сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Управление вектором тяги многокамерного жидкостного ракетного двигателя с центральным телом на основе прогнозирующей модели
https://doi.org/10.17586/0021-3454-2026-69-3-211-224
Аннотация
Представлена математическая модель динамических процессов в многокамерном жидкостном ракетном двигателе с центральным телом (ЖРД с ЦТ), описаны математические модели разветвленного трубопровода, камеры сгорания, регулятора расхода и процесса обтекания центрального тела реактивными потоками. Для нестационарных параметров модели предложены выражения с использованием компонент вектора состояний. Численные значения параметров согласуются с результатами термодинамического расчета по уравнениям Навье — Стокса для топливной пары „спирт-кислород“ и геометрическими параметрами макета-демонстратора двигателя. Тяга отдельной камеры и соответствующая ей составляющая взаимодействия с центральным телом выражены как функции от компонент вектора состояний двигателя. Вектор тяги двигателя представлен в виде суммы векторов тяги всех камер с поправкой на взаимодействие газовых потоков с ЦТ. Сформирован вариант управления ЖРД с ЦТ на основе прогнозирующей модели, при этом характеристики управления получены путем численного моделирования.
Ключевые слова
многокамерный жидкостный ракетный двигатель с центральным телом,
управление с прогнозирующими моделями,
управление вектором тяги
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (гос. задание FENU-2024-0004 от 17.01.24).
Об авторе
В. С. Масягин
Южно-Уральский государственный университет
Россия
Россия
Владимир Станиславович Масягин — Южно-Уральский государственный университет, кафедра информационно-измерительной техники; инженер лаборатории „Системы управления летательными аппаратами“
Челябинск
Список литературы
1. Пат. № 237135 U1 РФ, МПК F02K 9/97. Демонстратор многокамерной двигательной установки со сложнопрофилированным охлаждаемым центральным телом, оснащенный механизмом регулирования вектора тяги и осевой компоненты тяги для проведения наземных испытаний / А. О. Шульц, К. А. Бромер, Е. Ю. Сулацкая и др. Заявл. 10.12.2024. Опубл. 11.09.2025.
2. Ваулин С. Д., Хажиахметов С. Д. Жидкостные ракетные двигатели с центральным телом: состояние и перспективы // Изв. вузов. Машиностроение. 2021. № 10. С. 74–83. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-10-74-83.
3. Пешков Р. А., Третьяков П. А. Методика оценки ударно-волнового и акустического нагружения проектируемого ракетного блока, оснащенного двигательной установкой с центральным телом, на этапе посадки // Изв. вузов. Авиационная техника. 2024. № 3. С. 69–76.
4. Derivation and Analysis of a State-Space Model for Transient Control of Liquid-Propellant Rocket Engines / S. Perez-Roca, N. Langlois, J. Marzat et al. // 9th Intern. Conf. on Mechanical and Aerospace Engineering (ICMAE), Budapest, Hungary, 2018. P. 58–67.
5. Бабкин А. И. Основы теории управления ракетными двигательными установками. М.: Машиностроение, 1979. 328 с.
6. Волков Е. Б. Статика и динамика ракетных двигательных установок. Кн. 2. Динамика. М.: Машиностроение, 1978. 320 с.
7. Гликман Б. Ф. Автоматическое регулирование жидкостными ракетными двигателями. М.: Машиностроение, 1989. 296 с.
8. Михайлов В. В., Базаров Б. Г. Дросселируемые жидкостные ракетные двигатели. М.: Машиностроение, 1985. 168 с.
9. Pérez-Roca S. et al. Model-Based Robust Transient Control of Reusable Liquid-Propellant Rocket Engines // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 2021. Vol. 57, N 1. P. 129–144. DOI: 10.1109/TAES.2020.3010668.
10. Волков Е. Б. Статика и динамика ракетных двигательных установок. Кн. 1. Статика. М.: Машиностроение, 1978. 320 с.
11. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. М.: Машиностроение, 1992. 672 с.
12. National Aeronautics and Space Administration. Liquid rocket valve components / NASA. 1973. N NASA/SP-19738094 [Электронный ресурс]: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19740019163/downloads/19740019163.pdf, 30.05.2025.
13. Денисов В. А., Жуков А. В. Математическое моделирование работы шагового двигателя в составе мехатронного модуля компенсации износа режущего инструмента // Изв. Самарского научного центра РАН. 2012. № 6-1.
14. Андриенко А. Я., Иванов В. П. Вопросы теории и практики создания бортовых терминальных систем жидкостных ракет-носителей // Автоматика и телемеханика. 2013. № 3. С. 103–119.
15. Иванов В. П. Терминальное управление движением центра масс и расходованием топлива жидкостных ракет-носителей // Автоматика и телемеханика. 2023. № 10. С. 34–40.
16. A Comparative Research of Control System Design Based on H-Infinity and ALQR for the Liquid Rocket Engine of Variable Thrust / F. Chen, W. Xue, Y. Tang, T. Wang // Intern. Journal Aerospace Engineering. 2023. P. 1–12. DOI: 10.1155/2023/2155528.
17. Беляев Н. М., Уваров Е. И. Расчет и проектирование реактивных систем управления космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1974. 200 с.
18. From linear to nonlinear MPC: bridging the gap via the real-time iteration / S. Gros, M. Zanon, R. Quirynen, A. Bemporad, M. Diehl // Intern. Journal of Control. 2016. Vol. 93. P. 1–19. DOI: 10.1080/00207179.2016.1222553.
Рецензия
Для цитирования:
Масягин В.С. Управление вектором тяги многокамерного жидкостного ракетного двигателя с центральным телом на основе прогнозирующей модели. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2026;69(3):211-224. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2026-69-3-211-224
For citation:
Masyagin V.S. Using a Predictive Model to Control the Thrust Vector of a Multi-Chamber Liquid Rocket Engine with a Central Body. Journal of Instrument Engineering. 2026;69(3):211-224. (In Russ.) https://doi.org/10.17586/0021-3454-2026-69-3-211-224
Просмотров:
102
JATS XML
Послать статью по эл. почте 