Исследование проектных параметров бортовой системы изменения массово-инерционных характеристик летательного аппарата

Автор: Михайлов Евгений Александрович, Федоров Виктор Борисович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 1 т.23, 2023 года.

Бесплатный доступ

В работе представлены результаты исследования новой концепции системы изменения массово-инерционных характеристик номинально осесимметричных роторных конструкций, в частности летательных аппаратов осесимметричной формы. Данная система может применяться для статической и динамической балансировки изделия непосредственно в процессе эксплуатации и представляет собой балансировочный груз, устанавливаемый на подвижную платформу механизма с параллельной кинематикой типа «гексапод». Она может быть применима в том числе и для номинально осесимметричных летательных аппаратов для парирования возмущений от асимметрий различного рода путем целенаправленного создания массово-инерционной асимметрии конструкции. В работе проведен анализ вариантов приведения системы в требуемое состояние (путем линейного изменения длин стержней привода, а также путем перемещения и поворотов балансировочного груза по линейным законам). Произведена оценка соотношений массово-инерционных характеристик (продольного и поперечного момента инерции балансировочного груза) системы «корпус - балансировочный груз» и их влияния на кинематические параметры механизма, в частности на величины потребных смещений и углов поворота балансировочного груза, величины изменения длин штанг привода. На основе исходной модели как системы из двух тел «корпус - балансировочный груз» создана расширенная модель с учетом массово-инерционных характеристик стержней привода. Произведен анализ применимости модели из двух тел в зависимость от массово-инерционных характеристик стержней привода, в частности от массы стержней. Проанализировано влияние точности изменения длин стержней привода на итоговые массово-инерционные характеристики системы, такие как осевые моменты инерции системы и остаточный нескомпенсированный центробежный момент инерции.

Еще

Осесимметричный летательный аппарат, массово-инерционные характеристики, смещение центра масс, балансировка, механизм с параллельной кинематикой

Короткий адрес: https://sciup.org/147240354

IDR: 147240354 | DOI: 10.14529/engin230105

Список литературы Исследование проектных параметров бортовой системы изменения массово-инерционных характеристик летательного аппарата

Михайлов, Е.А. Внешняя и внутренняя механика летательного аппарата с системой смещения центра масс / Е.А. Михайлов, В.Б. Федоров // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2022. – № 70. – С. 18–28. DOI: 10.15593/2224-9982/2022.70.02.
Chaisena, K. An Automatic stabilizing system for balancing a multi-rotor subject to variations in center of gravity and mass / K. Chaisena, K. Chamniprasart, S. Tantrairatn // 2018 Third International Conference on Engineering Science and Innovative Technology (ESIT). – 2019. – Number article 8665339. DOI:10.1109/esit.2018.8665339.
Chaisena, K. Automatic balancing system in quadcopter with change in center of gravity / K. Chaisena, B. Nenchoo, S. Tantrairatn // IOP Conference Series: Materials Science and Engineer-ing. – 2020. – Vol. 886. – Number article 012006. DOI:10.1088/1757-899x/886/1/012006.
Зайцев, Н.Н. Моделирование динамики однодискового ротора с шаровым автобалансиром на переходных и установившихся режимах вращения / Н.Н. Зайцев, Д.Н. Зайцев, Д.А. Минеев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэро-космическая техника. – 2019. – № 57. – С. 148–161. DOI: 10.15593/2224-9982/2019.57.12.
Chen, H.-W. Automatic balancing of a flexible supported rotor with two disks by two ball balanc-ers / H.-W. Chen, Y.-B. Chen, Z. Sun et al. // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2021. – Vol. 35(7). – P. 2781–2792. DOI:10.1007/s12206-021-0602-4.
Артюнин, А.И. Исследование автоматической балансировки ротора в форме цилиндра, жестко установленного в корпусе на упругих опорах / А.И. Артюнин, О.Ю. Суменков // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2019. – Т. 64, № 4. – С. 13–19. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.4(64).13–19.
Быков, В.Г. Динамика статически неуравновешенного ротора с эллиптическим шаровым автобалансировочным устройством / В.Г. Быков, А.С. Ковачев // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. – 2019. – Т. 6 (64), № 3. – С. 452–462. DOI: 10.21638/11701/spbu01.2019.310.
Royzman, V. Operation of passive fluid self-balancing device at resonance transition regime / V. Royzman, I. Drach, V. Tkachuk et al. // Mechanika. – 2018. – Vol. 24(6). – P. 805–810. DOI: 10.5755/j01.mech.24.6.22469.
Drach, I. Passive balancing of the rotor with an auto-balancing device with a viscous incom-pressible liquid / I. Drach, V. Royzman, A. Bubulis et al. // Mechanika. – 2021. – Vol. 27(1). – P. 45–51. DOI: 10.5755/j02.mech.23789.
Dae, Yi. A control strategy of actively actuated eccentric mass system for imbalance rotor vi-bration / Yi. Dae // Actuators. – 2020. – Vol. 9 (3). – Number article 69. DOI: 10.3390/ACT9030069.
Su, X. Rotor balancing via an enhanced automatic dynamic balancer with inductively coupled shunt circuit / X. Su, H.A. DeSmidt // Journal of Vibration and Acoustics. – 2018. – P. 1–44. DOI: 10.1115/1.4042200.
Chen, L. An optimized pulse-counting method for compensation vector calculation in the auto-matic balancer / L.Chen, B. Zhou, Z. Li et al. // Shock and vibration. – 2020. – P. 1–9. DOI: 10.1155/2020/8402864.
Yagur, A.A. Inverse kinematics analysis and path planning for 6DOF RSS parallel manipula-tor / A.A. Yagur, A.A. Belov // 2018 22nd International Conference on System Theory, Control and Computing. – 2018. – Number article 8540728. – P. 789–793. DOI: 10.1109/icstcc.2018.8540728.
Alkhedher, M. Modeling, simulation and design of adaptive 6DOF vehicle stabilizer / M. Alkhedher, U. Ali, O. Mohamad // 2019 8th International Conference on Modeling Simulation and Applied Optimization. – 2019. – Number article 8880417. DOI: 10.1109/icmsao.’2019.8880417.
He, Z. An error identification and compensation method of a 6-DoF parallel kinematic ma-chine / Z. He, B. Lian, Q. Li et al. // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – Number article 9126790. – P. 119038–119047. DOI: 10.1109/access.2020.3005141.
Wei, W. Inverse kinematics analysis of 6 – DOF Stewart platform based on homogeneous coor-dinate transformation / W. Wei, Z. Xin, Li-li Han et al.// Ferroelectrics. – 2018. – Vol. 522 (1). – P. 108–121. DOI: 10.1080/00150193.2018.1392755.
Camacho, F.D. Validation through a digital twin of a Stewart platform with irregular geometry with 6 DOF for simulation of a transport vehicle / F.D. Camacho, A.Q. Medrano, L.E. Carvajal // IEEE 16th International Conference on Automation Science and Engineering (CASE). – 2021. – Vol. 2020-August. – Number article 9216995. – P. 1084–1089. DOI: 10.1109/case48305.2020.9216995.
Фаворин, М.В. Моменты инерции тел: справочник / М.В. Фаворин. – М.: Машиностроение, 1977. – 511 с.
Datta, S. Kinematic Analysis of Stewart Platform using MATLAB / S. Datta, A. Das, Gayen Rintu Kumar // 5th International Conference on Electronics, Materials Engineering and Nano-Technology, IEMENTech. – 2021. DOI: 10.1109/IEMENTech53263.2021.9614923.
Смирнов, В.А. Научные основы и алгоритмы управления оборудованием с параллельными приводами: монография / В.А. Смирнов. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. – 163 с.

Еще

Статья научная