Układy sterowania końcowymi parametrami trajektorii statku powietrznego (ciągiem i przełożeniem elementów)

Główne zadania automatyki LRE i jej skład

Regulacja procesów i sposobów działania LRE

W LRE, niezależnie od układu zasilania paliwem, wszystkie operacje związane z konserwacją i przygotowaniem do startu, sam start, wyjście i praca w trybie, wyłączenie i inne operacje wykonywane są automatycznie, tj. bez interwencji człowieka (zapewnionej przez system automatyki).

Istnieją trzy główne funkcje automatyzacji LRE: sterowanie, regulacja i konserwacja silnika. W pierwszym przypadku automatyczny system sterowania (ACS) zapewnia wykonanie dowolnej operacji, na przykład uruchomienie silnika. Tutaj, poprzez ściśle sekwencyjne włączenie różnych jednostek i układów, silnik zostaje „doprowadzony” do określonego trybu pracy. W drugim przypadku układ automatycznego sterowania (ACS) utrzymuje i zmienia dowolny parametr zgodnie z zadanym programem, np. wartości ciągu. Wreszcie w trzecim przypadku system automatyki powinien zapewniać konserwację silnika, na przykład przed uruchomieniem kontrolować napełnianie składników ciekłych i gazowych, ciśnienie w nich , położenie i stan różnych zespołów, elementów i układów silnika oraz ich gotowość do startu itp.

Spośród wszystkich funkcji automatyki do jej bezpośrednich zadań należą:

1) regulacja i zmiana wartości ciągu i stosunku elementów;

2) kontrola operacji startu i stopu;

3) sterowanie i regulacja pracy systemów zwiększania ciśnienia zbiorników;

4) sterowanie pracą układu sterowania wektorem ciągu;

5) zapewnienie kontroli i zarządzania pracą całego silnika jako całości.

Wyjście statku powietrznego do punktu końcowego aktywnego odcinka balistycznej trajektorii lotu z wymaganą dokładnością nie jest zapewnione konwencjonalnymi metodami sterowania ruchem środka masy statku powietrznego. Przez zwykłą metodę rozumiemy wytworzenie wymaganego impulsu ciągu silnika rakietowego na paliwo ciekłe poprzez precyzyjne dozowanie czasu pracy silnika. Zakłada się, że ciąg w czasie pozostaje stały. To ostatnie założenie nie jest spełnione dla LRE, gdyż w momencie przemieszczenia się statku powietrznego z poziomu powierzchni ziemi na wymaganą wysokość lotu, ciśnienie i temperatura otoczenia ulegają istotnej zmianie. Pętle sterowania silnikiem nie są w stanie skompensować tych zmian, ponieważ nie uwzględniają zmian warunków środowiskowych. Aby zapewnić niezbędną dokładność parametrów ruchu statku powietrznego na końcu aktywnej części trajektorii, stosuje się specjalne systemy kontroli parametrów końcowych trajektorii ruchu statku powietrznego. Ostateczne parametry trajektorii aktywnej fazy lotu samolotów balistycznych i lotniskowców to: prędkość samolotu na koniec aktywnego etapu lotu V do ;końcowa masa statku powietrznegot do I kąt nachylenia osi wzdłużnej samolotu względem linii horyzontu w danym punkcie powierzchni Ziemi θ do , patrz rys. 6.1.

Wymagany kąt nachylenia osi wzdłużnej samolotu zapewnia autonomiczny układ sterowania ruchem względem środka masy statku powietrznego, wykorzystujący układ sterowania wektorem ciągu.

System RKS (kontrola prędkości pozornej). Systemy kontroli prędkości pozornej i masy końcowej statku powietrznego kontrolują parametry silnika w oparciu o parametry ruchu samolotu.

Nie ma możliwości bezpośredniego pomiaru prędkości lotu statku powietrznego w warunkach zmiennej gęstości otoczenia. Jednakże pomiar pozornego przyspieszenia wzdłużnego generowanego przez ciąg LRE jest możliwy na przykład za pomocą akcelerometru. Prędkość samolotu, niektórzy jako całka przyspieszenia wzdłużnego w czasie, jest nazywany prędkość pozorna. Prędkość pozorna służy do zapewnienia wymaganej prędkości końcowej na koniec aktywnej fazy lotu statku powietrznego w systemie RCS. Schemat ideowy tego układu pokazano na ryc. 6.2.

Po całkowaniu sygnału miernika przyspieszenia pozornego w każdej chwili znana jest rzeczywista prędkość ruchu wzdłużnego samolotu Fakt V. Informacja o rzeczywistej prędkości samolotu jest podawana do elementu porównawczego, który zawiera program obliczeniowy zmiany prędkości Program V w obszarze aktywnego lotu statku powietrznego. Porównanie obliczonych i rzeczywistych prędkości zastosowanych na wejściu elementu porównawczego generuje sygnał błędu na jego wyjściu

Ryż. 7.2. Schemat funkcjonalny układu kontroli prędkości (RCS)

