Файл: Г. В. Рудианов устройство и эксплуатация пзрк 9К38 Боевые средства пзрк 9К38.pdf

60
ной или положительной полярности элемент «запоминает» знак полярности до очередного изменения полярности напряжения.
Напряжение с выхода элемента с петлей гистерезиса поступает на ключ 4 и при наличии сигнала со схемы задержки открывает ее. Одновременно сиг- нал схемы задержки открывает схему И (ключ 2), через которую сигнал с катушки пеленга поступает на сумматор, увеличивая величину управляющей команды. Если угол пеленга не превышает φ
зад
, либо интервал времени после старта превысил , то сигнал с катушки пеленга на сумматор не поступает.
Формирователь команд управления рулями предназначен для преобразо- вания сигнала ошибки с частоты вращения гироскопа на частоту вращения
ЗУР.
Сигнал с выхода сумматора, представляющий собой сумму сигналов ди- намического ограничителя, схемы смещения и схемы управления полетом на начальном участке, действующий на частоте вращения ротора гироскопа f
г
, поступает наФД формирователя команд управления рулями. На второй вход
ФД поступает опорной напряжение с катушки ГОН. Поскольку ось катушки
ГОН перпендикулярна оси ракеты, то при вращении ротора гироскопа и встречного вращения ракеты сигнал, наводимый в катушке ГОН, действует на суммарной частоте f
оп
= f
г
+ f
р
. В результате перемножения сигналов фазо- вым детектором на его выходе образуются два сигнала: один – на частоте вращения ракеты f
р
, второй – на частоте 2f
г
+ f
р
. Для выделения сигнала на частоте вращения ракеты служит фильтр, который подавляет высокочастот- ную составляющую сигнала с ФД. Сигнал на частоте вращения ракеты f
р по- ступает на сумматор, где суммируется с сигналом с генератора линеариза- ции. Сигнал линеаризации представляет собой синусоидальный сигнал, име- ющий постоянную амплитуду, и частоту, равную удвоенной частоте враще- ния ракеты.
u
к
F
у
а
б
Рис. 9. Зависимость управляющей силы от команды управления:
а – при использовании метода линеаризации; б – без использования метода линеаризации
При использовании метода линеаризации зависимость управляющей си- лы от команды управления принимает линейный вид.

61 2.5. АВТОПИЛОТ
1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО АВТОПИЛОТА
В одноканальных ЗУР при резких перебросах рулей из одного крайнего положения в другое могут возникать возмущения, приводящие к колебаниям корпуса ракеты относительно центра масс с недопустимо большими угловы- ми скоростями. Для демпфирования этих колебаний вводится система стаби- лизации с датчиком угловой скорости (ДУС).
Автопилот (АП) является частью бортовой аппаратуры управления поле- том ракеты и предназначен для отработки сигнала наведения с выхода УВК
(с помощью одноканального релейного рулевого привода) и демпфирования колебаний ракеты относительно продольной оси.
АП представляет собой одноканальную систему автоматического управ- ления, задающим воздействием для которой является сигнал управления с выхода УВК, а объектом управления – рули ракеты, работающие в релейном режиме.
Задачей автопилота является вывод ракеты в упреждённую точку встречи с целью по траектории, обеспечивающей отсутствие угловой скорости линии визирования (реализация метода пропорционального сближения). В данном случае наличие угловой скорости линии визирования является ошибкой наведения (параметром управления), которую автопилот должен свести к нулю.
В состав автопилота входят:
 усилитель-ограничитель;
 усилитель мощности;
 рулевая машинка;
 датчик угловых скоростей (ДУС);
 усилитель сигналов ДУС;
 дестабилизаторы.

