод Романович (RU), Любин Леонид Яковлевич (RU), Степаненко Владимир Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Звезда" имени академика Г.И. Северина" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-07-05 публикация патента:
20.07.2014 |
Изобретение относится к управляемым агрегатам заправки летательных аппаратов топливом в полете. При стабилизации конуса в трех перпендикулярных осях симметрии конуса направлениях выдуваются струи, интенсивность которых задается как линейная функция скорости и смещения конуса в соответствующем направлении. Для определения которых устанавливают акселерометры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и микропроцессор, который по измеренным акселерометрами ускорениям вычисляет изменяющиеся во времени скорость и перемещение конуса, по которым определяет реактивные силы струй в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, необходимые для коррекции положения конуса и в соответствии со значениями этих сил выдает сигнал на изменение параметров струй. Достигается стабилизация конуса агрегата заправки.
Формула изобретения
Способ стабилизации конуса-датчика агрегата заправки топливом в полете за счет обтекания и выстраивания по потоку узла контактирования, имеющего разрезную юбку в виде парашюта, отличающийся тем, что в трех перпендикулярных осях симметрии конуса-датчика направлениях выдуваются струи, интенсивность которых задается как линейная функция скорости и смещения конуса-датчика в соответствующем направлении, для определения которых устанавливают акселерометры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и микропроцессор, который по измеренным акселерометрами ускорениям вычисляет изменяющиеся во времени скорость и перемещение конуса, по которым определяет реактивные силы струй в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, необходимые для коррекции положения конуса, и в соответствии со значениями этих сил выдает сигнал на изменение параметров струй.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области авиации, в частности к агрегатам дозаправки летательных аппаратов топливом в полете по типу «шланг-конус».
В результате колебаний конуса-датчика агрегата заправки топливом в полете, вызванных турбулентностью потока, возмущениями, вызванными обтеканием самолета-заправщика и заправляемого самолета и колебанием заправочного шланга в возмущенном потоке, возникает усложнение процесса заправки.
Конус-датчик необходимо стабилизировать.
Известен способ стабилизации конуса-датчика агрегата заправки топливом в полете путем применения стабилизирующей аэродинамической юбки (ГОСТ 22488-77; патент US 2769604, приоритет 06.11.1956 г.; патент GB 98/00560, приоритет 04.03.1997 г.).
В этом способе стабилизация конуса-датчика осуществляется за счет обтекания и выстраивания по потоку узла контактирования, имеющего разрезную юбку в виде парашюта, что является недостаточно эффективным. В момент контакта конуса-датчика с приемником топлива требуются дополнительные затраты времени на стыковку, а также затраты сил и энергии летчиков, участвующих в заправке, что повышает психофизиологическую нагрузку на участников процесса.
Задачей изобретения является снижение времени стыковки и упрощение процесса заправки за счет стабилизации положения конуса-датчика до момента контакта его с приемником топлива.
Заявляемый способ заключается в том, что в трех перпендикулярных оси симметрии конуса-датчика направлениях выдуваются струи, интенсивность которых задается как линейная функция скорости и смещения конуса-датчика в соответствующем направлении, для определения которых устанавливаются акселерометры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и микропроцессор, который по измеренным акселерометрами ускорениям вычисляет изменяющиеся во времени скорость и перемещение конуса, по которым определяет реактивные силы струй в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, необходимые для коррекции положения конуса, и в соответствии со значениями этих сил выдает сигнал на изменение параметров струй.
Заявляемый способ иллюстрируется фигурами 1 и 2. Фиг.1 представляет структурную схему способа стабилизации. Фиг.2 представляет схему направления управляющих сигналов. Акселерометры 1 (фиг.1) измеряют ускорения ay и az, значения которых передаются, соответственно, в интеграторы 2, которые вычисляют значения относительных скоростей y1 и z1. Эти значения не равны фактическим скоростям конуса-датчика в направлениях соответствующих осей, так как работа интеграторов начинается в произвольный момент времени, когда начальные значения этих скоростей не известны, и поэтому принимаются равными нулю.
Значения относительных скоростей y1 и z1 передаются, соответственно, в интеграторы 3, которые вычисляют значения относительных смещений Sy1 и Sz1 конуса-датчика вдоль соответствующих осей. Эти смещения не являются отклонениями конуса-датчика от равновесного положения, так как неизвестны ни начальные значения этих смещений в момент начала работы интеграторов, ни начальные скорости.
