13. Математичні моделі гідравлічних сервомеханізмів ракетно-космічної техніки

Анотація: Як кінцева виконавча ланка систем керування ракет гідравлічний привід є водночас основним джерелом різних нелінійних залежностей у динамічній схемі ракет, наявність яких значно ускладнює теоретичний аналіз їх динаміки і синтез систем керування. Потрібна точність і складність математичних моделей гідравлічних сервомеханізмів неоднакові для різних стадій проектування керованих ракет. Розглянуто найпростіші моделі гідравлічних сервоприводів, призначені для розрахунків керованості ракет і визначення вимог до швидкісних і силових характеристик приводів. Для розрахунків областей стійкості ракет, а також для оцінювання власної стійкості сервоприводів застосовують лінеаризовану математичну модель гідравлічного сервопривода, у якій враховано найважливіші параметри, що впливають на стійкість як самого сервопривода, так і ракети: жорсткість робочої рідини, жорсткість пружної підвіски приводу і керуючого органа, крутість механічної характеристики приводу в області малих керуючих сигналів, яку, як показав аналіз повної математичної моделі, обумовлено лише розмірами початкових осьових зазорів робочих щілин золотника. Повна математична модель, побудована на основі точних розрахунків балансу витрати рідини через робочі щілини золотника, дає змогу вже на стадії проектування визначити значення усіх найважливіших статичних і динамічних характеристик майбутнього гідроприводу, обрати оптимальні характеристики золотників, зважаючи на заданий ступінь стійкості і швидкодію сервопривода, і провести «чистове» моделювання польоту ракети на комплексних стендах систем керування без використання реальних приводів і навантажувальних стендів. Вона коректна й універсальна для всіх стадій проектування і відпрацювання ракет і їх систем керування. З використанням цієї математичної моделі було розроблено потужні приводи ряду міжконтинентальних балістичних ракет з хитною головною частиною і приводи маршових двигунів першого ступеня ракети-носія «Зеніт». Результати їх випробувань окремо й у складі ракет практично повністю відповідають даним теоретичних розрахунків.