Управление вектором тяги жидкостного ракетного двигателя космической ступени ракеты-носителя при возникновении массовой асимметрии

Abstract

Сообщаются результаты разработки и исследования системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя с целью управления космической ступенью ракеты-носителя типа «Циклон-4М» при возникновении массовой асимметрии. В статье предложены новые конструктивно-компоновочные схемы бифункциональных систем управления вектором тяги, основанных на совместном использовании механической (качание двигателя, установленного в карданном подвесе) и газодинамической (несимметричный вдув в сверхзвуковую часть сопла генераторного газа, отработанного на турбине) систем управления вектором тяги. Рассмотрены физические основы создания управляющих усилий, особенности алгоритмов управления вектором тяги и движением ступени. Показано, что применение бифункциональных систем управления вектором тяги позволяет существенно расширить диапазон регулирования вектора тяги при сохранении высокого динамического качества управления полетом ступени и ее энергомассовых и габаритных характеристик.

Повідомляються результати розробки і дослідження системи управління вектором тяги рідинного ракетного двигуна з метою управління космічним ступенем ракети-носія типу "Циклон-4М" при виникненні масової асиметрії. В статті запропоновані нові конструктивно-компонувальні схеми біфункціональних систем управління вектором тяги, які основані на спільному використанні механічної (качання двигуна, який встановлено в карданному підвісі) і газодинамічної (несиметричний вдув в надзвукову частину сопла генераторного газу, відпрацьованого на турбіні) систем управління вектором тяги. Розглянуті фізичні основи створення керуючих зусиль, особливості алгоритмів управління вектором тяги та рухом ступеня. Показано, що застосування біфункціональних систем управління вектором тяги дозволяє істотно розширити діапазон регулювання вектора тяги при збереженні високої динамічної якості управління польотом ступеня і її енергомасових і габаритних характеристик.

The results of the development and studies of the thrust-vector control system for a liquid rocket engine to control a space stage of the launch vehicle of the Cyclone-4M-type in case of mass asymmetry are reported. The paper discusses new structural and general-arrangement diagrams of bifunctional systems of the thrust-vector control, based on combined use of the mechanic (swinging the gimballed engine ) and gas dynamic (asymmetrical injection into the supersonic section of nozzle of the pressurization gas used by the turbine) thrust-vector control systems. Physical fundamentals for creating controlled efforts, special features of algorithms of the thrust-vector control and the stage motion control are examined. It is shown that applications of bifunctional systems of the thrust-vector control allow for significant extending the range of the thrust-vector control on retention of a high dynamic quality of the stage flight control and its power-mass and overall dimensional characteristics.