RU2223202C2 - Method of control of transportation of articles with thin-walled reservoirs charged with gas by aviation means - Google Patents
Method of control of transportation of articles with thin-walled reservoirs charged with gas by aviation means Download PDFInfo
- Publication number
- RU2223202C2 RU2223202C2 RU2001133748/11A RU2001133748A RU2223202C2 RU 2223202 C2 RU2223202 C2 RU 2223202C2 RU 2001133748/11 A RU2001133748/11 A RU 2001133748/11A RU 2001133748 A RU2001133748 A RU 2001133748A RU 2223202 C2 RU2223202 C2 RU 2223202C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thin
- walled
- pressure
- flight
- altitude
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims 2
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 8
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 5
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 235000018821 Rhododendron arboreum Nutrition 0.000 description 3
- 244000218234 Rhododendron arboreum Species 0.000 description 3
- 239000005441 aurora Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 241001425726 Vindula arsinoe Species 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000773 point of departure Toxicity 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационно-космической технике для обеспечения доставки авиационным транспортом изделий к местам сборки или эксплуатации ракетно-космических комплексов (РКК). The invention relates to aerospace engineering to ensure the delivery by air of products to the assembly or operation of space rocket complexes (RKK).
Как правило, изделия могут представлять собой отдельную конструкцию, выполненную в виде тонкостенных емкостей (топливных баков) или иметь законченную сборочную единицу в виде ступеней ракет (блоков). Известна транспортировка ракетных блоков (РБ), топливных баков и других емкостей в грузовых отсеках широкофюзеляжных транспортных самолетов, при этом транспортируются как полностью собранные изделия, так и технологические части, поскольку производственный цикл может завершаться непосредственно на стартовом комплексе (СК). Для такой транспортировки создаются новые широкофюзеляжные самолеты, например самолет США "Супергаппи", а в странах СНГ "Руслан", "Мрия" и др. [1]. As a rule, products can be a separate structure made in the form of thin-walled containers (fuel tanks) or have a complete assembly unit in the form of stages of missiles (blocks). Known transportation of rocket blocks (RB), fuel tanks and other containers in the cargo compartments of wide-body transport aircraft, while transporting both fully assembled products and technological parts, since the production cycle can be completed directly at the launch complex (SK). For such transportation, new wide-body aircraft are being created, for example, the US Supergappi aircraft, and in the CIS countries Ruslan, Mriya and others [1].
Однако возможности широкофюзеляжных самолетов имеют предел, обусловленный габаритами транспортируемых изделий, и изделия диаметром свыше 6 м выгоднее перевозить на наружной подвеске самолета. Возможна доставка таких изделий водным транспортом, но не везде имеются водные трассы от завода-изготовителя до мест назначения, а по железной дороге такие габаритные изделия по существующим нормам (более 4,2 м) перевозить запрещается. However, the capabilities of wide-body aircraft have a limit due to the dimensions of the transported products, and products with a diameter of more than 6 m are more profitable to transport on the external suspension of the aircraft. Delivery of such products by water is possible, but not all waterways from the manufacturer to their destinations are available, and such dimensional products are not allowed to be transported by rail according to existing standards (more than 4.2 m).
Известны способы управления транспортировкой изделий с наддутыми газом тонкостенными емкостями ракеты-носителя (РН) авиационными средствами, заключающийся в изменении высоты и скорости полета при транспортировке их внутри транспортного контейнера, расположенного сверху фюзеляжа самолета-транспортировщика [2, 3]. Known methods of controlling the transportation of products with inflated gas with thin-walled containers of a launch vehicle (LV) by aviation means, which consists in changing the height and speed of flight when transporting them inside a transport container located on top of the fuselage of the carrier aircraft [2, 3].
Этот способ транспортировки имеет ряд существенных недостатков, а именно:
ограничены габариты перевозимых грузов габаритами контейнера;
из-за значительной массы контейнера уменьшается либо масса транспортируемых изделий, либо дальность полета;
усложняется дальность полета из-за дополнительных операций по погрузке и разгрузке контейнера, его раскрытию и закрытию.This method of transportation has a number of significant disadvantages, namely:
the dimensions of the transported goods are limited by the dimensions of the container;
due to the significant mass of the container, either the mass of the transported products or the flight range decreases;
the flight range is complicated due to additional operations of loading and unloading the container, its opening and closing.
Следует также отметить, что создание транспортного контейнера - сложная инженерная задача, соизмеримая с созданием нового фюзеляжа для транспортного широкофюзеляжного самолета. It should also be noted that the creation of a transport container is a complex engineering task commensurate with the creation of a new fuselage for a wide-body transport aircraft.
Частично недостатки по упомянутому выше способу устранены в техническом решении, в котором предложен способ управления транспортировкой авиационными средствами изделий с предварительно наддутыми до заданного давления тонкостенными емкостями с установленными на них носовыми и кормовыми обтекателями, имеющими воздухозаборники, посредством которых в полете за счет скоростного напора набегающего потока наддуваются внутренние полости под обтекателями из условия обеспечения их устойчивости на смятие [4]. Partially, the disadvantages of the aforementioned method were eliminated in the technical solution, which proposed a method for controlling the transportation of products with thin-walled containers with pre-inflated thin-walled containers with nose and stern cowls equipped with air intakes, through which they are in flight due to the speed of the incoming flow inflated internal cavities under the fairings from the condition of ensuring their stability against collapse [4].
По такому способу транспортируются различные ампулизированные ракеты типа "воздух - воздух", "воздух - земля" и другие негабаритные промышленные грузы вертолетами на внешней подвеске. In this way, various ampouled air-to-air, air-to-ground missiles and other oversized industrial cargoes are transported by external helicopters.
Наиболее близким к заявленному способу воздушной транспортировки тонкостенных емкостей РН, принятым за прототип, является способ управления транспортировкой изделий с наддутой газом тонкостенной емкостью (баком горючего РН "Энергия") с использованием самолета-транспортировщика "Атлант" [5]. Изделие с наддутой газом (воздухом) тонкостенной емкостью - герметичным баком горючего (груз) - размещают на "спине" авиационного средства - самолета "Атлант", совершающего изменение на трассе высоты и скорости полета при подъеме и спуске перед посадкой, при этом одновременно контролируют наддув тонкостенной емкости. Транспортировка производится при ограниченных по температуре и барометрическому давлению условиях в пунктах отправки и приема груза, чтобы не нарушать высотных эшелонов полета самолетов. Closest to the claimed method of air transportation of thin-walled LV containers, adopted as a prototype, is a method for controlling the transportation of products with blown gas with a thin-walled capacity (fuel tank "LV" Energy) using the carrier aircraft "Atlant" [5]. A product with pressurized gas (air) with a thin-walled tank - an airtight fuel tank (cargo) - is placed on the "back" of an aircraft - an Atlant aircraft, which makes a change in the altitude and flight speed path during ascent and descent before landing, while simultaneously controlling the charge thin-walled capacity. Transportation is carried out under conditions limited by temperature and barometric pressure at the points of departure and reception of cargo, so as not to violate the high-altitude flight levels of aircraft.
Недостатком способа, принятого за прототип, является ограничение авиационной транспортировки изделий с наддутыми газом тонкостенными емкостями между зонами с различными климатическими условиями, т.е. имеющими ощутимую разницу по температуре и давлению окружающей среды при соответствующих требованиях к ее герметизации. The disadvantage of the method adopted for the prototype is the limitation of air transportation of products with pressurized gas with thin-walled containers between zones with different climatic conditions, i.e. having a noticeable difference in temperature and pressure of the environment with the relevant requirements for its sealing.
Это объясняется тем, что любая герметичная тонкостенная емкость имеет вполне определенный перепад давления на стенки оболочки со стороны внутренней (наддутой) полости и наружной, омываемой внешним потоком поверхности, ограниченный прочностью конструкции тонкостенной емкости (бака), а также вполне допустимый перепад на стенке оболочки, ограниченный устойчивостью бака. This is explained by the fact that any sealed thin-walled container has a well-defined pressure drop on the walls of the shell from the side of the inner (inflated) cavity and the outer surface washed by the external flow, limited by the strength of the structure of the thin-walled container (tank), as well as a completely allowable difference on the shell wall, limited tank stability.
Границы этого диапазона выбираются из условия работы бака по прямому назначению, т.е. при работе в составе РН. The boundaries of this range are selected from the condition of the tank for its intended purpose, i.e. when working as part of the launch vehicle.
На графике фиг. 1 показан типовой диапазон допустимых давлений в баках первых ступеней РН (заштрихованная область), где:
РБ МАХ - максимально допустимое давление наддува тонкостенной емкости при работе в составе изделия;
РБ ПР - предельное давление, исходя из обеспечения прочности тонкостенной емкости;
РН - давление окружающей среды (наружное статическое);
РБУ - предельное давление внутри тонкостенной емкости, исходя из условия сохранения устойчивости;
ΔPМИН - минимально допустимый перепад давления (РН-РБУ), исходя из условия обеспечения устойчивости оболочки тонкостенной емкости;
ΔPMAX - максимально допустимый перепад давления (РБ ПР - РН), исходя из условия обеспечения прочности оболочки тонкостенной емкости;
РБНО - начальное давление в тонкостенной емкости;
РБУО - начальное давление в тонкостенной емкости, исходя из условия устойчивости оболочки тонкостенной емкости.In the graph of FIG. 1 shows a typical range of permissible pressures in the tanks of the first stages of the launch vehicle (shaded area), where:
R B MAX - the maximum allowable boost pressure of a thin-walled tank when working as part of a product;
R B PR - ultimate pressure, based on ensuring the strength of thin-walled containers;
P N - environmental pressure (external static);
R BU - the maximum pressure inside a thin-walled tank, based on the condition of maintaining stability;
ΔP MIN - the minimum allowable differential pressure (P N -P BU ), based on the conditions for ensuring the stability of the shell of a thin-walled tank;
ΔP MAX - the maximum allowable pressure drop (R B PR - R N ), based on the conditions for ensuring the strength of the shell of a thin-walled container;
R BNO - initial pressure in a thin-walled container;
R BUO - the initial pressure in a thin-walled tank, based on the stability condition of the shell of a thin-walled tank.
При транспортировке тонкостенной емкости - бака - с завода-изготовителя на технический комплекс, где происходит окончательная сборка изделия, давление внутри бака должно находиться в пределах допустимых значений на всех этапах транспортировки. When transporting a thin-walled container - a tank - from the manufacturer to the technical complex where the final assembly of the product takes place, the pressure inside the tank should be within acceptable values at all stages of transportation.
