Обеспечение заданной точности измерений линейного ускорения полета ракеты

Черняк, НГ
Косм. наука технол. 2018, 24 ;(6):03-15
https://doi.org/10.15407/knit2018.06.003
Язык публикации: Украинский
Аннотация: 
Рассмотрена задача обеспечения заданной точности измерения линейного ускорения полета ракеты с помощью навигационного акселерометра в условиях действия на него детерминированных вибраций и широкополосной случайной вибрации со стороны корпуса ракеты. Показано, что в этих условиях у акселерометра возникает систематическая дополнительная вибрационная погрешность, которая является источником существенного (более чем на порядок) снижения точности измерения ускорения полёта ракеты. Источником возникновения этой погрешности есть  нелинейности статической функции преобразования акселерометра. Получена математическая модель этой погрешности. Модель позволяет рассчитать значение  этой погрешности в полете для конкретного акселерометра (прямая задача), а также выбрать акселерометр по значениям коэффициентов его функции преобразования, исходя из обеспечения заданной точности измерений для конкретной ракеты (обратная задача).
              Рассмотрены два примера решения обратной задачи — для транспортной трехступенчатой ракеты-носителя «Циклон-4» и для гипотетической боевой одноступенчатой оперативно-тактической ракеты. Обеспечение заданной точности измерения ускорения полёта ракеты с помощью навигационного акселерометра предложено осуществлять двумя путями: на этапе выбора акселерометра – путем соответствия акселерометра сформированным в статье требованиям к коэффициентам его функции преобразования; в полёте — путем алгоритмической компенсации основной и дополнительной вибрационной погрешностей акселерометра по полученному в статье алгоритму. Адекватность всех полученных математических моделей и алгоритмов подтверждена экспериментальными исследованиями вибрационной погрешности и эффективности её алгоритмической компенсации, для современного навигационного акселерометра АКС-05 производства Казенного предприятия специального приборостроения «Арсенал» (г. Киев), который соответствует всем предъявленным в статье требованиям к коэффициентам его нелинейной статической функции преобразования.
Ключевые слова: алгоритмическая компенсация погрешности, вибрационная погрешность, вибрация, математическая модель, навигационный акселерометр, нелинейная функция преобразования, ускорение полёта
References: 
1. Алексеев Ю. С., Балабей Ю. Е., Барышникова Т. А. Проектирование систем управления объектов ракет-но-космической техники. Т.1. Проектирование систем управления ракет-носителей: Учебник под общей ред. Ю. С. Алексеева. — X.: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского «Харьк. авиац. ин-т», НЛП «Хартрон-Аркос», 2012. — 578 с.
2. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования стойкости к внеш-ним воздействующим факторам: ГОСТ РВ 20.39.304-98.  — [Введен в действие от 1999-01-01]. — М.: Изд-во стандартов, 1999. — 55 с.
3. Голубек О. В., Лебедь А. Р. Основи навігації та орієн-тації ракет-носіїв: Навч. посібник. — Д.: ЛІРА, 2015. —136 с.
4. Златкин Ю. М., Калногуз А. Н., Воронченко В. Г. и др. Лазерная БИНС для ракеты-носителя «Циклон-4» //Сб. матер. IXX С-Пб. междунар. конф. по интегриро-ванным навигационным системам. — С-Пб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2012. — С. 68—77.
5. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статисти-ка для научных работников и инженеров. — М.: Физ-матлит, 2006. — 816 с.
6. Коновалов С. Ф. Теория виброустойчивости акселеро-метров. — М.: Машиностроение,1993. — 272 с.
7.  Солунин В. Л., Гурский Б. Г., Лющанов М. А., Спирин В. Л. Основы теории систем управления высокоточных ракетных комплексов сухопутных войск / Под ред. В. Л. Солунина. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Бау-мана, 2001. — 328 с.
8. Черняк М. Г. Математична модель методичних вібраційних похибок маятникового компенсацій-ного акселерометра з пружним підвісом чутливого елемента // Наук. вісті НТУУ «КПІ». — 2008. —№ 2. — С. 81—88.
9. Черняк Н. Г. Развитие навигационных акселероме-тров в Украине и повышение их точности // Зб. доп. X міжнар. наук.-техн. конф. «Гіротехнології,навігація, керування рухом і конструювання авіаційно-космічної техніки». — Київ, 2015. — С. 569—577.
10. Черняк Н. Г., Хазинедарлу Э. Калибровка навигацион-ного маятникового акселерометра методом тестовых поворотов в гравитационном поле Земли // Механіка гіроскопічних систем: Наук.-техн. зб. — Київ, 2009. — Вип. 20. — С. 81—91.  
11.  Черняк М. Г., Юр’єв Ю. Ю., Ніконов І. В. Навігаційні акселерометри виробництва КП СПБ «Арсенал» // Зб. доп. X міжнар наук.-техн. конф. «Гіротехнології, наві-гація, керування рухом і конструювання авіаційно-космічної техніки». — Київ, 2015. — С. 564—568.
12.  Broch J. Mechanical Vibration and Shock Measurements. — Denmark: Bruel and Kjer, 1984. —370 p.