Магнитогазодинамические исполнительные устройства высокоскоростных БЛА

При движении БЛА в атмосфере с гиперзвуковой скоростью на поверхности их корпусов образует­ся высокотемпературный слой, в котором может происходить иони­зация атомов (рис. 7.10). Это обстоятельство позволяет организовывать уп­равление и стабилизацию БЛА при помощи магнитогазодинамических органов управления.

Строго говоря, в предлагаемом способе понятие органа управ­ления можно использовать только условно, поскольку в устройстве управления сочетаются функции органа управления и рулевой ма­шины.

Принцип действия указанной системы основан на использовании физического явления, получившего название МГД - эффекта. Сущность данного эффекта заключается в том, что если поток жидкости или газа, в котором есть свободные носители зарядов (электроны или ионы), при своем движении пересекает магнитное поле, то внутри потока возникает электрический ток. При этом магнитное поле бу­дет «тормозить» поток.

Рис. 7.10. Иллюстрация движения высокоскоростного БЛА в плотных слоях атмосферы

Известно, что газ, содержащий свободные носители зарядов, называется плазмой. В дальнейшем будем полагать, что рассматри­ваемый поток является плазменным.

Реализацию данного принципа удобно рассмотреть на примере МГД-генератора, упрощенная схема которого представлена на рис.7.11. В простейшем случае МГД-генератор представляет собой устройство, состоящее из двух магнитов и двух электропроводных стенок, образующих МГД-канал. Внутри этого канала, пересекая магнитные силовые линии, со скоростью V движется проводящая среда. Источником силовых линий являются полюса магнитов N и S. Протекающий по цепи ток i изменяется при помощи переменного со­противления нагрузки R_H. При этом, как отмечалось выше, изменяется и сила F.

Если подобное МГД-устройство разместить (конструктивно оформив его подобающим образом) на поверхности БЛА, можно бу­дет с большей или меньшей силой влиять на поток плазмы, обте­кающий летательный аппарат, т.е. изменять его аэродинамические характеристики: лобовое сопротивление, подъемную силу, качест­во и т.п.

Иными словами, действие магнитного поля эквивалентно аэродинамическим органам управления, которые, как известно, тоже придают большее или меньшее аэродинамическое сопротивление поверхности БЛА при том или ином их положении.

Конструкция устройства, реализующего данный способ управле­ния и стабилизации, представлена на рис.7.12, где 1 - магниты, расположенные под кор­пусом БЛА; 2 - электроды, распо­ложенные на поверхности БЛА; 3 - коммутирующие элементы, вы­полняющие роль переменных сопро­тивлений; 4 - система управле­ния БЛА.

В качестве нагрузки здесь использованы переменные сопротивления R_H. Устройство работает следующим образом: При движении БЛА в атмосфере поток плазмы, обтекающий его корпус (на рисунке показано поперечное сечение уст­ройства), пересекает магнитное поле, создаваемое магнитами 1. При этом в плазме возникает ток, создающий падение напряжения на электродах 2 и заряжающий их в соответствующей полярности.

Разноименно заряженные электроды соединены с переменными резисторами R_H, которые изменяют свое сопротивление по командам от систем управления БЛА. Максимальная тормозящая сила будет действовать на тот участок поверхности БЛА, на котором величина сопротивления нагрузки будет минимальна. Изменяя по заданно­му закону величины сопротивлений на тех или иных участках, можно создавать требуемые управляющие и стабилизирующие моменты.

Рис.7.11. Принципиальная схема простейшего МГД генератора

Рис. 7.12. Размещение исполнительных устройств в корпусе БЛА

Заключение

Отклонения органов управления БЛА в полете производится исполнительными устройствами системы управления – рулевыми машинами (рулевым приводом). Рулевые машины должны быть способны преодолеть определенные усилия или моменты, действующие на органы управления при их отклонении. Величина и характер этих моментов зависят от типа органов управления, их размеров и конструктивных особенностей, а также от условий полета. Потребная скорость поворота рулевого органа и величина нагрузки определяют мощность привода и оказывают существенное влияние на динамические характеристики рулевых машин.

Вопросы семинарского занятия №2

1. Принципы формирования управляющих сил и моментов на борту ЛА.

2. Аэродинамические органы управления ЛА.

3. Газодинамические органы управления ЛА.

4. Магнитогазодинамические исполнительные устройства высокоскоростных БЛА

Для общего развития

- Прямоточный импульсный МГД-двигатель.

- Магнито - гравитационные двигатели.

Дата добавления: 2014-01-03