Без рубрики

Генератор потока переключения.

Поток генератор переменного ток переключения является формой высокоскоростного генератора переменного тока , к сети переменного тока электрического генератора, предназначенный для прямого привода с помощью турбины . Они просты по конструкции, делают их прочными и способны работать на высоких скоростях вращения. Это делает их пригодными для их единственного широкого применения в управляемых ракетах. Более подробно смотрите на сайте Air-Part.

Управляемые ракеты 

Управляемые ракеты требуют источника электроэнергии во время полета. Это необходимо для питания систем наведения и взрывателя , возможно, также для мощных нагрузок активного радиолокационного искателя (т. Е. Передатчика) и редко — поверхностей управления ракеты . Приводы управляющей поверхности для высокоскоростной ракеты требуют большой силы, поэтому они обычно приводятся в действие неэлектрическими средствами, такими как отвод отработавшего газа из двигателя ракеты.  Редкими исключениями, когда используются электрические поверхности управления, являются в основном дозвуковые морские ракеты средней дальности, например Exocet , Harpoon и Martel,  Общая нагрузка для разных ракет варьируется от 100 Вт до нескольких кВт. 

Электроснабжение ракеты должно быть надежным, особенно после длительного хранения. В зависимости от типа ракеты может также потребоваться начать подачу энергии почти сразу после запуска или даже перед запуском, чтобы позволить гироскопам разгоняться до скорости и обеспечивать мощность в течение различных промежутков времени. [2] Небольшие противотанковые ракеты или ракеты класса «воздух-воздух» могут потреблять энергию только в течение нескольких секунд полета. Другим, таким как тактические ракеты или МБР , может потребоваться мощность в течение нескольких минут. Крылатые ракеты с турбореактивными двигателями имеют самые длинные времена полета (будучи дальним, но также и самым медленным в полете), однако у них также есть двигатели, которые способны вести более обычный генератор.

На практике используются две технологии для питания ракет: батареи и генераторы. Используемые батареи обычно являются эзотерическими типами, редко встречающимися вне ракет, такими как серебряно-цинковые или тепловые батареи . Используемые генераторы представляют собой простые высокоскоростные генераторы, приводимые в движение непосредственно ротором турбины, который приводится в действие либо выхлопом ракетного двигателя, либо специализированным газогенератором . 

Принципы генератора переменного тока 

Генератор должен быть прочным и способным работать на очень высоких скоростях, так как он работает на скорости турбины без редуктора. Таким образом, ротор должен быть простым по конструкции, и в нем также не должно быть скользящих контактов со скользящими пружинами или другими щетками . [3] [4] Несмотря на то, что потребляемая мощность для ракеты может в значительной степени зависеть от источника постоянного тока, генератор переменного тока и его потребность в выпрямителе по-прежнему предпочтительны из-за его механической прочности. 

Необычно, что и катушки возбуждения, и обмотка якоря находятся на неподвижном статоре. Ротор представляет собой простое зубчатое колесо без обмоток и электрических компонентов. 

В простейшем случае статор имеет четыре полюса, а катушки возбуждения и обмотки якоря расположены попеременно вокруг статора между полюсами. Полевые магниты расположены так, что их полюса находятся напротив друг друга, то есть одна арматура находится между двумя северными полюсами, одна — между двумя южными. Ротор представляет собой простой зубчатый диск из магнитного, но не намагниченного железа. Когда он вращается между полюсами, он связывает поток между одной парой противоположных полюсов. Магнитная цепьТаким образом, статора представляет собой пару треугольников, каждый из которых содержит поле, якорь и общий путь через ротор. Поток проходит в каждом контуре от одного поля и через одну якорь. При вращении ротора образуется другой треугольный путь, переключающий поток от одной пары поля и якоря к другой, а также меняющий направление потока в катушке якоря. Именно это изменение потока производит переменную ЭДС . 

