Về một phương pháp tính toán thiết kế máy lái tên lửa tầm gần

Bài báo trình bày phương pháp tính toán thiết kế theo mẫu máy lái tên lửa có điều khiển tầm gần kiểu tên lửa chống tăng B72. Trên cơ sở khai thác khảo sát mẫu thực máy lái, tài liệu hướng dẫn sử dụng, thiết lập tài liệu thiết kế sơ bộ; tiến hành một số thực nghiệm và xây dựng mô hình động lực học, thực hiện tính toán, khảo sát, từ đó xác định các vùng tham số kết cấu và động lực học để đạt được chỉ tiêu độ trễ chấp hành tín hiệu điều khiển nhỏ nhất và một số chỉ tiêu khác của máy lái tên lửa B72.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Về một phương pháp tính toán thiết kế máy lái tên lửa tầm gần Cơ học & Điều khiển thiết bị bay VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY LÁI TÊN LỬA TẦM GẦN Lê Quang Sỹ*, Phạm Thiện Hân, Lê Trung Hiếu, Đỗ Mạnh Tùng, Lê Quang Thương, Đỗ Tiến Cần, Trần Mạnh Tuân Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp tính toán thiết kế theo mẫu máy lái tên lửa có điều khiển tầm gần kiểu tên lửa chống tăng B72. Trên cơ sở khai thác khảo sát mẫu thực máy lái, tài liệu hướng dẫn sử dụng, thiết lập tài liệu thiết kế sơ bộ; tiến hành một số thực nghiệm và xây dựng mô hình động lực học, thực hiện tính toán, khảo sát, từ đó xác định các vùng tham số kết cấu và động lực học để đạt được chỉ tiêu độ trễ chấp hành tín hiệu điều khiển nhỏ nhất và một số chỉ tiêu khác của máy lái tên lửa B72. Sử dụng kết quả khảo sát trên đây để kiểm nghiệm chính xác hóa thông số của bộ tài liệu thiết kế, định hướng chế thử và thử nghiệm. Từ khóa: Máy lái tên lửa điều khiển một kênh, Tên lửa B72, Độ trễ. 1. MỞ ĐẦU Máy lái tên lửa chống tăng B72 là bộ truyền động chấp hành tín hiệu điều khiển dạng xung điện áp từ đài điều khiển mặt đất, qua mạch điều khiển của khối thiết bị điều khiển trên quả đạn đưa đến thành quy luật lật loa phụt động cơ hành trình để lái tên lửa theo lệnh điều khiển [1], [2], [3], [7]. Máy lái là sản phẩm cơ khí chính xác, cũng như các bộ phận cấu thành quan trọng khác của tên lửa, nó được tính toán thiết kế, chế tạo, thử nghiệm theo một quy trình chặt chẽ, khoa học. Mặt khác, máy lái làm việc trong môi trường nhiệt độ cao vì vậy nó được chế tạo từ những vật liệu đặc chủng với công nghệ chế tạo đặc thù có độ chính xác cao để đảm bảo tính năng làm việc yêu cầu. Việc thiết kế theo mẫu ngoài việc nghiên cứu, tìm hiểu kết cấu, vật liệu, công nghệ chế tạo của mẫu cần thực hiện tính toán, khảo sát động lực học (ĐLH), xác định miền thay đổi hợp lý các thông số kết cấu, điều khiển, khí động lực, động học, ĐLH,... để đạt được chỉ tiêu độ trễ chấp hành tín hiệu điều khiển nhỏ nhất và một số chỉ tiêu khác của máy lái tên lửa B72. Sử dụng kết quả khảo sát trên đây so sánh, kiểm nghiệm các thông số của mẫu để chính xác hóa bộ tài liệu thiết kế, định hướng chế thử và thử nghiệm. Trong phạm vi bài báo, nhóm tác giả xây dựng mô hình toán và khảo sát ĐLH máy lái tên lửa B72, trên cơ sở đó khảo sát ảnh hưởng và luận giải xác định miền thay đổi hợp lý của các thông số kết cấu động học, ĐLH (ví dụ: đường kính con trượt trên trục van điều khiển dv, đường kính piston dp, độ cứng lò xo đĩa Cv, điện áp xung điều khiển U,…) đến độ trễ  chấp hành tín hiệu điều khiển máy lái và đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật khác của máy lái. Nguyên lý kết cấu, hoạt động máy lái tên lửa B72 đã được trình bày tại [2], [3], [7]. 