62
Сигнал команды из УВК
Усилитель- ограничитель
Усилитель мощности
Рулевая машинка
ДУС с усилителем ракета
Рис. 1. Структурная схема автопилота
Рис. 2. Размещение АП в рулевом отсеке:
1 – датчик угловых скоростей; 2 – дестабилизатор; 3 – рули
Сигнал управления с фильтра УВК подается на усилитель-ограничитель автопилота (АП). Ограничение необходимо для преобразование сигнала из гармонической форму в прямоугольную. На второй вход усилителя- ограничителя поступает сигнал отрицательной обратной связи с усилителя датчика угловой скорости (ДУС), действующий на частоте вращения ракеты
f
р
Датчик угловой скорости (ДУС) предназначен для формирования элек- трического сигнала, пропорционального угловой скорости ракеты относи- тельно ее поперечных осей. Этот сигнал представляет собой сигнал перемен- ного тока на частоте вращения ракеты, амплитуда которого пропорциональна модулю вектора угловой скорости колебаний ракеты, а фаза характеризует плоскость колебаний.
В результате суммирования данных сигналов образуется сигнал управле- ния, гасящий колебания корпуса ракеты. С выхода усилителя-ограничителя сигнал поступает на усилитель мощности, нагрузкой которого являются об- мотки рулевой машинки (РМ).

63
Рулевая машинка предназначена для аэродинамического управления ра- кетой в полете. Одновременно РМ служит распределительным устройством для газодинамического управления ракетой на начальном участке ее полета, когда аэродинамические рули еще не эффективны.
Дестабилизаторы предназначены для обеспечения требуемых устойчиво- сти и располагаемых перегрузок и создания дополнительного крутящего мо- мента относительно продольной оси ракеты. При нахождении ракеты в трубе пластины дестабилизаторов находятся в сложенном состоянии; после вылета ракеты из трубы они фиксируются в откинутом состоянии и имеют постоян- ный угол наклона относительно продольной оси ракеты около 1,5°.

64
При наличии колебаний ракеты относительно ее поперечных осей проис- ходит перемещение рамки в магнитном поле. Наводимая в обмотках рамки
ЭДС пропорциональна угловой скорости колебаний ракеты. Частота сигнала равна частоте вращения ракеты относительно продольной оси, амплитуда сигнала соответствует амплитуде колебаний ракеты, а фаза – направлению вектора угловой скорости колебаний ракеты.
Синусоидальный сигнал, снимаемый с контактов 1-2 сигнальной обмотки
ДУС, подается на усилитель. Для успокоения колебаний рамки служит демпфирующая обмотка, на контакты 3-4 которой подается часть усиленного сигнала. При этом в демпфирующей обмотке образуется ток. Данный ток вызывает появление силы, противодействующей колебаниям рамки.
t
u(t)
0°
90°
180°
270°
360°
б)
а)
Рис. 4. Формирование сигнала в зависимости от положения рамки:
а – вид сигнала ДУС; б – положение рамки
1 3
4 2
yy
z
х
5
Рис. 5. Датчик угловой скорости ЗУР 9М39:
1 – рамка; 2 – полуось; 3 – магнит; 4 – башмак; 5 – кожух

