Введение к работе
Актуальность работы. Удержание Россией приоритетных позиций на международном космическом рынке, необходимость сохранения и обеспечения быстрых темпов развития ракетно-космической техники, равно как авиационной и военной техники, в условиях сокращения расходной части бюджета на космические программы и оборону предполагает приоритетное развитие систем автоматического управления ракетно-космической техники, совершенствование ее информационно-измерительных систем и, в первую очередь, датчикового направления. Так, с разработкой ракетоносителей нового поколения, а также орбитальных космических станций длительного пилотирования возрастают требования к ресурсу и долговременной стабильности -технических характеристик датчиков механических величин. В настоящее время отдатчиков требуются гарантированные точностные характеристики как на протяжении всего времени вывода на орбиту, так и полного срока орбитальной эксплуатации, коюрмн исчисляется десятками лет. Анализ технических требований, предъявляемых к перспективным датчикам нового поколения, показывает и\ исключительность: повышение точности измерений в 3-5раз, долговременная стабильность метрологических характеристик в течение 15 - 20 лет, расширение диапазона измерений; уменьшение габаритных рашеров и массы в 5-10 раз, расширение функциональных возможностей, в том числе за счет применения микропроцессоров; повышение надежности і; мчойчивоети* к КОІДСІІСТНИЯМ эксплуатационных факторов; снижение сюимости и т.д
Удовлеіноренне перечисленных требований подразумевает решение ряда первоочередных задач, в числе которых необходимо отметить задачу совершенствовании метрологического обеспечения и испытательной базы
производства датчиков, т.е. разработки современных методов и средств проведения испытаний и метрологической аттесташи».
. Целью настоящей работы является разработка способов идентифика-ции динамических характеристик (ДХ) датчиков переменных давлений (ДПД) ракетно-космических систем в условиях их макетирования, а также единичного и серийного производства.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
анализа возможностей существующего стендового оборудования для проведения испытаний датчиков переменных давлений ракетно-космического назначения в широком частотном диапазоне, а также с точки зрения ресурсосбережения ДПД;
исследования физики электрогидравлического эффекта (ЭГЭ), реализуемого в перспективном стендовом оборудовании для целей воспроизведения испытательного воздействия;
разработки способов идентификации динамических характеристик датчиков переменных давлений;
разработки способа спектрального анализа откликов датчиков переменных давлений для целей идентификации их частных
динамических характеристик;
- создания программного обеспечения идентификации динамических
характеристик.
Методи исследований. Теоретическая часть диссертации разработана с привлечением элементов теории механики жидкостей, методов вычислительной математики, спектральной теории систем управления, спектрального аналича, а также теории погрешностей Экспериментальные исследования проведены на базе программных и аппаратных средств, а
именно испытательного комплекса ИКД-7, сред Delphi 4.0, Matlicad 7.0 Professional
Научная новизна. В рамках проведенных разработок получены следующие новые научные результати:
разработаны элементы теории электрогидравлического эффекта, создаваемого взрывом металлического проводника в жидкости;
синтезированы математические модели развития во времени и пространстве ударной волны и зон кавитации;«
разработаны способы идентификации коэффициентов дифференциального уравнения, моделирующего динамический режим ДПД, его передаточной функция, а также импульсной, амплитудно-частотной (АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристик;
разработан способ спектрального анализа откликов датчиков переменных давлений, обладающий возможностью расчета на его основе частных динамических характеристик.
Практическая значимость работы Совокупность научных и практических результатов работы составляют методики идентификации динамических характеристик датчиков переменных давлений ракетно-космического назначения, а именно:
методику идентификации динамических характеристик опытных образцов датчиков переменных давлений; «
методику идентификации динамических характеристик датчиков переменных давлений, выпускаемых в условиях единичного и серийного заказов,
а также.
- математические модели компонент, образующих импульс давления
как испытательное воздействие;
- прикладное программное обеспечение, реализующее методики идентификации ДХ. Приктичесная реализация. Материалы диссертационной работы внедрены и в настоящее время успешно используются
в виде методик и программного обеспечения идентификации динамических характеристик пьезоэлектрических датчиков переменных давлений ДПС 008, ДПС 009, ДПС 010, ДІ 1С 011. Д11С 013, Лх 61 ЇМ, Лх 612М, Вт 309, изготавливаемых на производственной базе Научно-исследовательского института физических измерений (г. Пенза);
в виде методик контроля характеристик датчиков
t гальванохимической обработки, а также датчиков распределенных
систем охранной сигнализации, разработанных Научно-производственным центром «Омега-микродизайн» (г: Пенза-19) на основе предложенного в диссертационной работе способа спектрального анализа. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научной конференции «Техническая ' кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (г. Таганрог, 1998); Международной научно-технической конференции «Методы и средства измерения в системах контроля и управления» (г. Пенза, 1999); Международном симпозиуме «Надежность и качество-99» (г. Пенза, 1999); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ПТУ (г. Пенза, 1995, 1996, 1997,1998, 1999)
Публикации. По результатам разработок и исследований, проведенных в процессе работы над диссертацией, опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из «ведения, четырех глав основного материала, заключения, библиографического списка, содержащего 136 источников, а также ряда приложений. Материал диссертации изложен на 195 страницах, иллюстрирован 34 рисунками и содержит 2 таблицы. Общий объем приложений составляет 32 страницы.