Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Конспект лекций Современная элементная база систем управления ЛА - файл 1.doc


Конспект лекций Современная элементная база систем управления ЛА
скачать (2611.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc2612kb.17.11.2011 05:53скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

2.2 Типовая СУ управляемой авиационной бомбы и артиллерийского снаряда


Если вес мини- и микро-БЛА составляет несколько килограммов и сотни граммов, соответственно, а размеры микро-БЛА не превышают 15 см в любом измерении, то вес авиационные бомб и артиллерийских снарядов исчисляется сотнями килограммов. В этой связи, говоря про требование к компактности и малой массе СУ УАБ, следует чувствовать различие с БЛА. Однако на сегодня, многие стандартные датчики системы навигации (GPS-приемник, ДУСы, акселерометры) удовлетворяют требованиям как разработчиков мини-БЛА, так и управляемых авиационных бомб.

Артиллерийские снаряды и авиационные бомбы не случайно объединены в один раздел. История их развития имеет много общего. Первоначально это были неуправляемые аппараты, эффективность применения которых увеличивалась наращиванием БЧ или массивными ударами авиации и артиллерии. Однако совершенствование систем объектовой ПВО противника значительно снизило эффективность снарядов и авиабомб и живучесть носителей.

Таким образом, было принято решение об оснащении снарядов аппаратурой СУ.

Состав типовой системы навигации УАБ и артиллерийских снарядов имеет следующий вид:

  • приемник GPS/ГЛОНАСС и аппаратура обработки и фильтрации сигнала,

  • бесплатформенная инерциальная навигационная система.

Следует отметить значительное увеличение требований к частоте и качеству данных, поступающих с GPS-приемника. Применение спутниковой навигационной системы в качестве основы навигационного алгоритма осложнено по причинам:

  • неустойчивости функционирования при внешних воздействующих факторах, характерных для рассматриваемого класса объектов,

  • длительного времени получения первой достоверной информации (не менее 8-14 с),

  • низкой помехозащищенности,

  • низкого быстродействия (не более 10 Гц),

  • принципиального отсутствия возможности выработки параметров ориентации в габаритах рассматриваемого класса объектов [2].

Серьезным является вопрос доверия к данным со спутниковой навигационной системы. Франция отказалась от варианта коррекции по данным NAVSTAR, так как не обладает контролем над функционированием спутников. В РФ до полного развертывания группировки ГЛОНАСС вариант даже комплексирования БИНС с СНС на изделиях военного назначения неоднозначен.

Для борьбы с указанными недостатками на рассматриваемых артиллерийских снарядах используется несколько GPS-приемников и антиподавляющая GPS антенна. Параллельно с УАБ вводятся алгоритмы глубокого интегрирования с БИНС и другими измерителями текущего движения аппарата.

^ Инерциальная навигационная система может быть выбрана в качестве основной, в том числе выполняющей алгоритмы законов управления, при однозначном решении задачи начальной выставки и временной коррекции дрейфа автономной БИНС при продолжительном полете (от 2 минут и более). В качестве источника данных начальной выставки для БИНС может выступать система ближайшей радионавигации и спутниковая навигационная система, в отдельных случаях магнитометрическая система. В качестве источника временной коррекции дрейфа автономной БИНС могут быть использованы спутниковая навигационная система, магнитометрические данные, а также, принципиально, данные от других бортовых систем, вырабатывающих или определяемых отдельные компоненты движения объекта. Поэтому применение синергического подхода к созданию интеллектуальной интегрированной системы навигации и управления на базе указанных выше систем позволит реализовать перспективные требования к высокоточному оружию в разрезе новых концепций ведения боевых действий [3].

В свою очередь система навигации приемлемых размеров, цены и массы и функционирующая в условиях действия помех, характерных для выстрела снаряда (перегрузки от 10000 g до 20000 g) или пуска ракеты, бомбы может быть создана только с использованием датчиков на базе MEMS-технологий, что обусловливает несомненную важность их разработки.

^

3 Технология MEMS


В результате почти глобальными и принципиальными тенденциями изменения облика современных СУ, используемых на объектах аэрокосмической техники, стала миниатюризация и сохранение функциональности.

Аэрокосмические применения - область, где малые габариты и масса являются одним из решающих аргументов в пользу приборов на основе микросистемной техники (смотри рис. 3.1). Именно для этой области еще в конце 60-ых годов разработаны и освоены первые миниатюрные кремниевые датчики давления и акселерометры. Датчики отличаются высокими динамическими характеристиками (собственные частоты датчиков давления - до 500 кГц), наименьший диаметр датчика - до 0,4 мм, датчики обладают высокой устойчивостью к вибрациям и ударам. Разработаны и применяются в аэродинамических исследованиях кремниевые зонды термоанемометры, датчики касательного трения [5]. Дальнейшим шагом развития является разработка многоэлементных (кластерных) массивов датчиков, выполнение «кластеров» на гибком носителе, обеспечивающем установку непосредственно на обтекаемую поверхность.



Рис. 3.1 Применение микросистемной техники в авиации и космосе


В целях повышения надежности авиационных двигателей ведется разработка датчиков, работоспособных в сложных условиях (при высоких температурах, уровне вибрации и т.п.). Вышли на уровень летных испытаний исследования по активному управлению потоком с использованием MEMS.

Создание летательных микроаппаратов (ЛМА) авиационного и космического назначения ведется целым рядом организаций в США, европейских странах, в Японии и Китае. Создаются ЛМА для освещения тактической обстановки. Планируется выводить на орбиты малые (до 500кг), микро- (до 100кг) нано- (до 10кг), и пико (до 1кг) космические аппараты различного назначения. Их стремятся сделать дешевыми, маленькими и легкими (принципиальная экономия на стоимости выведения – выводятся попутно с большими ИСЗ). А значит, классическую систему управления движением центра масс и вокруг центра масс в таком ИСЗ не разместить. Значит новые измерители, новые принципы организации работы системы управления и т.д.

Большая часть этих разработок базируется на использовании достижений микросистемной техники с использованием MEMS.


^

3.1 Определения и сегодняшнее положение дел


На сегодняшний день одной из инновационных технологий является технология микроэлектромеханических систем - MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).

Определение: Под технологией MEMS понимают технологию микрообработки, позволяющую изготавливать кремниевые микросхемы с крошечными механическими элементами – интеллектуальными машинами с самыми различными функциями.

Определение: Соответственно MEMS – это объединение механических элементов, датчиков, приводов и электроники на одном кремниевом основание (подложке).

Мировой рынок MEMS является очень динамичным и согласно последним прогнозам растет на 13,2% каждый год. Кстати, эту отрасль индустрии в Японии называют микромашинами (Micromachines), а в Европе - микросистемными технологиями (Micro System Technology).

Фундаментальные и поисковые исследования, проводимые в США, Японии, странах Европы и Юго-Восточной Азии, успешно сочетаются с разработками и производством MEMS и объектов вооружения и военной техники на их основе. При этом одновременно решаются вопросы унификации, стандартизации изделий MEMS для эффективного использования в разрабатываемой аппаратуре нового поколения.

Начиная с 2001 г. в России развернуты работы по данному направлению, в частности были открыты свыше 100 НИОКР в области исследований и разработке MEMS. В настоящее время акцент в проведении работ по тематике с фундаментальной и поисковой направленности в прикладную [7].

Все элементы микроэлектромеханических систем могут быть реализованы в виде единого изделия, причем сразу десятками или сотнями, как микросхемы на кремниевой пластине, в основе этого лежит апробированная традиционная технология производства полупроводниковых интегральных микросхем.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



Скачать файл (2611.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru