Ножнин Олег Сергеевич
Попов Дмитрий Николаевич
Доктор технических наук, профессор. Кафедра "Гидроприводы, гидромеханика и гидропневмоавтоматика".
Результатом стремительного развития электротехнических отраслей промышленности для авиации является постепенный переход к автономным электрогидравлическим приводам, наиболее совершенным из которых на настоящий момент считается электрогидростатический привод. Однако высокие требования к динамическим показателям современных неустойчивых и малоустойчивых самолетов ограничивают внедрение электрогидростатических приводов в промышленность.
Проблема низких динамических показателей решается в гидроприводе с комбинированным регулированием, являющегося развитием электрогидростатического привода. Высокая динамика при комбинированном регулировании достигается за счет применения двойного (дроссельного и электромоторного) регулирования с преобладанием каждого из них в зависимости от величины входного сигнала.
В связи с малой изученностью привода с комбинированным регулированием предлагается применение метода многокритериальной оптимизации с целью получения оптимальных результатов при его разработке. Это позволит адекватно оценить показатели привода для его сравнения с аналогами, а также обосновать целесообразность проведения дальнейших исследований.
В статье описаны все этапы проведения многокритериальной оптимизации привода с комбинированным регулированием методом ЛП-поиска. Оптимизация ведется с учетом требований, предъявляемым к современным летательным аппаратам. В качестве критериев были взяты три величины, наиболее полно, по мнению авторов, описывающих качество всего привода (энергопотребление привода в «нейтрали», КПД гидравлической части привода в режиме электромоторного регулирования, величина ITAE при отработке приводом малого сигнала). В результате оптимизации был получен фронт Парето в трех координатах, соответствующий эффективным решениям, после чего был найден компромисс между критериями и выбрано оптимальное решение.
Полученное после проведения оптимизации проектное решение привода с комбинированным регулированием удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к современным самолетам и имеет как высокие энергетические показатели, так и высокую динамику. Тем не менее данное исследование следует считать неполным ввиду неучета ряда показателей, среди которых массогабаритные показатели и показатели надежности привода.
The rapid development of electrical engineering industries for aviation has resulted in a gradual transition to the autonomous electrohydraulic drives, among which an electro-hydrostatic drive is currently considered to be the most advanced. However, high requirements for dynamic parameters of modern unstable and low-stability aircrafts put restriction on implementation of electro-hydrostatic drives in the industry.
A combined control hydraulic drive arisen from the electro-hydrostatic drive development solves the problem of low dynamic parameters. High dynamics for combined control is achieved through the use of double (throttle and electric power) control with each of them being predominant depending on the input signal value.
Due to small knowledge of the drive with combined control, the article proposes to use a multi-criterion optimization method in order to obtain optimal results in its development. This will allows an adequate estimate of drive performance for its comparison with analogues and a justification of the feasibility of further research as well.
The article describes all the stages of multi-criteria optimization of the combined control drive using the LP-search method. Optimization is carried out taking into account the requirements for modern aircrafts. As criteria, were taken three values , which, in the authors' opinion, provide the most complete description of the entire drive quality (a drive power consumption in the "neutral", an efficiency of the hydraulic part of the drive in the mode of electric power control, a value of ITAE when driving with a small signal). As a result of optimization, the Pareto front was obtained in three coordinates, corresponding to effective solutions, after which a compromise between the criteria was found, and the optimal solution was chosen.
The design solution of the combined control drive, obtained after optimization, meets all the requirements for modern aircrafts and has both the high power performance and the high dynamics. Nevertheless, this study should be considered incomplete because of not taking into account a number of parameters, including weight-size and drive reliability ones.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.