ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМИ ВИНТАМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-15-27

УДК 629.7.035.5:[629.7.064.5:621.313.13]

ББК О553:О562.6-042

Е.Е. ГОРШКОВ, Е.Ю. ЗАКЕМОВСКАЯ, А.Г. КАЛИНИН, А.И. МАЛИНИН, А.Н. МАТЮНИН, М.Ю. СИДОРОВ

Ключевые слова

система автоматического управления воздушного винта, гибридный цифромеханический преобразователь, точность позиционирования

Аннотация

Проблемы существующих систем автоматического управления авиационными воздушными винтами на базе шагового двигателя с волновым редуктором во многом обусловлены особенностями шагового двигателя. Предлагаемый гибридный цифромеханический преобразователь призван повысить быстродействие и точность позиционирования, а также упростить систему автоматического управления воздушным винтом.

Цель исследования – обоснование системы автоматического управления авиационными воздушными винтами на базе гибридного цифромеханического преобразователя.

Материалы и методы. Экспериментально исследовался гибридный цифромеханический преобразователь, представляющий собой позиционер, управляемый по цифровому каналу информационного обмена; электромеханическая часть позиционера включает в себя гибридный электродвигатель нового типа. Математические исследования проводились методом конечно-элементного анализа с применением компьютерных программных средств.

Результаты исследования. Рассмотрен гибридный цифромеханический преобразователь, предназначенный для обеспечения взаимодействия электронной и гидромеханической частей перспективных систем автоматического управления авиационными воздушными винтами. Приведено сравнение характеристик волнового шагового электродвигателя и электродвигателя гибридного цифромеханического преобразователя. Дано краткое описание конструкции, а также раскрыты принципы точного позиционирования и быстродействия данной системы. Подробно описаны электромеханические параметры электродвигателя, дано описание алгоритма его работы. Представленные результаты дают достаточно подробную информацию о гибридном цифромеханическом преобразователе для системы управления воздушными винтами летательных аппаратов.

Выводы. Предлагаемые технические решения позволяют реализовать электромеханический преобразователь системы автоматического управления воздушными винтами с заданным быстродействием и точностью позиционирования, делая его максимально простым в управлении. Решения, заложенные в конструкцию гибридного цифромеханического преобразователя, обеспечивают управление позиционером по стандартному цифровому каналу информационного обмена, требуемую точность позиционирования выходного вала при высоком быстродействии, дублирование каналов управления и питания электродвигателя, а также контроль работоспособности каждого из каналов управления. Электродвигатель гибридного цифромеханического преобразователя обеспечивает при заданных массогабаритных характеристиках максимальное усилие на штоке и высокую точность перемещения рабочего штока за счет двухстаторной конструкции с разнесенными обмотками фаз. Двухстаторная конструкция с разнесенными обмотками позволяет облегчить тепловой режим работы в одноканальной работе за счет отвода тепловых потерь на оба статора электродвигателя.

Литература

1. Ахрамеева Е.В., Кузнецова Т.Р. Модель преобразователя углового перемещения в линейное на базе передачи «винт-гайка» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 9. С. 24–28.
2. Иванов Д.М. Обоснование применения регулируемых синхронных электродвигателей с постоянными магнитами их классификация и математические модели // Эпоха науки. 2023. № 33. С. 25–33.
3. Круглова Т.Н., Недовесов А.В., Щукин Д.С. Высокоточное позиционирование объектов на основе модулей линейного перемещения // Проблемы и тенденции научных преобразований в условиях трансформации общества: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Уфа, 2023. С. 21–23.
4. Никифоров Н.А. PID регулятор в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) // Проблемы развития современного общества: сб. науч. ст. 9-й Всерос. нац. науч.-практ. конф.: в 3 т. Курск, 2024. Т. 3. С. 429–432.
5. Резервированная система управления вентильными двигателями для научной аппаратуры автоматических космических миссий / Н.С. Дятлов, Д.Н. Глазкин, К.В. Ануфрейчик и др. // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7, № 1(43). С. 6–16.
6. Старцев А.Э., Уляшев А.Е., Полетаев С.В. Резонанс в электромеханических системах с применением гибридных шаговых двигателей // Перспективные исследования в технических и естественных науках: сб. ст. Междунар. науч. конф. Л., 2023. С. 24–25.
7. Уляшев А.Е., Старцев А.Э. Способы определения пропуска шагов шагового двигателя // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. Естественные и технические науки. 2023. № 2-2. С. 134–144.
8. Федотов А.В. Теория и расчет индуктивных датчиков перемещений для систем автоматического контроля. Омск: изд. ОмГТУ, 2011. 193 с.
9. Moteck. GeneralCatalogue [Электронный ресурс]. URL: http://www.moteck.ru (дата обращения: 29.03.24).

Сведения об авторах

Горшков Евгений Евгеньевич – главный конструктор, АО «Специальное машиностроительное конструкторское бюро», Россия, Санкт-Петербург (gorshkov.e.e@gmail.com).

Закемовская Евгения Юрьевна – кандидат технических наук, руководитель группы электромагнитных систем, ООО «АВРОАТОМ», Россия, Санкт-Петербург (zakemovskaya@avroatom.ru).

Калинин Алексей Германович – кандидат технических наук, доцент кафедры электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (humanoid1984@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4598-507X).

Малинин Артём Игоревич – инженер-конструктор 2-й категории отдела электрических машин, АО «Чебоксарский электроаппаратный завод», Россия, Чебоксары (malart1986@gmail.com).

Матюнин Алексей Николаевич – кандидат технических наук, доцент кафедры электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (matyuninin86@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9220-0162).

Сидоров Михаил Юрьевич – кандидат технических наук, заместитель генерального директора – главный конструктор, ООО «АВРОАТОМ», Россия, Санкт-Петербург (sidorov@avroatom.ru; ORCID: https://orcid.org/0009-0005-0156-6844).

Формат цитирования

Горшков Е.Е., Закемовская Е.Ю., Калинин А.Г., Малинин А.И., Матюнин А.Н., Сидоров М.Ю. Электропривод для системы управления воздушными винтами летательных аппаратов // Вестник Чувашского университета. – 2024. – № 2. – С. 15–27. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-15-27.

Загрузить полный текст статьи