2. MÔ HÌNH TOÁN VÀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY LÁI TÊN LỬA B72 2.1. Phương pháp xây dựng mô hình toán động lực học máy lái tên lửa B72 Mô hình toán ĐLH máy lái tên lửa B72 được xây dựng cho một chu kỳ làm việc của máy lái kể từ thời điểm quy luật tín hiệu điều khiển đảo cực (U1 =Udk0 206 L. Q. Sỹ, P. T. Hân, ..., “Về một phương pháp… tên lửa tầm gần.” Nghiên cứu khoa học công nghệ và U2=0 Udk) cho đến khi các đặc trưng ĐLH trong máy lái đạt giá trị ổn lập được chia thành 5 giai đoạn liên tục [2], [3], [6]. Các giai đoạn được mô tả bởi một hệ phương trình vi phân liên tục riêng biệt cùng các biểu thức xác định các tham số trong hệ trình vi phân đó, chúng được gọi là mô hình toán ĐLH máy lái. 2.1.1. Các giả thiết cơ bản - Coi trục van điều khiển là chất điểm có khối lượng mv, quy luật chuyển động của nó là quy luật chuyển động xv = xv(t) của tâm khối trục van Ov trùng với tâm hình học của trục van điều khiển, vị trí ban đầu Ov trùng với gốc OI của hệ tọa độ van điều khiển, các thành phần lực tác dụng lên trục van điều khiển quy đổi tác dụng lên Ov. Tương tự, coi piston là chất điểm có khối lượng mp, quy luật chuyển động xp = xp(t) của tâm khối Op trùng với tâm hình học của piston, vị trí ban đầu Op trùng với gốc OII của hệ tọa độ xilanh, các thành phần lực tác dụng lên piston quy đổi tác dụng lên Op. - Khi chịu tác dụng lực, ngoài lò xo đĩa biến dạng trong vùng đàn hồi tạo ra lực phản hồi dương tác dụng lên trục van điều khiển, các chi tiết còn lại của máy lái là cứng tuyệt đối, không có sự biến dạng, dãn nở do áp suất pi, nhiệt độ Ti chất khí công tác trong các khoang (i = 1,2 là chỉ số các khoang công tác máy lái). - Máy lái (bao gồm trục van điều khiển và piston) chuyển động với vận tốc tên lửa trong giai đoạn tên lửa bay hành trình với vận tốc chuyển động tịnh tiến vtl không đổi và vận tốc chuyển động quay tl xung quanh trục dọc tên lửa ổn định, hai chuyển động với vtl và tl của tên lửa chỉ gây ra lực ly tâm đối với trục van điều khiển và piston. - Giả thiết nhiên liệu rắn (NLR) trong động cơ cháy ổn định, định diện, cung cấp sản phẩm khí cháy liên tục cho máy lái hoạt động trong quá trình chấp hành tín hiệu điều khiển với áp suất pn = const và nhiệt độ Tn = const ở cửa vào máy lái. Khí cháy NLR vào máy lái không có hạt làm kẹt hoặc tăng ma sát chuyển động của trục van điều khiển và piston. - Không có sự trao đổi nhiệt giữa chất khí công tác với thành vỏ máy lái trong một chu kỳ làm việc máy lái. - Không có tổn thất từ thông trong rơ-le điện-từ của bộ chuyển đổi tín hiệu điện – cơ. - Trục van và piston đứng yên khi chúng chuyển động hết hành trình xv = lv, xp = lp. 2.1.2. Xây dựng hệ các phương trình cho mô hình toán ĐLH máy lái tên lửa B72 Với các giả thiết cơ bản nêu trên [2], tách máy lái thành 3 phần tử chuyển động: trục van điều khiển, piston và loa phụt, tuy nhiên, các tham số động học và ĐLH của loa phụt được quy đổi, dời chuyển và biểu diễn thông qua các tham số trên trục dọc piston. Đặt lực như mô tả trên hình 1, xây dựng phương trình chuyển động của trục van điều khiển và piston cùng ...