Значения Sy1 и Sz1 передаются в делители 4, где они делятся на время t, прошедшее с момента начала работы интеграторов 3.
Все элементы схемы начинают работать одновременно, а процессы интегрирования выполняются синхронно в режиме реального времени.
Полученные в делителях 4 значения y и z передаются, соответственно, в двухвходовые сумматоры 5, где они вычитаются, соответственно, из относительных скоростей y1 и z1, а полученные в результате величины y и z стремятся со временем к истинным скоростям поперечных колебаний конуса-датчика в направлениях соответствующих осей, так как начальные скорости, соответствующие началу процесса интегрирования, равны предельным значениям величин - y и z при t .
Величины скоростей y и z передаются в четырехвходовой логический коммутатор 13, управляющий параметрами струй в направлениях осей 1, 2 и 3 (фиг.2).
Кроме того, значения скоростей y и z передаются, соответственно, в интеграторы 6, которые вычисляют значения относительных смещений Sy2 и Sz2 конуса-датчика вдоль соответствующих осей. Эти смещения не равны фактическим отклонениям конуса-датчика от равновесного положения, так как в начале процесса интегрирования неизвестно начальное значение этого отклонения.
Значения Sy2 и Sz2 передаются, соответственно, в интеграторы 7, которые вычисляют значения площадей Fy1 (t) и Fz1(t) между кривыми Sy2(t) и S z2(t) и осями времени t, проведенными из начальных точек Sy2(0)=0 и Sz2(0)=0.
Для определения фактических начальных значений смещений конуса-датчика от равновесного положения вычисляются функции Fy2(t) и Fz2(t), которые при достаточно больших значениях времени t стремятся к истинным значениям площадей между кривыми Sy(t) и Sz(t) и осями времени, проведенными через равновесные значения соответствующих смещений Sy =0 и Sz=0.
Для этого значения функций Fy1(t) и Fz1(t), соответственно, передаются в делители 8, где они делятся на время t, прошедшее с момента начала работы интеграторов. Полученные там значения Sy1=Fy1/t и Sz1=Fz1/t передаются в двухвходовые сумматоры 9, где они вычитаются из значений Sy2 и Sz2 соответственно. Полученные там значения S y3 и Sz3 передаются, соответственно, в интеграторы 10, которые вычисляют значения площадей Fy2(t) и F z2(t). Последние в свою очередь передаются в делители 11, где они 4 делятся на время t, а полученные в результате деления значения Sy2=Fy2/t и Sz2=Fz2/t передаются в двухвходовые сумматоры 12, где они вычитаются из значений Sy3 и Sz3.
Полученные в двухвходовых сумматорах значения Sy(t) и Sz(t) со временем стремятся к истинным значениям смещений конуса-датчика от равновесного положения. Они, так же, как и скорости y(t) и z(t), передаются в четырехвходовой логический коммутатор 13, управляющий параметрами струй.
Этот коммутатор вычисляет реактивные силы струй, необходимые для стабилизации конуса-датчика. Сначала вычисляются силы в направлении осей Oy и Oz по формулам Ty=k y+kSs, Tz=k z+kSsz,
Устройство изменения параметров струи 14 выпускает воздух в направлении оси Oy.
Устройствам 14, 15 и 16 соответствуют силы T1(t), T2(t) и T3(t)(фиг.2).
Степень изменения параметров струй выбирается из условий, обеспечивающих значения соответствующих реактивных сил:
1. если Ty>0 и Tz>0, то Т3=0, T2=Tz/cos( /6)Т1=Ty+Tztg( /6)
2. если Ty>0 и Tz <0, то T2=0, T3=-Tz/cos( /6), T1=Ty-Tztg( /6)
3. если Ty<0, то , ,
T1=0.
Таким образом, заявляемый способ позволяет стабилизировать положение конуса-датчика до момента контакта его с приемником топлива, что ведет к упрощению процесса заправки топливом в полете, сокращению времени заправки и уменьшению психофизиологических затрат летчиков при осуществлении процесса стыковки.
Класс B64D39/00 Заправка топливом в полете