Бортовые газодинамические исполнительные системы летательных аппаратов. Ч. 1: Бортовые источники рабочего тела на холодном газе

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
 
 
 
 
В.С. Владимиров, В.П. Строгалев,  
И.О. Толкачева 
 
 
БОРТОВЫЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ 
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ 
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 
 
 
 
Часть 1 
 
Бортовые источники рабочего тела 
на холодном газе 
 
 
Рекомендовано Научно-методическим советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана  
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2011 

УДК 629.7.064(075.8) 
ББК 39.56 
        В57 
 
 
Рецензенты: В.Е. Смирнов, А.И. Максимов 
 
 
Владимиров В.С. 
Бортовые газодинамические исполнительные системы 
летательных аппаратов. Ч. 1: Бортовые источники рабочего 
тела на холодном газе : учеб. пособие / В.С. Владимиров, 
В.П. Строгалев, И.О. Толкачева. — М.: Изд-во МГТУ 
им. Н.Э. Баумана, 2011. — 45, [3] с. : ил. 

В первой части учебного пособия описаны устройство и 
функционирование бортовых источников питания, работающих на 
холодном газе, изложены основы их расчета и проектирования.  
Для студентов, изучающих дисциплины «Проектирование 
бортовых исполнительных систем» и «Проектирование энергетических установок ракетного оружия». Также будет полезно аспирантам и преподавателям, ведущим аудиторные занятия по этим 
дисциплинам. 

 
УДК 629.7.064(075.8) 
                                                                                   ББК 39.56 
 

 

 

 

 

 

 

 

 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 

В57 

ВВЕДЕНИЕ 

В системах управления современных летательных аппаратов 
(ЛА) широко применяются газодинамические силовые следящие 
приводы и пневматические системы различного назначения. Задачей силовых приводов является перемещение органов управления 
ЛА по заданному закону с заданной точностью, а задачей пневматических систем — создание управляющих моментов, прикладываемых к ЛА, преобразование энергии сжатого газа в энергию других видов (например, в электрическую) или выполнение ряда 
вспомогательных функций (расстыковка ступеней ракеты, раскрытие крыльев или оперения, отсечка тяги ракетного двигателя на 
твердом топливе, отстрел или передвижение элементов конструкции ЛА и др.).  
Для обеспечения работы систем управления ЛА, в которых 
используются газодинамические приводы и другие виды управляющих пневматических исполнительных устройств (газореактивные системы управления и стабилизации, преобразователи энергии, вспомогательные системы управления и др.), требуется наличие на борту ЛА источника (источников) рабочего тела — сжатого 
газа. При проектировании таких систем необходимо учитывать 
наличие источника сжатого газа (ИСГ) и системы газообеспечения 
потребителей (СГП) в целом. 
В настоящее время применительно к ЛА разрабатывают ИСГ на 
основе газообразного, жидкого или твердого первичного вещества. 
Подробное изложение материалов по вопросам устройства, 
функционирования, областей применения, расчета и проектирования источников рабочего тела на горячем газе (твердотопливных 
генераторов и жидкостных газогенераторов на однокомпонентном 
жидком топливе) приведено в частях 2 и 3 учебного пособия «Бортовые газодинамические исполнительные системы летательных 
аппаратов». Настоящее учебное пособие (часть 1) посвящено рас_____________ 
 Владимиров В.С., Королев А.А., Никитина И.Е. Бортовые газодинамические исполнительные системы летательных аппаратов. Ч. 2: Бортовые 
источники рабочего тела на горячем газе. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002; Владимиров В.С., Строгалев В.П., Толкачева И.О. Бортовые 
газодинамические системы летательных аппаратов. Ч. 3: Бортовые источники рабочего тела на однокомпонентном жидком топливе. М.: Изд-во 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 

смотрению вопросов расчета и проектирования источников рабочего тела на холодном газе. 
Системы управления с использованием холодного сжатого газа в качестве рабочего тела являются самыми простыми и надежными из всех известных систем, в связи с чем они находят достаточно широкое применение на различных типах ЛА, в частности, 
они используются на космических ЛА в качестве газореактивных 
(газоструйных) систем управления полетом и стабилизации. 
Несмотря на то что рассматриваемой теме посвящено достаточно большое количество работ, до настоящего времени не существует необходимого для изучения ряда разделов дисциплины 
«Проектирование бортовых газодинамических исполнительных 
систем» систематизированного материала по вопросам расчета и 
проектирования источников рабочего тела и СГП на холодном газе. Опубликованные в семидесятых и восьмидесятых годах прошлого столетия материалы разобщены, имеют узкоспециализированный или отрывочный характер и методически неоднородны. 
В данном учебном пособии сделана попытка систематизированно изложить опубликованные ранее материалы об устройстве, 
о функционировании, об областях применения, о преимуществах и 
недостатках бортовых источников рабочего тела на холодном газе, 
о расчете и проектировании СГП на холодном газе, а также об 
анализе энергомассовых характеристик бортовых источников рабочего тела и систем управления на холодном газе. 

1. ИСТОЧНИКИ РАБОЧЕГО ТЕЛА (ГАЗА) БОРТОВЫХ 
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ  
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 

1.1. Основные сведения 
о системах газообеспечения 

Система газообеспечения потребителей состоит из источника 
сжатого газа, арматуры, приборов и устройств, обеспечивающих 
транспортировку газа ко входу исполнительных устройств и 
управление параметрами газового потока. 
Для большинства автономных систем управления ЛА масса и 
габариты СГП определяют выбор типа привода, да и всей системы 

управления в целом, особенно в тех случаях, когда система управления работает в течение длительного времени. 
В связи с этим приходится проектировать ИСГ с минимально 
необходимым запасом энергии, однако уменьшение запаса энергии при неизменном времени работы системы ведет к уменьшению 
располагаемой мощности ИСГ. При соизмеримости мощностей 
конечных потребителей и ИСГ начинает проявляться их взаимное 
влияние; особенно это сказывается в динамических процессах. 
Обоснованный выбор мощности ИСГ подразумевает знание 
расходных характеристик потребителей сжатого газа и зависимость этих характеристик от режимов работы исполнительного 
устройства или группы исполнительных устройств потребителей.  
Исходными данными при выборе или проектировании ИСГ 
являются давление газа на входе в привод (исполнительное устройство) pz; входной расход привода Gz; допустимая температура 
газа на входе в привод Tz; время работы привода tp; изменение условий окружающей среды; зависимость входного расхода Gz от 
режимов работы привода; режим работы привода. 
Как известно, масса и габариты СГП определяются в основном 
массой и габаритами ИСГ.  
Режим работы привода или группы приводов, подключенных 
к данному ИСГ, заранее не известен. При этом его характеристики 
являются случайной функцией времени. Отметим также, что привод может работать в режимах, существенно различающихся по 
потребляемой мощности, например в режиме управления и в режиме стабилизации. Кроме того, оказывается целесообразным использовать для питания нескольких приводов один ИСГ, поскольку при этом из системы управления исключаются автоматические 
устройства синхронизации работы ИСГ.  
Отметим, что требуемая для нормального функционирования 
системы управления масса газа тг не зависит от вида ИСГ и природы первичного вещества, из которого получается сжатый газ в ИСГ. 

1.2. Рабочие тела бортовых  
газодинамических исполнительных систем  

Необходимое количество газа хранится или создается в ИСГ. 
В настоящее время применительно к ЛА разрабатываются ИСГ на 
основе газообразного, жидкого или твердого первичного вещества.