«Информационно-измерительная и управляющая система приводов качания для испытательного стенда жидкостного ракетного двигателя РД-171» Неретин Е.С., Чубаров О.Ю.

Научный руководитель: Князева В.В., доцент кафедры 303 «Приборы и измерительно-вычислительные комплексы»

Система управления режимами (СУР) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) РД-170, РД-171, РД-180, РД-191 предназначена для проведения стендовых огневых испытаний двигателей, а также проверки отдельных систем доводочных двигателей на соответствие заданным параметрам. Базовой платформой для построения системы качания двигателя РД-171 является СУР ЖРД РД-180.

Подсистема качания двигателя РД-171 должна обеспечивать управление приводами качания в ручном и в автоматическом режимах. В ручном режиме обеспечивается возможность автономного перемещения привода в заданное положение. В автоматическом режиме обеспечивается возможность перемещения приводов качания по заданным циклограммам управления как синхронно, так и в произвольном сочетании.

Перемещение штока привода осуществляется подачей в обмотку управления командного тока, формируемого внешней системой управления с помощью контура обратной связи с использованием индуктивных датчиков ЛДТ6522. Удержание привода в заданном положении осуществляется за счёт внутреннего гидравлического контура обратной связи привода.

В каждом гидроприводе качания двигателя РД-171 обратная связь дублирована, т.е. перемещение гидропривода измеряется двумя датчиками ЛДТ6522 (всего 8 датчиков), которые по принципу действия являются индукционно-динамическими трансформаторного типа. На каждый датчик по ТЗ должно быть подано переменное напряжение амплитудой 40 В и частотой 1000 Гц. Основной трудностью работы с датчиком является измерение амплитуды сигнала такой частоты с одновременной возможностью обнаружения изменения фазы напряжения на 180 эл. градусов при переходе подвижной части датчика через нулевое положение.

Для подачи напряжения на датчик и сбора с него информации был выбран сетевой ратиометрический модуль РСМ8-1, который обеспечивает формирование переменного напряжения амплитудой 5 В и частотой 1000 Гц. Модуль сетевой ратиометрический РСМ8-1 предназначен для сбора данных с тензометрических и прочих датчиков и передачи их управляющей рабочей станции по специализированной цифровой сети в процессе инженерных экспериментов и испытаний авиакосмической техники.

Верхний уровень СУР ЖРД представляет собой автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. В качестве программных средств верхнего уровня используется система диспетчерского контроля и управления (SCADA-система) InTouch и система управления базами данных (СУБД) Microsoft Access. SCADA-система InTouch позволяет управлять текущим процессом испытаний, осуществлять контроль испытательного стенда и двигателя до, во время и после испытания с помощью данных, полученных от систем нижнего уровня, также отображать любую информацию, полученную от подсистемы нижнего уровня. С помощью СУБД Microsoft Access ведётся журнал регистрации двигателей, подсистем СУР, датчиков систем, составляется задание на испытание, составляются циклограммы для исходного двигателя на предстоящих испытаниях из процедур обработки и управления.

Нижний уровень СУР ЖРД представляет собой микропроцессорную магистрально-модульную информационно-измерительную и управляющую систему, построенную на базе высокопроизводительной шины VME. Система состоит из крейта (конструктива) с объединительной платой шины VME, установленного в нём контроллера VM662 (Kontron Modular Computers, Германия) на базе процессора Motorola MC68060, интерфейсных плат, плат АЦП и ЦАП, плат цифрового ввода и вывода. Также система нижнего уровня содержит различные кросс-платы для связи с датчиками и другими системами,
необходимыми для проведения испытаний.

Подсистема качания обеспечивает управление приводами, имеющими контур обратной связи с использованием индуктивных датчиков ЛДТ6522. Для подачи напряжения на датчик и сбора с него информации использован сетевой ратиометрический модуль РСМ8-1, который обеспечивает формирование переменного напряжения амплитудой 5 В и частотой 1000 Гц.

Для модуля РСМ8-1 разработано специализированное ПО, осуществляющее сбор, первичную обработку и передачу результатов измерений на вышестоящий уровень по интерфейсу RS-485 на скорости 19200 бит/с. Также при модернизации ПО обеспечена программная поддержка подсистемы качания в основной информационно-измерительной и управляющей системе испытательного стенда (операционная система OS-9).

Созданное аппаратно-программное обеспечение подсистемы качания используется у Заказчика в составе СУР ЖРД РД-171.