В случае транспортировки изделий из теплой климатической зоны в холодную с Юга на Север (см. графики фиг.1-4) при малом давлении наддува бака, газ охлаждается и при посадке в холодной климатической зоне может произойти потеря устойчивости оболочки бака, и, наоборот, при транспортировке изделия из холодной климатической зоны при относительно высоком давлении наддува может произойти потеря прочности бака после посадки в теплой зоне за счет дальнейшего роста давления внутри бака вследствие разогрева газа наддува. In the case of transporting products from a warm climatic zone to a cold one from South to North (see the graphs of Figs. 1-4) at a low pressure of the pressurization of the tank, the gas cools and, when planted in the cold climate zone, buckling of the tank shell may occur, and vice versa when transporting the product from a cold climatic zone at a relatively high boost pressure, a loss of strength of the tank after landing in the warm zone due to a further increase in pressure inside the tank due to heating of the boost gas can occur.
Таким образом, выбор начального наддува газа в баке из области допустимых значений еще не обеспечивает сохранность бака при авиационной транспортировке между зонами с различными климатическими условиями по температуре и давлению, а также возможна потеря устойчивости в процессе полета торцевых оболочек, закрытых аэродинамическими обтекателями, за счет роста давления под обтекателями в зависимости от высоты и скорости полета при сильном охлаждении газа наддува (см. график фиг.5-6). Thus, the choice of the initial gas boost in the tank from the range of acceptable values does not yet ensure the safety of the tank during air transportation between zones with different climatic conditions in temperature and pressure, and it is also possible to lose stability during the flight of end shells closed by aerodynamic cowls due to growth pressure under the fairings, depending on the altitude and speed of flight with strong cooling of the boost gas (see the graph of FIGS. 5-6).
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка способа управления авиационной транспортировкой изделий с тонкостенными емкостями (баками), особенно крупногабаритных изделий, для обеспечения надежной транспортировки как в пределах одной, так и между разными климатическими зонами. The problem solved by the present invention is the development of a method for controlling the air transportation of products with thin-walled containers (tanks), especially large-sized products, to ensure reliable transportation both within the same and between different climatic zones.
Технический результат может быть достигнут тем, что в способе управления транспортировкой изделий с наддутыми газом тонкостенными емкостями авиационными средствами, заключающемся в изменении на трассе высоты и скорости полета авиационного средства с транспортируемым изделием и контроле наддува тонкостенных емкостей в составе изделия, в отличие от прототипа наддув тонкостенной емкости производят исходя из требований прочности и устойчивости оболочки тонкостенной емкости, изменение высоты НП и/или скорости VП полета производят определяя их значение из соотношений:
где НП МАХ - предельно допустимая высота полета, м;
VП МАХ - предельно допустимая скорость полета, км/ч;
НП ПРЕД - предельная высота НП ПРЕД = 12000 м;
ΔPMAX и ΔPMИН - паспортные данные на транспортируемое изделие;
РБ - текущее значение давления в тонкостенной емкости, кгс/см2;
РН - текущее значение барометрического давления в грузовом отсеке (в контейнере или атмосферы за бортом на высоте полета), кгс/см2;
Т0 - начальная (земная) температура воздуха, К;
К1 - линейный коэффициент изменения температуры с высотой, одновременно с изменением высоты и/или скорости полета регулируют по данным контроля наддув тонкостенной емкости на трассе.The technical result can be achieved by the fact that in the method of controlling the transportation of products with inflated gas by thin-walled containers by aviation means, which consists in changing the altitude and speed of the aircraft with the transported product on the track and controlling the pressurization of thin-walled containers in the product, in contrast to the prototype of thin-walled pressurization containers are made based on the requirements of strength and stability of the shell of a thin-walled container, a change in the height of N P and / or speed V P flight dividing their value from the relations:
where N P MAX - the maximum permissible flight height, m;
V P MAX - the maximum permissible flight speed, km / h;
N P PRED - maximum height N P PRED = 12000 m;
ΔP MAX and ΔP MIN - passport data for the transported product;
R B - the current value of pressure in a thin-walled tank, kgf / cm 2 ;
P N - the current value of the barometric pressure in the cargo compartment (in the container or atmosphere overboard at flight altitude), kgf / cm 2 ;
T 0 - initial (terrestrial) air temperature, K;
To 1 - a linear coefficient of temperature change with altitude, simultaneously with a change in altitude and / or flight speed, is controlled according to the control of supercharging a thin-walled tank on the track.
При этом предлагается как один из вариантов одновременно с изменением высоты и скорости полета производить регулировку наддува тонкостенной емкости путем стравливания газа наддува или подачи в нее дополнительной массы газа за счет скоростного напора и как другой вариант путем изменения давления газа наддува за счет изменения его температуры. At the same time, it is proposed that, as one of the options, at the same time as the altitude and flight speed is changed, thin-walled tank pressurization be adjusted by bleeding the pressurization gas or supplying an additional mass of gas to it due to the pressure head and, as another option, by changing the pressurization gas pressure due to a change in its temperature.
Приведенные формулы, существенно снимая ограничения, дают возможность значительно расширить диапазон регулируемых параметров полета - высоты и/или скорости - за счет дополнительного изменения как начальных, так и текущих значений давления и температуры газа в емкости транспортируемого изделия, при том, что не на всей трассе возможно изменение и высоты и скорости одновременно. The above formulas, significantly removing restrictions, make it possible to significantly expand the range of adjustable flight parameters - altitude and / or speed - due to additional changes in both the initial and current values of gas pressure and temperature in the tank of the transported product, despite the fact that not on the whole route it is possible to change both height and speed at the same time.
Пример реализации одного из вариантов обеспечения авиационной транспортировки изделия с тонкостенной емкостью - баком горючего для ракеты космического назначения (РКН) "Энергия", имеющим форму цилиндра диаметром 7,8 м и объемом 535 м3, осуществлен с помощью самолета-транспортировщика из аэродрома отправки на аэродром доставки (космодром "Байконур") длительностью транспортировки до двух часов.An example of the implementation of one of the options for providing air transportation of a product with a thin-walled capacity - a fuel tank for a space rocket (ILV) "Energia", having the shape of a cylinder with a diameter of 7.8 m and a volume of 535 m 3 , was carried out using a carrier aircraft from the dispatch aerodrome to Delivery aerodrome (Baikonur Cosmodrome) with a transportation duration of up to two hours.
Начальное давление наддува выбиралось из условия обеспечения запасов прочности и устойчивости оболочки бака для максимально установленного перепада температур ТНО в диапазоне от -20oС (аэродром отправки) и до +20oС (аэродром приема). При этом в предельном случае ΔPMИН = -0,05 атм (внешнее давление РН больше давления наддува РБ) и ΔPMAX = 1,2 атм (давление наддува РБО больше внешнего давления РН из условия прочности оболочки бака).The initial boost pressure was selected from the condition of ensuring the safety margins and stability of the tank shell for the maximum set temperature difference Т НО in the range from -20 o С (sending aerodrome) to +20 o С (receiving aerodrome). In the limiting case ΔP MIN = -0.05 atm (external pressure greater than the pressure P H P supercharging B) and ΔP MAX = 1.2 atm (boost pressure P BO greater than the external pressure P H from the condition of the tank shell strength).
Дальнейшее уменьшение ΔPMAX и ΔPMИН недопустимо по условиям прочности и устойчивости и в ракетной технике не применяется.A further decrease in ΔP MAX and ΔP MIN is unacceptable in terms of strength and stability and is not used in rocketry.
В процессе полета на заданной высоте НП МАХ (максимальная высота обеспечивает максимальную дальность полета) происходит охлаждение газа наддува в тонкостенной емкости, поэтому при снижении самолета-транспортировщика в климатической зоне с ТНО= +20oС может быть превышен допустимый предел по ΔPMИН.
Возникает необходимость точного расчета регулирования высоты и скорости полета и контроля параметров наддува (давления, температуры) тонкостенной емкости для предотвращения нарушения целостности транспортируемого изделия. Контроль параметров наддува осуществляется с помощью датчиков давления и температуры, значения которых выводятся на пульт оператора самолета-транспортировщика. Скорость и высота полета контролируются визуально пилотом по приборам самолета-транспортировщика.During the flight at a given height N P MAX (the maximum height provides the maximum flight range), the charge gas is cooled in a thin-walled tank, therefore, when the carrier aircraft decreases in the climatic zone with T НО = +20 o С, the permissible limit for ΔP MIN can be exceeded .
There is a need for accurate calculation of the regulation of altitude and speed of flight and control of boost parameters (pressure, temperature) of a thin-walled tank to prevent violation of the integrity of the transported product. The control of the boost parameters is carried out using pressure and temperature sensors, the values of which are displayed on the operator’s console of the carrier aircraft. The speed and altitude are visually controlled by the pilot on the instruments of the carrier aircraft.
Существенно новой отличительной чертой заявленного способа авиационной транспортировки является регулирование высоты полета и скорости в зависимости от давления и температуры газа наддува в тонкостенной емкости по эмпирическим зависимостям (по формулам НП и VП), полученным экспериментально при отработке в процессе летных испытаний самолетов-транспортировщиков с макетами баков и при транспортировке грузов летных изделий.A significant new distinguishing feature of the claimed method of aviation transportation is the regulation of flight altitude and speed depending on the pressure and temperature of the boost gas in a thin-walled vessel according to empirical dependences (according to the formulas N P and V P ), obtained experimentally during testing in the course of flight tests of carrier aircraft with mock-ups of tanks and during the transportation of cargo of flying products.
Предложенный способ управления транспортировкой изделий с крупногабаритными тонкостенными емкостями (баками) авиационными средствами для обеспечения надежности перевозки как в пределах одной, так и между разными климатическими зонами может быть реализован с помощью самолетов-транспортировщиков "Атлант" (Ил-76, Руслан, Мрия др.) с грузами РКН "Энергия", планера "Буран" и блоков РКН "Аврора", космических разгонных блоков (РБ) типа "Корвет", ДМ3, ДМ-SL и др. , а также при транспортировке изделий без аэродинамических обтекателей, если форма бака не сильно ухудшает аэродинамическую систему "самолет + груз" при перевозке изделий на внешней подвеске самолета или перевозке изделий в грузовом отсеке в транспортировочном контейнере, помещенном в грузовой отсек самолета. The proposed method for controlling the transportation of products with large-sized thin-walled containers (tanks) by aviation means to ensure the reliability of transportation both within the same or between different climatic zones can be implemented using Atlant carrier aircraft (Il-76, Ruslan, Mriya et al. ) with the cargoes of the Energia rocket, the Buran airframe and the Aurora rocket blocks, space accelerating blocks (RB) of the Corvette, DM3, DM-SL, etc. type, as well as when transporting products without aerodynamic fairings, if the shape tank not with flax degrades the aerodynamic system "plane + load" when transporting goods on the external load of the aircraft or transportation of goods in the cargo hold in the shipping container, placed in the cargo compartment of the aircraft.
Относительно начального давления (РБНО) можно пояснить, что данная зависимость является эмпирической, определенной на основе обработки серии натурных испытаний с различными транспортируемыми тонкостенными емкостями и представляет собой следующую зависимость:
где РНО - барометрическое атмосферное давление на поверхности Земли в районе аэродрома вылета, мм рт.ст.;
Кt - безразмерный термический коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающей среды;
ΔPMИH,ΔPMAX - минимальный и максимальный допустимые перепады давления между полостью тонкостенной емкости и окружающей средой, кгс/см2.Regarding the initial pressure (R BNO ), it can be clarified that this dependence is empirical, determined on the basis of processing a series of field tests with various transported thin-walled containers and represents the following dependence:
where R HO - barometric atmospheric pressure on the Earth's surface in the vicinity of the departure aerodrome, mm Hg;
To t is a dimensionless thermal coefficient that takes into account the influence of ambient temperature;
ΔP MИH , ΔP MAX - minimum and maximum allowable pressure drops between the cavity of a thin-walled container and the environment, kgf / cm 2 .
Поскольку в большинстве случаев на территории России барометрическое давление РНО в районе аэродромов не выходит за пределы PНО=710-770 мм рт.ст. , то с достаточной степенью точности можно принять РНО/737, равное ~1.Since in most cases on the territory of Russia the barometric pressure P НО in the area of aerodromes does not go beyond P НО = 710-770 mm Hg. , then with a sufficient degree of accuracy we can take P HO / 737, equal to ~ 1.
Число 735 является переводным коэффициентом размерности давления из мм рт. ст. в кгс/см2, так как 735 мм рт.ст. соответствует одной атм и одновременно представляет собой среднее арифметическое давление, полученное при конкретных испытаниях.The number 735 is a conversion factor for the dimension of pressure from mmHg. Art. in kgf / cm 2 , since 735 mm Hg corresponds to one atm and at the same time represents the arithmetic mean pressure obtained in specific tests.
Термический коэффициент Кt представляет собой эмпирическую зависимость вида
Кt=а+b•Т0;
где а=0,7 - безразмерный коэффициент;
b=0,01 - коэффициент, имеющий размерность 1/oС.The thermal coefficient K t is an empirical dependence of the form
K t = a + b • T 0 ;
where a = 0.7 is a dimensionless coefficient;
b = 0.01 - coefficient having a dimension of 1 / o C.
Таким образом, термический коэффициент будет иметь вид
Формула для определения РБНО примет вид
При крейсерском полете сравнивают известными методами текущие значения давления в тонкостенной емкости РБ и давления за бортом РН, выдерживают безопасный их перепад таким образом, что при уменьшении избыточного давления РБ - РН увеличивают высоту полета, а при увеличении избыточного давления высоту полета уменьшают.Thus, the thermal coefficient will have the form
The formula for determining P BNO will take the form
When cruising, the current values of pressure in the thin-walled vessel Р B and pressure overboard Р Н are compared by known methods, they are kept safely in such a way that, with a decrease in overpressure Р B - Р Н , the flight altitude is increased, and when the excess pressure is increased, the flight altitude is reduced .
Для сужения диапазона высот полета при наборе высоты крейсерская скорость полета и при снижении уменьшение избыточного давления РБ - РН регулируют увеличением давления в тонкостенной емкости РБ за счет подачи в нее сжатого воздуха с борта самолета транспортировщика, а увеличение избыточного давления компенсируют стравливанием воздуха из тонкостенной емкости.To narrow the range of flight altitudes during climb, the cruising flight speed and with a decrease in the decrease in excess pressure Р B - Р Н are regulated by increasing the pressure in the thin-walled vessel Р B due to the supply of compressed air to it from the side of the carrier’s aircraft, and the increase in excess pressure is compensated by bleeding thin-walled capacity.
Предлагается регулировку наддува тонкостенной емкости осуществлять в процессе полета одновременно при изменении высоты и/или скорости путем стравливания газа наддува или подачи в нее дополнительной массы газа за счет скоростного напора или от бортовых средств самолета. Однако возможен и другой вариант - регулировку наддува тонкостенной емкости производят путем изменения давления газа наддува за счет повышения или понижения его температуры. It is proposed to regulate the supercharging of a thin-walled tank during the flight simultaneously with a change in altitude and / or speed by bleeding the supercharging gas or supplying an additional mass of gas to it due to the pressure head or from the aircraft’s onboard means. However, another option is also possible - adjustment of the supercharging of a thin-walled vessel is carried out by changing the pressure of the supercharging gas by increasing or decreasing its temperature.
На режиме крейсерского полета уменьшение избыточного давления в изделии РБ - РН возможно компенсировать нагревом заполняющего его воздуха без нарушения герметичности за счет прокачки горячего воздуха, подаваемого с борта самолета-транспортировщика, а увеличение избыточного давления компенсируют охлаждением воздуха в изделии за счет прокачки холодного воздуха от самолета-транспортировщика.In cruise flight mode, it is possible to compensate for the decrease in excess pressure in the product R B - R N by heating the air filling it without violating the tightness due to the pumping of hot air supplied from the side of the carrier aircraft, and the increase in excess pressure is compensated by cooling the air in the product by pumping cold air from the carrier aircraft.
Осуществляют комбинированное управление транспортировкой, сочетая при уменьшении избыточного давления в изделии РБ - РН увеличение высоты полета, дополнительный наддув тонкостенной емкости воздухом при одновременном увеличении его температуры, а при повышении избыточного давления в изделии - снижают высоту полета и стравливают воздух из тонкостенной емкости до получения требуемого перепада.They carry out combined transportation control, combining, while reducing excess pressure in the product Р B - Р Н, increasing flight altitude, additional pressurization of the thin-walled tank with air while increasing its temperature, and when increasing excess pressure in the product, they reduce the flight altitude and bleed air from the thin-walled tank to obtaining the required difference.
Формула для расчета высоты полета (НП) выводится из неравенства
HП•(1+PБ-ΔPMAX)≤12000•(1+ΔPMAX-PБ),
определяемого эмпирическим путем из зависимости, приведенной на фиг.1.The formula for calculating the flight altitude (N P ) is derived from the inequality
H P • (1 + P B -ΔP MAX ) ≤12000 • (1 + ΔP MAX -P B ),
determined empirically from the dependence shown in figure 1.
С увеличением высоты полета падает внешнее давление (РН), следовательно, снижается предельно допустимое давление в тонкостенной емкости, пересечение которого с РМАХ не должно быть. Это и определяет неравенство и предельную высоту 12000 м, откуда
где НП - текущее значение высоты полета, м;
НП МАХ - предельно допустимая высота полета, м;
РБ - текущее значение давления в тонкостенной емкости, кгс/см2;
ΔPMAX - максимально допустимый перепад (со знаком минус) давление между внутренней полостью тонкостенной емкости и внешней средой, а также средой в контейнере или в грузовом отсеке самолета из условия обеспечения устойчивости оболочки тонкостенной емкости, кгс/см2.With increasing flight altitude, the external pressure (P N ) decreases, therefore, the maximum permissible pressure in a thin-walled vessel decreases, the intersection of which with P MAX should not be. This determines the inequality and the maximum height of 12,000 m, whence
where N P - the current value of the flight altitude, m;
N P MAX - the maximum permissible flight height, m;
R B - the current value of pressure in a thin-walled tank, kgf / cm 2 ;
ΔP MAX is the maximum allowable pressure difference (with a minus sign) between the internal cavity of the thin-walled container and the external environment, as well as the medium in the container or in the cargo compartment of the aircraft, from the condition of ensuring the stability of the shell of the thin-walled container, kgf / cm 2 .
Формула для расчета скорости полета (VП - воздушная скорость) выводится из формулы Ветчинкина для высоты полета (НП), равной менее 12 км, и имеет вид
где VПР - приборная скорость, км/ч;
ρ0 - плотность воздуха при высоте Н = 0;
ρH - плотность воздуха при высоте полета (НП до 12 км).The formula for calculating flight speed (V P - air speed) is derived from the Vetchinkin formula for a flight altitude (N P ) of less than 12 km and has the form
where V PR - instrument speed, km / h;
ρ 0 - air density at a height of H = 0;
ρ H - air density at flight altitude (N P up to 12 km).
После преобразования и введения эмпирических коэффициентов 24, 6 и 0,0065 скорость полета (VП) примет вид, описанный в тексте.After converting and introducing empirical coefficients 24, 6, and 0.0065, the flight speed (V P ) will take the form described in the text.
Тонкостенную емкость перед погрузкой на самолет-транспортировщик наддувают газом наддува до давления, определяемого формулой (РБНО) и обеспечивающего устойчивость ее оболочки при минимальной массе газа наддува, а высоту полета ограничивают величиной по формуле (НП). Выбирают скорость полета в зависимости от высоты крейсерского полета по формуле (VП).Thin-walled container before loading onto a carrier aircraft is pressurized with boost gas to a pressure determined by the formula (P BNO ) and ensuring the stability of its shell with a minimum mass of boost gas, and the flight altitude is limited by the formula (N P ). Choose a flight speed depending on the height of the cruise flight according to the formula (V P ).
Суть изобретения поясним с помощью фиг.1-6:
на фиг. 1 показана зависимость предельного давления в изделии в зависимости от наружного давления, связанного с высотой полета самолета-транспортировщика;
на фиг. 2-4 показаны изменения высоты, температуры и давления в тонкостенной емкости изделия при полете в разных климатических зонах по времени полета;
на фиг.5 приведена зависимость высоты полета от максимально допустимого перепада давления в тонкостенной емкости изделия;
на фиг.6 приведена зависимость скорости полета от минимально допустимого перепада давления в тонкостенной емкости изделия.The essence of the invention will be explained using figures 1-6:
in FIG. 1 shows the dependence of the ultimate pressure in the product depending on the external pressure associated with the flight altitude of the carrier aircraft;
in FIG. Figures 2-4 show changes in altitude, temperature, and pressure in a thin-walled product container during flight in different climatic zones over the flight time;
figure 5 shows the dependence of the flight altitude on the maximum allowable differential pressure in a thin-walled container;
figure 6 shows the dependence of the flight speed on the minimum allowable differential pressure in the thin-walled capacity of the product.
Реализация предложенного способа осуществляется следующим образом: наддутую газом тонкостенную емкость поднимают с помощью авиационного средства (например, самолета-транспортировщика), изменяя на трассе высоту и скорость полета, контролируют давление наддува внутри тонкостенной емкости изделия. На участках взлета, крейсерского полета и снижения при контроле наддува сравнивают известным способами давления в изделии РБ и давление снаружи РН, обеспечивая безопасный перепад давления PБ - РН, определяемый прочностью бака и устойчивостью наддутых оболочек изделия, соответствующим изменением высоты полета на крейсерском режиме и изменением скорости полета при наборе высоты и снижении, для чего в кабину экипажа на пульт выводится соответствующие показания давлений в тонкостенной емкости. Одновременно с изменением высоты и скорости полета регулируют по данным сравнения наддув тонкостенной емкости путем стравливания газа наддува или подачи в нее дополнительной массы газа, например, от шар-баллонов с газом наддува, подаваемого через редуктор, с использованием пуско-отсечной арматуры или забора газа наддува (воздуха) для создания необходимого давления от компрессора самолетного двигателя. В предлагаемом способе подачу газа предлагается осуществлять за счет скоростного напора с помощью воздухозаборника, направленного навстречу набегающему потоку. При этом диаметр воздухозаборника, представляющего собой круговое отверстие в центре переднего обтекателя, зависит от объема тонкостенной емкости транспортируемого изделия.Implementation of the proposed method is carried out as follows: a thin-walled container inflated with gas is raised using an aircraft (for example, a carrier aircraft), changing the height and speed of the flight along the route, and control the boost pressure inside the product’s thin-walled container. In the take-off, cruising, and lowering sections during boost control, the pressure in the product P B and the pressure outside P N are compared by known methods, ensuring a safe pressure drop P B - P N , determined by the strength of the tank and the stability of the blown shells of the product, corresponding to a change in flight height on the cruiser mode and change in flight speed during climb and decrease, for which the corresponding pressure readings in a thin-walled tank are displayed on the control panel in the cockpit. Simultaneously with a change in altitude and flight speed, thin-walled capacity pressurization is controlled by bleeding off the supercharging gas or supplying an additional mass of gas to it, for example, from balloons with supercharging gas supplied through a reducer using start-and-shut valves or intake of supercharged gas (air) to create the necessary pressure from the compressor of the aircraft engine. In the proposed method, the gas supply is proposed to be carried out due to the high-pressure head with the help of an air intake directed towards the oncoming flow. The diameter of the air intake, which is a circular hole in the center of the front fairing, depends on the volume of the thin-walled container of the transported product.
При этом возможны и аварийные маневры, например, при внезапном повышении давления в отсеке или его внезапная разгерметизация. In this case, emergency maneuvers are also possible, for example, with a sudden increase in pressure in the compartment or its sudden depressurization.
Наличие условий, обеспечивающих возможность протекания перечисленных выше действий, совокупность которых составляет данный способ - указываются режимы по температуре и давлению внутри тонкостенной емкости и по скорости обтекающей его внешней среды, по давлению и температуре окружающей среды, причем в четко оговариваемые пределы по высоте транспортировки изделия, скорости обтекания его внешним потоком, начальному давлению наддува, диапазоном регулирования температуры и давления в изделии. Все эти параметры связаны эмпирическими и термодинамическими соотношениями, дающими возможность ввести расчетные зависимостями (формулы РБНО, НП, VП).The presence of conditions ensuring the possibility of the above actions, the combination of which makes up this method — indicates the modes of temperature and pressure inside a thin-walled container and the speed of the surrounding environment, pressure and ambient temperature, and to clearly specified limits on the height of transportation of the product, the speed of flow around it with an external stream, the initial boost pressure, the range of temperature and pressure regulation in the product. All these parameters are connected by empirical and thermodynamic relations, which make it possible to introduce calculated dependences (formulas R BNO , N P , V P ).
Разработка ракетных блоков первых и вторых ступеней РКН "Аврора" и космических ракетных разгонных блоков "Корвет" и второй ступени "Воздушного старта" ведется с учетом предложенного способа авиационной транспортировки с обеспечением доставки как отдельных частей РКН, так и полностью собранных ракетных блоков с завода-изготовителя до места старта самолетами-транспортировщиками Ан 124, Ил 76 или "Мрия", находящиеся в эксплуатации. The development of rocket blocks of the first and second stages of the Aurora rocket launcher and the Corvette space rocket booster blocks and the second stage of the Air Launch are carried out taking into account the proposed method of air transportation with the delivery of both individual parts of the rocket launcher and fully assembled missile blocks from the factory the manufacturer to the place of launch by transport aircraft An 124, IL 76 or Mriya, which are in operation.
В настоящее время использование изобретения возможно для обеспечения перевозки авиационным транспортом изделий РКК "Энергия", например, РКН "Аврора", "Союз", "Прогресс", а также ракетных разгонных блоков типа 11Д861 и его модификаций, 11С824Ф, ДМ1 - 4, ЛМ, 314ГК ("Морской старт") и др. Currently, the use of the invention is possible to ensure the transport by air of RSC Energia products, for example, Aurora, Soyuz, Progress rocket launchers, as well as 11D861 type rocket booster units and its modifications, 11C824F, DM1-4, LM , 314GK (Sea Launch), etc.
