СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF ROCKET ENGINE CONTROL AND DIAGNOSTICS

Изобретение относится к способам функционального контроля и диагностирования состояния при испытаниях сложных пневмогидравлических объектов, например ракетных двигателей (РД).
Известен способ контроля состояния жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), заключающийся в измерении контрольных параметров и сравнении их с допустимыми (пороговыми) значениями, который реализуется с помощью информационно-измерительной системы (см., например, «Испытания ЖРД». Под ред. Левина В.Я. Москва, Машиностроение, 1981 г., с.199).
Данный способ осуществляет контроль состояния объекта и не позволяет диагностировать неисправность, т.е. определять место, степень и наименование неисправности.
Наиболее близким к заявленному способу является способ контроля и диагностирования ракетного двигателя, заключающийся в том, что циклически измеряют параметры двигателя и двигательного отсека, сравнивают их с заданными пороговыми значениями и диагностируют (локализуют) неисправность в случае выхода текущего значения параметра за его пороговый уровень и выключают двигатель (патент РФ 2393450, G01M 15/14) - наиболее близкий аналог.
Известный способ контроля и диагностирования не позволяет диагностировать степень неисправности, а любое превышение пороговых значений измеряемых параметров фиксирует как отказ, и выключают двигатель. При этом программа испытания оказывается не выполненной и требует повторения на дополнительной материальной части. Вместе с тем опыт эксплуатации и испытаний РД показывает, что существует большая группа неисправностей, связанных с незначительными негерметичностями жидкостного и газовых трактов, при которых возможно продолжение испытания и выполнения его программы.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение достоверности контроля и диагностирования РД за счет определения в процессе диагностирования степени неисправности, при которой допустимо продолжение испытания и выполнение его программы, и исключения выхода из строя РД.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля и диагностирования ракетного двигателя, заключающемся в циклическом измерении параметров двигателя и двигательного отсека, сравнении их с заданными пороговыми значениями и по результатам сравнения осуществлении контроля и диагностирования двигателя, новым является то, что дополнительно определяют производные изменения параметров во времени, сравнивают их со своими пороговыми значениями и, в случае нахождения производных в пределах пороговых значений, фиксируют степень неисправности, допустимой для продолжения испытания, переводят двигатель на пониженный режим и подают в двигательный отсек инертную среду.
Операции по переводу двигателя на пониженный режим и подаче в двигательный отсек инертной среды позволяют сохранить материальную часть двигателя, кабельной сети и приборов, находящихся в двигательном отсеке, от воздействия агрессивной среды при сравнительно небольших неисправностях. В качестве инертной среды при стендовых испытаниях используют душирование двигательного отсека водой, а при летных испытаниях - газом наддува (азот или гелий).
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема информационно-управляющей системы для осуществления способа.
На данной схеме объект контроля и диагностирования (РД) обозначен позицией 1. В газовых трактах двигателя установлены датчики давления и температуры 2, а в жидкостных трактах - датчики давления и температуры 3. В двигательном отсеке установлены датчики давления и температуры 4. Датчики 2.3.4 связаны с входами коммутирующего устройства 5. Выход коммутирующего устройства 5 связан через устройство сопряжения 6 с входом ЭВМ 7, которая через устройство сопряжения 8 связана с магнитными носителями информации 9 (предназначены для анализа работы системы) и с командным устройством 10, входящим в систему управления (СУ) 11 РД, которая в свою очередь связана со входом устройства 5. В двигательном отсеке дополнительно установлен источник инертной среды 12, который срабатывает по команде от командного устройства 10 системы управления 11 при допустимой степени неисправности. Командное устройство 10 в зависимости от результатов контроля и диагностирования в системе управления 11 выдает команды на перевод двигателя на пониженный режим и подачу инертной среды при нахождении производных изменения параметров в пределах пороговых значений и на выключение двигателя при выходе параметров и их производных за пороговые значения.
Способ осуществляется следующим образом.
До начала испытания РД известным образом, например, с помощью его математической модели, формируют пороговые значения измеряемых параметров (температуры и давления в газовых и жидкостных трактах) и их производных но времени и заносят их и систему управления 11.
При работе РД датчики 2, 3, 4 циклически замеряют текущие значения параметров в жидкостных и газовых трактах двигателя, а также значения давления и температуры в двигательном отсеке.
Сигналы измеренных параметров и сигналы пороговых значений параметров и их производных по времени поступают на коммутирующее устройство 5, где осуществляется операция сравнения измеренных значений каждого параметра и их производных со значениями его пороговых уровней, после чего сигналы рассогласования через устройство сопряжения 6 поступают на ЭВМ 7, где сигналы обрабатываются и передаются через блок сопряжения на запись на носители информации 9 и на командное устройство 10.
При нахождении всех параметров в диапазоне между пороговыми уровнями принимают состояние двигателя нормальным и РД продолжает работу. При выходе любого из параметров за его пороговый уровень производят сравнение производной его изменения со своими пороговыми значениями.
При нахождении производных изменения параметров во времени в пределах пороговых значений фиксируют степень возникшей неисправности, допустимой для продолжения испытания, и с целью сохранения материальной части двигателя и находящихся в двигательном отсеке приборов и кабельной сети, переводят двигатель на пониженный режим и подают команду на подачу в отсек инертной среды от источника 12.
При выходе производных изменения параметров во времени за свои пороговые значения выключают двигатель и прекращают испытание.