Технічні науки науки / 9. Авиация и космонавтика

К.т.н. Шибецький В.Ю., Воробйова О.В.

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Похибки інерціальної апаратури при екстремальній експлуатації літальних апаратів

Робота присвячена побудові на літальному апараті жорстко з ним зв’язаної триортогональної системи координат за допомогою тривісної гіростабілізованої платформи, чутливими елементами якої слугують двостепеневі гіроскопи з рідинностатичним підвісом. Аналізується ступінь впливу дифракційних явищ на підвіс гіроскопа, шляхом окреслення координатних функцій поплавкового підвісу. Визначаються Ейлерові сили інерції, які породжуються пружно-напруженим станом підвісу, і окреслюють додаткові похибки інерціальних сенсорів в експлуатаційних умовах.

Аналітично звукову хвилю будемо представляти у вигляді рівняння звукового тиску Р. З часовою і просторовою складовими розвитку.

При взаємодії з акустичним випромінюванням в підвісі гіроскопа генеруються пружні переміщення поверхні, конфігурація (форма) яких залежить як від структури так і від форми акустичного впливу. Координатні функції збуреного стану поверхні підвісу гіроскопа окреслюються наступними залежностями:

- у випадку циклічно деформуємого стану для плоскої хвилі для дифузного поля.

- у випадку осенесиметричного деформуємого стану для плоскої хвилі для дифузного поля.

де - координатна функція, яка характеризує коливання вздовж протяжності;

- вздовж праралелі;

- в радіальному напрямку в площині шпангоута.

Дифузне поле обране як більш адекватне реаліям гіперзвукового польоту, коли має місце рівновирогідне падіння пройдешньої хвилі по всім кутам падіння. Чисельний аналіз дозволив з’ясувати стан поверхні поплавкового підвісу в дифузному полі. На відео вказані пружні переміщення бічної поверхні в дифузному полі.

Як було раніше зазначено при постановці задачі, аналіз похибок інерціальних сенсорів гіростабілізованої платформи (ГСП) на базі двостепеневого гіроскопа класу ДУСУ з рідинностатичним підвісом ми будемо здійснювати з позицій одночасної сумарної дії на гіроскоп тільки двох збурюючих чинників - кінематичного (кутовий рух ЛА) і силового (N-хвиля). Виникаючі внаслідок цього тривимірні хвильові процеси за наявної хитавиці фюзеляжу і акустичного випромінювання високого рівня породжують Ейлерові сили інерції, які впливають на поплавковий підвіс у вигляді моментів сил інерції Коріоліса, створюючи пружно-напружений стан поплавка, що сприймається гіроскопом за вхідну величину, вдійсності будучи хибною.

Так при циркуляції поверхня поплавка здійснює складний рух. Таким чином, пружні переміщення поверхні вздовж протяжності, вздовж паралелі і в площині шпангоута породжують збурюючі моменти.

На тривісній хитавиці її складові взаємодіють з акустичною вібрацією

З’ясувалося, що поздовжна вібрація поплавка формує дві з трьох складові хибної кутової швидкості і , які напрямлені по вхідній осі приладу і на яку реагує прилад, а акустична вібрація в радіальному напрямку в площині шпангоута ще одну складову .

В свою чергу колові переміщення не формують хибну кутову швидкість.

Таким чином, хибна кутова швидкість дорівнює сумі трьох складових: і , як наслідок акустичної вібрації вздовж протяжності поплавка та як акустична вібрація в площині шпангоута.

Приймаючи до уваги наджорсткі умови експлуатації гіперзвукових літальних апаратів необхідно визначитися зі стратегією вирішення проблем підвищення точності пілотажно-навігаційного обладнання. В приладобудуванні взагалі, і в гіроскопії зокрема, існують різні способи підвищення точності, це конструктивно-технологічні, схемні, компенсаційні, автокомпенсаційні та багато інші. Деякі з них суттєво підвищують точність, але при цьому погіршують масо-габаритні характеристики. В кожному конкретному випадку доводиться вирішувати, що важливіше: високоточність, або неприпустимість збільшення масо-габаритних характеристик. В дисертації обраний конструкційно-технологічний спосіб як найбільш простий з точки зору технічної реалізації і при цьому в багатьох випадках не менш ефективний. Застосовуючи цей спосіб відносно поплавкового гіроскопа, і з урахуванням того, що найбільш уразливою частиною гіроскопа є поплавок, напрошується рішення перейти від поверхні поплавка з нульовою гаусовою кривизною, у вигляді класичного колового циліндра, до поверхні з ненульовою гаусовою кривизною, угнутої, катеноїдної форми, або опуклої, бочкоподібний підвіс. Остаточною метою цього способу є наявне суттєве зменшення похибки вимірювань в натурних умовах гіперзвукового руху.