65
При появлении продольных колебаний в результате воздействия ускоре- ний на маятник ДУС происходит отклонение маятника на углы, пропорцио- нальные угловой скорости колебания ракеты на частоте вращения ракеты вокруг продольной оси. Эти колебания маятника вызывают появление напряжения на обмотке ДУС. Данное напряжение усиливается и подается на усилитель-ограничитель для суммирования с сигналом команды из УВК.
Дестабилизаторы предназначены для создания дополнительного крутя- щего момента относительно продольной оси ракеты. При нахождении ракеты в трубе пластины дестабилизаторов находятся в сложенном состоянии; после вылета ракеты из трубы они фиксируются в откинутом состоянии и имеют постоянный угол наклона относительно продольной оси ракеты 1,5°.
Принцип работы автопилота
Выходной сигнал фильтра УВК подается на усилитель-ограничитель ав- топилота (АП), который имеет большой коэффициент усиления. На второй вход усилителя-ограничителя поступает сигнал отрицательной обратной свя- зи с усилителя датчика угловой скорости (ДУС), действующий на частоте вращения ракеты. На усилителе-ограничителе производится ограничение сигнала по амплитуде (преобразование в прямоугольные импульсы) и вычи- тание из управляющего сигнала. При этом суммарный управляющий сигнал меняет знак, что приводит к появлению управляющей силы, противополож- ной направлению колебательного движения, и в результате − к уменьшению амплитуды колебаний ракеты.
На рис. 5 показан пример формирования суммарного управляющего сиг- нала. УВК формирует сигнал, обеспечивающий возникновение управляющей силы. На рис. 5, а показан результирующий сигнал с выхода УВК. Он явля- ется суммой сигнала линеаризации и сигнала на частоте вращения ракеты.
При отсутствии сигнала ДУС сигнал с выхода ограничителя показан на рис.
5, в. Как видно, длительность импульсов не одинакова, следовательно, за оборот ракеты возникает управляющая сила, заставляющая ракету изменить свое положение. При наличии сигнала ДУС и суммировании его с управля- ющим сигналом (рис. 5, б) ограничитель формирует сигнал, показанный на рис. 5, г. Как видно, длительность импульсов изменилась, что обеспечивает изменение величины управляющей силы.
В приведенном примере фазы управляющего сигнала на частоте враще- ния ракеты и сигнала ДУС равны. Если фазы данных сигналов будут различ- ны, то, очевидно, управляющая сила изменит направление.

66
а)
ω
р
t
б)
π
2π
в)
ω
р
t
π
3π/2 2π
ω
р
t
π
3π/2 2π
3π/2
u(t)
u1 x
( )
u2 x
( )
u x
( )
x
π/2
ω
р
t
π/2
π/2
π
3π/2 2π
π/2
г)
sin x
(
)
x uîãð x
( )
x uîãð x
( )
x
1
2
3
Рис. 6. Формирование суммарного управляющего сигнала:
а – сигнал с выхода УВК (1 – сигнал линеаризации; 2 – сигнал на частоте враще- ния ракеты; 3 – результирующий сигнал); б − сигнал с выхода ДУС; в − управ- ляющий сигнал при нулевом сигнале ДУС; г – сигнал при наличии сигнала ДУС
С усилителя-ограничителя сигнал поступает на усилитель мощности, нагрузкой которого являются обмотки рулевой машинки (РМ).
Рулевая машинка
Рулевая машинка служит для аэродинамического управления ракетой в поле- те. РМ одновременно служит распределительным устройством для газодинами- ческого управления ракетой на начальном участке ее полета, когда аэродинами- ческие рули еще не эффективны. РМ является газовым усилителем управляю- щих электрических сигналов, вырабатываемых УВК.
Рулевая машинка обеспечивает поворот рулей на угол 15° от среднего по- ложения при перемещении поршня в цилиндре влево или вправо до упора (ре- лейный режим).
Рулевая машина (РМ) состоит из обоймы, в приливах которой располо- жены рабочий цилиндр с поршнем и фильтр тонкой очистки пороховых га- зов. В обойму запрессован корпус с золотниковым распределителем. В кор- пусе также размещены две катушки электромагнитов. Обойма имеет две