Ротор должен соединять путь между противоположными полюсными наконечниками, но никогда не должен соединять все четыре одновременно. Таким образом, он должен иметь четное число полюсов, но это не должно делиться на четыре. Практические роторы используют шесть полюсов. Поскольку вращения одного зуба достаточно для создания одного цикла переменного тока, выходная частота, таким образом, является произведением скорости вращения (в оборотах в секунду) и количества зубьев ротора. Ранние системы переменного тока использовали стандартную частоту 400 Гц, которая ограничивала генераторы до двух полюсных роторов и максимальной скоростью вращения 24000 об / мин.  Использование более высоких частот от многополюсных роторов уже было признано в качестве будущего средства для достижения большей мощности при том же весе. Seaslug ракетного генератора используется скорость 24000 оборотовминутучтобы произвести 1,5 кВА электроэнергии на 2400 Гц. 

Поле может быть снабжено либо постоянными магнитами, либо полевыми катушками. Регулирование выходного напряжения достигается путем управления током через обмотку, либо полевую катушку, либо управляющую обмотку вокруг постоянного магнита. 

Привод генератора переменного тока 

Движитель 

Самое простое решение отводит немного горячего выхлопного газа от двигателя и вместо этого направляет его через турбину генератора. Этот газ может также использоваться для питания исполнительных механизмов поверхности управления, как это было использовано для Vigilant.  Это один из самых простых и легких источников питания для ракеты. 

Удаление выхлопных газов из двигателя увеличивает количество необходимого топлива, но этот эффект тривиален, около 1%. Выхлоп горячий, возможно, такой же горячий, как 2400 ° C, и при давлениях, варьирующихся от 2600 фунтов на квадратный дюйм на фазе наддува до 465 фунтов на квадратный дюйм во время сустейна .  Более серьезным недостатком является количество сажевых частиц в выхлопе для которого требуется фильтр, чтобы удерживать их от турбины.  Поскольку такие фильтры могут сами засоряться, этот метод лучше всего подходит для коротких полетов.

Газогенератор 

Газовый генератор представляет собой химическое устройство , которое горит , чтобы обеспечить подачу газа под давлением. Несмотря на то, что он по-прежнему горячий, его можно сравнить с выхлопными газами ракетного двигателя, но он может быть более холодным и более чистым, чем выбросы ракет. Могут использоваться как генераторы на твердом, так и на жидком топливе. 

Преимущества привода газогенератора, а не выхлопа двигателя:

  • Более чистый, более холодный выхлоп, который с меньшей вероятностью вызовет проблемы с турбиной.
  • Возможность запуска газогенератора перед запуском, что позволяет ускорить работу гироскопов, подачу питания на поверхности управления и т. Д.
  • Способность продолжать выработку электроэнергии после сгорания двигателя во время фазы баллистического побережья .

История развития 

Первые генераторы этого типа начались с первых ракет, требующих значительных электрических мощностей, которые использовали радиолокационные искатели (первоначально полуактивные радиолокационные самонаведения ). Их разработка началась в конце 1940-х годов с ракет типа «воздух-воздух», таких как Воробей. Воробей был относительно большой ракетой с планером диаметром 8 дюймов. К концу 1950-х годов генераторы с турбинным приводом также использовались в легких противотанковых ракетах, таких как Vigilant . Виджилант имеет диаметр тела 4 1 / 2  дюйма, в том числе 3 / 4 дюймовая центральная водосточная труба. Генератор и турбина была установлена в оставшееся кольцевое пространство только 1 7 / 8 дюймов. 

Магнит с постоянным магнитом 

Альтернативный генератор высокой скорости постоянного магнита магнето . Достижение необходимой производительности зависит от использования современных редкоземельных магнитов , таких как самарий, кобальт или неодим . Выходная катушка выполнена в виде статора с осевым магнитным потоком от вращающегося многополюсного кольцевого магнита. 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *