Пристрій для стабілізації руху літального апарата відносно потоку

Пристрій для стабілізації літального апарата відносно набігаючого потоку, що включає покажчик потоку у вигляді симетричної крилоподібної аеродинамічної поверхні, встановленої на апараті за допомогою поперечної осі обертання покажчика потоку і перпендикулярної до неї осі обертання, установленої в напрямку повздовжньої осі літального апарата, який відрізняється тим, що на покажчику потоку встановлений датчик кутової швидкості, причому так, що його вісь чутливості орієнтована перпендикулярно до площини симетрії покажчика потоку. (19) (21) a200707635 (22) 06.07.2007 (24) 10.08.2009 (46) 10.08.2009, Бюл.№ 15, 2009 р. (72) ДРОНЬ МИКОЛА МИХАЙЛОВИЧ, ХОРОЛЬСЬКИЙ ПЕТРО ГЕОРГІЙОВИЧ (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ОЛЕСЯ ГОНЧАРА (56) US, патент №6064923, B64C 13/16, 16.05.2000. UA патент №70873 A, F42B 15/00, B64G 1/00, публ. 15.10.2004. 3 регуляторів потрібно знання похідної від αn, тобто άп. Його можна отримати диференціюванням αn по даним пристрою [7]. Але така операція значно підсилює шуми і зумовлює погану точність отриманих таким чином даних, тому її намагаються не використовувати. В основу винаходу поставлена задача розробки пристрою для стабілізації літального апарату відносно набігаючого потоку мінімальної складності і підвищеної точності з використанням прямих вимірювань кутових параметрів. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для стабілізації літального апаратa відносно набігаючого потоку, який включає покажчик потоку у вигляді симетричної крилової аеродинамічної поверхні, встановленої на апараті за допомогою поперечної осі обертання покажчика потоку і перпендикулярної до неї осі обертання, установленої в напрямку повздовжньої осі літального апаратa на покажчику потоку встановлено датчик кутової швидкості, причому так, що його вісь чутливості орієнтована перпендикулярно до площини симетрії покажчика потоку. Суть винаходу продемонстрована на кресленні. На Фіг. зображено вид зверху пристрою для стабілізації ЛА відносно набігаючого потоку за винаходом. Заявлений винахід реалізується таким чином. На Фіг. показаний покажчик потоку (ПК) 1 флюгерного типу, виконаний у вигляді симетричної крилової аеродинамічної поверхні, установленої на поперечній осі 2, з якою кінематично зв'язаний датчик 3 кута відхилення покажчика, що вимірює повний (просторовий) кут атаки αп. Вісь обертання покажчика і його датчик кута відхилення включено в симетричний корпус 4, який встановлено на поздовжній осі (ПО) 5 обертання відносно ЛА 6. З віссю 5 зв'язано датчик 7 кута, що вимірює кут аеродинамічного крену g. В корпусі встановлено датчик кутової швидкості (ДКШ) 8, що вимірює кутову швидкість відносно осі чутливості 9, перпендикулярної до площини симетрії покажчика потоку (тобто паралельно поперечній осі 2). При попаданні пристрою, що заявляється, в набігаючий потік (НП) ПК 1 орієнтує корпус 4 в площині просторового кута атаки завдяки його обертанню навколо ПО 5, а сам ПК 1 завдяки поперечній осі 2 відхиляється відносно корпусу 4 на просторовий кут атаки αn. Тобто покажчик потоку 1 є нерухомим відносно НП при всіх змінах його напрямку (з точністю до динаміки руху). Тоді як корпус 4 пристрою, в разі установки його в статиці поздовжньою віссю 5 паралельно поздовжній осі ЛА 6, відслідковує тільки площину просторового кута атаки. Оскільки ПК 1 обертається навколо корпусу 4 завдяки поперечній осі 2 і сам нерухомий відносно потоку, а ПО ЛА 6 і ПО 5 корпусу 4, в свою чергу, зберігають в русі свою паралельність (на Фіг. співпадають) і взаємну нерухомість, то 87721 4 корпус 4 обертається навколо поперечної осі 2 ПК 1, який відслідковує напрямок НП, з кутовою швидкістю άп. ДКШ 8, встановлений за винаходом на корпусі 4, вимірює його кутову швидкість відносно НП. Встановлення ДКШ 8 віссю чутливості перпендикулярно ітощині симетрії корпусу 4, тобто паралельно поперечній осі 2 ПК 1, забезпечує вимірювання саме άπ. Сигнал ап знімають з датчика 3 кута відхилення ПК 1. Сигнал άп знімають з ДКШ 8. Одночасне вимірювання двох параметрів кутового руху ЛА відносно набігаючого потоку - αп та άп дозволяє підвищити точність керування апаратом за допомогою законів керування, що включають першу похідну від кута атаки, наприклад, ПДрегулятора: u=аαп×αп+аάп×άп, де u сигнал керування; аαп, аάп - коефіцієнти закону управлінця; t -час. Пряме вимірювання άп забезпечує точність, відповідну до класу приладної точності датчика кутової швидкості, і не призводить до збільшення похибок, яке властиве операції диференціювання. Завдяки прямому вимірюванню виключається потреба, щонайменше, в складних системах фільтрації та ідентифікації, причому вказані системи не гарантують високої точності визначення вказаного параметру. Таким чином вирішена поставлена задача розробки пристрою для стабілізації літального апарата відносно набігаючого потоку мінімальної складності і підвищеної точності. Джерела інформації 1. Пат. США №4026498, НПК 73-188,1979. 2. Пат. 2195415 Росія МКИ7 В64С13/18, G01P5/00, 2002. 3. Петров Б. Н., Крымов А. Б. Измерение углов атаки и скольжения с помощью моделей распределения давления на сферической лобовой поверхности // Известия вузов. Приборостроение. 1973. - №12. - С.5-9. 4. Пат. Великобританія 2275902 Α1Β64Д43/02. Авиационное устройство для расчета компенсированного угла атаки и рыскания для предупреждения срыва потока // Изобретения стран мира, 1996. - Вып.33 - №7. - С.5. 5. Оптимизация изделий ракетно-космической техники на основе совместного исследования процессов управления движением проектируемых объектов и нагружения их конструкций на атмосферном участке траекторий / В. Г. Динеев, А. Э. Колозезный, Э. А. Колозезный, В. А. Наумов, Η. Μ. Сергеев, В. Н. Чихарев / Космонавтика и ракетостроение. - 1997. - №10. С.76-87. 6. Определение углов атаки и скольжения по сигналам акселерометров, установленных на борту летательных аппаратов // Известия вузов. Приборостроение. - 1975. - №3. - С.62-67. 7. А. с. СРСР №728491, МПК3 G01Ρ13/00,1980. 5 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 87721 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601