67
проушины, в которых на подшипниках расположена стойка с пружинами
(рессорой) и с напрессованным на нее поводком.
В пазах поводка и стойки расположены рули, которые в полёте удержи- ваются в раскрытом положении стопорами и пружинами. В приливе обоймы, между проушинами, размещается газораспределительная втулка, жёстко за- крепленная с помощью фиксатора на стойке. На втулке имеется паз с отсеч- ными кромками для подвода газа, поступающего от ПУД к каналам и соплам.
Рис. 7. Рулевая машинка в разрезе:
1 − рабочий цилиндр; 2 − катушки электромагнитов; 3 − золотниковый распре- делитель; 4 − корпус; 5 — обойма; 6 — фильтр; 7 — сопла; 8 — рули; 9 — пово- док; 10 — поршень
РМ работает от газов ПАД, которые по трубе через фильтр тонкой очист- ки поступают к золотнику и от него по каналам в кольцах, корпусе и обойме под поршень.
Управляющие сигналы с ОГСН поступают поочерёдно в катушки элек- тромагнитов РМ. При прохождении тока через правую катушку электромаг- нита якорь с золотником притягивается в сторону этого электромагнита и открывает проход газа в левую полость рабочего цилиндра под поршень. Под давлением газа поршень перемещается в крайнее правое положение до упора в крышку. Перемещаясь, поршень увлекает за собой выступ поводка и пово- рачивает поводок и стойку, а вместе с ними и рули в крайнее положение.
Одновременно поворачивается и газораспределительная втулка, при этом от- сечённая кромка открывает доступ газа от ПУД через канал к соответствующему соплу.
При прохождении тока через левую катушку электромагнита поршень пере- мещается в другое крайнее положение.
В момент переключения тока в катушках, когда усилие, создаваемое порохо- выми газами, превышает силу притяжения электромагнита, золотник под дей-

68
ствием силы от пороховых газов перемещается, причём перемещение золотника начинается раньше, чем происходит нарастание тока в другой катушке, что по- вышает быстродействие РМ.
u
бр
u
бр
Выход газа
Выход газа
Подвод газа
1
2
3
4
5
6
7
Газы от
ПУД
8
9
Рис. 8. Устройство рулевой машинки:
1, 2 – левый и правый электромагниты; 3 – якорь; 4 – золотник; 5 – поршень; 6 – цилиндр; 7 – выточка поршня; 8 – руль; 9 – сопло
В состав машинки входят также рули. Руль представляет пластину, изготов- ленную из стали. Когда ракета находится в пусковой трубе, рули сложены в со- ответствующие щели, при этом один из рулей размыкает размыкатель розетки.
После выхода ракеты из трубы, рули под действием пружин через стопоры и центробежных сил раскрываются. Стопоры под действием пружин выходят наружу и надежно фиксируют рули в раскрытом положении в полете; форма рулей выбрана таким образом, чтобы избежать отрывов потока и обеспечить на руле такие шарнирные моменты, с которыми бы справилась РМ. Аналогично раскрываются дестабилизаторы.
Конструктивно они похожи на рули. Но корпусная часть, в которой размеще- ны пружины и стопоры, крепится на обойме РМ. В нераскрытом состоянии де- стабилизаторы уложены в углубление на корпусе РО. Стопоры утоплены. После выхода ракеты из трубы дестабилизаторы также под действием пружин и цен- тробежных сил раскрываются. Стопоры под действием пружин выходят из кор- пуса и фиксируют дестабилизаторы в раскрытом положении в течение всего по- лета ракеты.

69
1
Подвод газа от ПУД
2
3
3
Рис. 9. Распределитель газа:
1 – стойка рулей; 2 – распределительная втулка; 3 – выходные сопла
Командные сигналы с усилителя мощности АП поступают поочередно на катушки электромагнитов РМ.
Одновременно со стойкой рулей поворачивается и газораспределительная втулка, при этом отсечная кромка открывает доступ газа от ПУД к соответ- ствующему соплу для газодинамического управления ракетой на начальном участке полета.
2.6. РУЛЕВОЙ ОТСЕК
Назначение, состав рулевого отсека
Рулевой отсек (РО) предназначен для создания управляющей силы по сигналам, поступающим из УВК.
В корпусе рулевого отсека размещены:
 рулевая машинка с рулями;
 бортовой источник питания (БИП), состоящий из турбогенератора и ста- билизатора-выпрямителя;
 датчик угловых скоростей (ДУС) с усилителем;
 пороховой аккумулятор давления (ПАД);
 пороховой управляющий двигатель (ПУД);
 розетка бортразъема;
 дестабилизатор.
Чертеж рулевого отсека показан на рис. 1.