КОНУС-ДАТЧИК АГРЕГАТА ЗАПРАВКИ ТОПЛИВОМ В ПОЛЕТЕ
IN-FLIGHT FUELING UNIT TAPER GAGE

Изобретение относится к области авиации, в частности, к системам дозаправки летательных аппаратов топливом в полете по типу «шланг-конус».
Известен конус-датчик агрегата заправки топливом в полете, содержащий корпус, шаровой шарнир, стабилизирующий аэродинамический конус (патент РФ №1778983, приоритет 02.09.1980 г).
В процессе заправки в результате колебаний конуса в момент контакта возникает усложнение процесса заправки, что приводит к ненадежности процесса заправки. Для исключения этой ненадежности необходимо стабилизировать положение конуса до момента контакта с приемником топлива.
Недостатком прототипа является невозможность стабилизации конуса до момента контакта.
Задачей изобретения является стабилизация конуса до момента контакта его с приемником топлива.
Поставленная задача решается конусом-датчиком, в котором на корпус установлен кожух. На передней стороне кожуха выполнены три кольцевых канала, на боковых сторонах кожуха выполнены три щелевых окна, на которых установлены три заслонки с тремя устройствами для их перемещения. На корпусе конуса установлены два акселерометра в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно оси симметрии конуса. Выходы акселерометров подключены к входам двух систем управления перемещением заслонок, расположенных на корпусе конуса, каждая из которых состоит из интегратора ускорения, интегратора скорости, делителя, двухвходового сумматора, включенного в обе системы двухвходового логического коммутатора, причем выходы интеграторов ускорения соединены с входами интеграторов скорости и одного из входов сумматоров, выходы интеграторов скорости подсоединены к входам делителей, выходы делителей подсоединены ко вторым входам сумматоров, а выходы сумматоров подсоединены к соответствующим входам логического коммутатора.
Заявляемое устройство представлено фигурами 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Фиг.1 - заявляемый конус-датчик в сборе.
Фиг.2 - вид конуса с переднего торца.
Фиг.3 - привод заслонок.
Фиг.4 - сечение конуса по линии Б-Б.
Фиг.5 - структурная схема системы управления устройствами перемещения заслонок.
Фиг.6 - схема направления управляющих струй.
Заявляемое устройство состоит из кожуха 1, в котором выполнены три щелевых канала 2, заканчивающихся щелевыми окнами 3, которые закрываются заслонками 4, соединенными с приводами заслонок 5. На корпусе конуса 6 установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях два акселерометра 7.
1
2
3
Система управления устройствами перемещения заслонок (тремя приводами заслонок) (фиг.5) состоит из датчиков перегрузки -акселерометров 7, интеграторов ускорения 8, интеграторов скорости 9, делителей 10, двухвходовых сумматоров 11, логического коммутатора 12, приводов перемещения заслонок T, Т, Т.
Заявляемый конус-датчик работает следующим образом.
Набегающий воздушный поток попадает через щелевые каналы 2 внутрь кожуха конуса 1 и выходит через щелевые окна 3 наружу конуса, создавая при этом реактивный импульс, воздействующий на перемещение конуса, в направлении, обратном открытому щелевому окну.
При открытии или изменении степени открытия того или иного окна путем перемещения заслонок 4, приводимых в движение приводами 5, конус принудительно перемещается в требуемом направлении, компенсируя возникающие колебания конуса в потоке.
Система управления перемещением заслонок щелевых окон работает следующим образом.
В двух взаимно перпендикулярных плоскостях симметрии конуса-датчика устанавливаются датчики перегрузки 7, ориентированные перпендикулярно оси симметрии конуса в направлениях осей OY и OZ (фиг.6).
y
z
y1
z1
Результаты измерения ускорений a и a поступают соответственно в интеграторы 8, результатом работы которых являются относительные скорости конуса-датчика v и v, которые не равны фактическим скоростям конуса-датчика в направлениях соответствующих осей, так как работа интеграторов начинается в произвольный момент времени, когда начальные значения этих скоростей не известны и поэтому принимаются равными нулю.
y1
z1
y1
z1
Значения относительных скоростей v и v поступают соответственно в интеграторы 9, результатом работы которых являются относительные смещения s и s конуса-датчика вдоль соответствующих осей. Они не являются отклонениями конуса-датчика от равновесного положения, так как не известны ни начальные значения этих смещений в момент начала работы интеграторов, ни начальные скорости.
y1
z1
Значения s и s поступают в делители 10, где делятся на время t, прошедшее с момента начала работы интеграторов 8.
Все элементы схемы начинают работать одновременно, а процессы интегрирования выполняются синхронно в режиме реального времени.
y
z
y1
z1
y
z
y
z
Полученные в делителях 10 значения Δv и Δv поступают соответственно в сумматоры 11, где вычитаются из относительных скоростей v и v, а полученные в результате v и v стремятся со временем к истинным скоростям поперечных колебаний конуса-датчика в направлениях соответствующих осей, так как начальные скорости, соответствующие началу процесса интегрирования, равны предельным значениям величин -Δv и -Δv при t→∞.
y
z
1
2
3
Величины скоростей v и v поступают в логический коммутатор, управляющий перемещением заслонок Т, Т, Т трех щелевых окон, из которых выпускается воздух в направлениях осей 1, 2 и 3 (фиг.3).
v
Степень открытия соответствующих каналов выбирается из условий, обеспечивающих значения соответствующих реактивных сил F, которые удовлетворяют следующим условиям:
1. если v<sub>y</sub>>0 и v<sub>z</sub>>0,
то F<sub>3</sub>=0, F<sub>2</sub>=F<sub>z</sub>/cos(π/6), F<sub>1</sub>=F<sub>y</sub>+F<sub>z</sub>*tg(π/6)
2. если v<sub>y</sub>>0 и V<sub>z</sub><0,
то F<sub>2</sub>=0, F<sub>3</sub>=-F<sub>z</sub>/cos(π/6), F<sub>1</sub>=F<sub>y</sub>-F<sub>z</sub>*tg(π/6)
3. если v<sub>y</sub><0,
то F<sub>2</sub>=1/2[(F<sub>z</sub>/cos(π/6))-(F<sub>y</sub>/sin(π/6))],
F<sub>3</sub>=1/2[(F<sub>z</sub>/cos(π/6))+(F<sub>y</sub>/sin(π/6))], F<sub>1</sub>=0,
y
z
y
z
где силы F и F задаются пропорциональными составляющими скоростей v и v соответственно.
Таким образом, перемещая конус-датчик в требуемом направлении, тем самым компенсируя возникающие колебания конуса в потоке, и используя систему управления перемещением заслонок, решается задача стабилизации положения конуса-датчика агрегата заправки в полете перед контактом.