Источники информации:
1. Журнал "Наука и жизнь", издательство Правда, Москва, 1990 г., статья В. Бурдакова "Груз на спине самолета".Sources of information:
1. The journal "Science and Life", Pravda Publishing House, Moscow, 1990, V. Burdakov's article "Cargo on the back of an airplane."
2. Газета "Вечерняя Москва" от 27.10.88 г., статья Д. Гая "Седло для "Бурана". 2. The newspaper "Evening Moscow" from 10.27.88, the article by D. Guy "Saddle for the" Buran ".
3. Газета "Социалистическая индустрия" от 29.10.88 г., статья В. Корчагина и др. "Буран" летит на "Байконур". 3. The newspaper "Socialist Industry" on 10.29.88, an article by V. Korchagin and others. "Buran" flies to Baikonur.
4. "Энциклопедия авиация", издательство ЦАГИ (с. 322, 365, 525), 1994 г. 4. "Encyclopedia of Aviation", TsAGI publishing house (p. 322, 365, 525), 1994
5. Газета "Красная Звезда" от 12.04.89 г., статья В. Бурдакова "На спине самолета". 5. Newspaper "Red Star" on 04/12/89, article by V. Burdakov "On the back of the aircraft."
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133748/11A RU2223202C2 (en) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | Method of control of transportation of articles with thin-walled reservoirs charged with gas by aviation means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133748/11A RU2223202C2 (en) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | Method of control of transportation of articles with thin-walled reservoirs charged with gas by aviation means |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001133748A RU2001133748A (en) | 2003-09-10 |
| RU2223202C2 true RU2223202C2 (en) | 2004-02-10 |
Family
ID=32172194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001133748/11A RU2223202C2 (en) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | Method of control of transportation of articles with thin-walled reservoirs charged with gas by aviation means |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2223202C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182939U1 (en) * | 2018-03-21 | 2018-09-06 | Акционерное общество "Камов" | Air conditioning |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3921520A1 (en) * | 1989-06-30 | 1990-07-26 | Ohb Opto Elektronik Hydraulik | Orbital launch of spacecraft - involves using supersonic aircraft as flying launch-pad |
| DE19545711C1 (en) * | 1995-12-07 | 1997-06-05 | Daimler Benz Aerospace Ag | Reusable carrier body as starting aid for flight craft |
| RU2158214C1 (en) * | 2000-03-09 | 2000-10-27 | Ишков Юрий Григорьевич | Aviation launch complex for transportation, filling and launch in air of launch vehicle |
-
2001
- 2001-12-11 RU RU2001133748/11A patent/RU2223202C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3921520A1 (en) * | 1989-06-30 | 1990-07-26 | Ohb Opto Elektronik Hydraulik | Orbital launch of spacecraft - involves using supersonic aircraft as flying launch-pad |
| DE19545711C1 (en) * | 1995-12-07 | 1997-06-05 | Daimler Benz Aerospace Ag | Reusable carrier body as starting aid for flight craft |
| RU2158214C1 (en) * | 2000-03-09 | 2000-10-27 | Ишков Юрий Григорьевич | Aviation launch complex for transportation, filling and launch in air of launch vehicle |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАЗЕТА "КРАСНАЯ ЗВЕЗДА", 12.04.1989. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182939U1 (en) * | 2018-03-21 | 2018-09-06 | Акционерное общество "Камов" | Air conditioning |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7156342B2 (en) | Systems for actively controlling the aerostatic lift of an airship | |
| US7487936B2 (en) | Buoyancy control system for an airship | |
| JP5508017B2 (en) | Aerodynamic and space flight airplanes and related maneuvering methods | |
| CA2870808C (en) | An aerospace plane system | |
| US20030192985A1 (en) | Stealthy duffel bag airplane | |
| WO1998039207A1 (en) | Reusable dual propulsion mode rocket airplane | |
| US8500060B2 (en) | Aircraft with a pressurized vessel | |
| Zolin et al. | Development of the transport airship for cargo delivery to the Vostochny Cosmodrome | |
| US9016622B1 (en) | Flight system for a constant volume, variable buoyancy air vehicle | |
| RU2111147C1 (en) | Aero-space transport system | |
| RU2223202C2 (en) | Method of control of transportation of articles with thin-walled reservoirs charged with gas by aviation means | |
| CN111959824A (en) | Heavy reusable aerospace vehicle system with space-based launching | |
| Corda et al. | Stratolaunch air-launched hypersonic testbed | |
| RU2511500C2 (en) | Aerostatic airborne vehicle (versions) | |
| RU107127U1 (en) | HYBRID AIR TRANSPORT SYSTEM | |
| RU2244639C2 (en) | Combination aircraft transportation system for carrying compressed gases | |
| RU2821861C1 (en) | Airship for transportation of heavy stages of carrier rockets | |
| CN219584463U (en) | Floating ball and floating ball chain | |
| RU2160209C2 (en) | Airship | |
| EP1736405A1 (en) | Semi-rigid airship | |
| Leishman | Airships, Blimps, & Aerostats | |
| Lamuela Dorado | Conceptual design of an aerostat vehicle for missions applied to aerial work | |
| Roper | Airships Rise Again | |
| RU13196U1 (en) | AMPHIBIAN VEHICLE | |
| WO2008051175A2 (en) | Semi-rigid air vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091212 |