Po wzmocnieniu sygnał błędu jest przetwarzany przez odwracalny silnik elektryczny na kątowy obrót jego wirnika. Wirnik silnika elektrycznego połączony jest z przepustnicą, która w pilocie dozuje zużycie płynu roboczego do turbiny HP. W zależności od znaku niedopasowania prędkości przepustnica otwiera się lub zamyka o wielkość odpowiadającą modułowi sygnału błędu. Powoduje to zmianę dopływu paliwa do komory, a co za tym idzie ciągu silnika na skutek zmiany częstotliwości obrotów wirnika HP. Zmiana ciągu silnika powoduje zmianę przyspieszenia samolotu, a co za tym idzie – prędkości pozornej. Jego późniejsze porównanie z wartością prędkości programu pozwala ocenić działanie systemu i opracować nowy sygnał korekcyjny. Ponadto powtarza się cały cykl wymiany informacji pomiędzy elementami systemu. Logika działania DCS, jak każdego systemu sterowania ze sprzężeniem zwrotnym, sprowadza się do spełnienia warunku ∆V → 0. Jednak przechodzeniu cykli sygnałów systemu przez jego rzeczywiste elementy zawsze towarzyszą błędy zarówno dynamiczne, jak i statystyczne. W rezultacie dokładne odwzorowanie jego programu obliczeniowego przez rzeczywisty system jest niemożliwe. Jeżeli całkowity błąd podążania za rzeczywistą prędkością programu obliczeniowego mieści się w dopuszczalnych granicach (3 5 %), to system uważa się za nadający się do realizacji przypisanych mu funkcji. System RCS kończy pracę z chwilą, gdy rzeczywista prędkość, w granicach tolerancji, zrówna się z końcową prędkością programu. V do. W tym momencie system RKS generuje polecenie zatrzymania silników, które z pominięciem pętli sterującej przekazywane jest bezpośrednio do głównych zaworów paliwowych, które zatrzymują dopływ paliwa do komory silnika. Biorąc pod uwagę impuls następstwowy oraz dwustopniowy charakter zatrzymania, polecenie zatrzymania silnika może zostać wygenerowane nieco wcześniej, niż rzeczywista prędkość jest równa prędkości końcowej konstrukcyjnej.

W trakcie pracy układu RCS, na skutek dodania się zakłóceń zewnętrznych z błędami wewnętrznymi o tych samych znakach, może dojść do sytuacji, w której RCS albo będzie miał tendencję do znacznego zmniejszania ciągu, albo do jego nadmiernego wymuszania. Aby uniknąć takich sytuacji, system RCS zapewnia wewnętrzne sprzężenie zwrotne z komorą poprzez czujnik ciśnienia (DP) w komorze silnika, za pomocą którego działanie układu ograniczone jest jedynie obszarem dopuszczalnych odchyłek silnika pchnięcie.

System SOB (system opróżniania zbiornika) Układ kontroli parametrów końcowych trajektorii statku powietrznego musi także podawać masę końcową statku powietrznego zbliżoną do obliczonej. Błędy są zawsze nieuniknione podczas napełniania zbiorników paliwem: 1) Niedopełnienie paliwa jest zasadniczo niedopuszczalne, ponieważ prowadzi to do nieukończenia programu lotu oraz 2) w przypadku przepełnienia paliwa, gwarantowane są pozostałości paliwa w zbiornikach, spowodowane czynnikami mechanicznymi i termicznymi niedobory paliwa należy uzupełnić do zakończenia pracy układu napędowego. Jednakże wpływ zmian temperatury paliwa w locie (na przykład na skutek nagrzania aerodynamicznego), przyspieszenia samolotu, które powoduje zmianę proporcji składników paliwa, zmian właściwości hydraulicznych ścieżek paliwa podczas lotu (na przykład zmiany opór torów chłodzenia), błędy w automatach dozujących paliwo i inne czynniki wymagające dodatkowego paliwa. Pozornie oczywiste i proste rozwiązanie – wlanie paliwa z rezerwą na starcie, a w momencie wyłączenia silnika spuszczenie go za burtę samolotu, jest obecnie nie do przyjęcia, gdyż paliwo znajdujące się na pokładzie samolotu do chwili zatrzymania PS nabiera cena ładunku samolotu. Innym oczywistym rozwiązaniem jest ocena nadmiaru paliwa na starcie i spuszczenie go w momencie startu samolotu z wyrzutni, co również jest niedopuszczalne, gdyż nie gwarantuje nieprzewidzianych sytuacji ewentualnego nadmiernego zużycia paliwa przez silnik podczas lotu statku powietrznego i w związku z tym zagraża wykonywaniu zadań lotniczych statku powietrznego. Działające rozwiązanie problemu leży pomiędzy powyższymi dwoma skrajnie oczywistymi (na pierwszy rzut oka) rozwiązaniami zapewniającymi końcową masę samolotu, zbliżoną do obliczonej dla każdego PS z całej serii.

Ryc.6.3. Schemat funkcjonalny układu opróżniania zbiornika

Jako źródło informacji o przepełnieniu zbiorników paliwa i rzeczywistej ocenie jego zużycia przez silnik, w SSS stosowane są dyskretne wskaźniki poziomu paliwa montowane w zbiornikach kontrolnych. Sygnały położenia poziomu paliwa w zbiornikach h o I godz podawane są do czujnika niedopasowania poziomu (DRU), za pomocą którego oceniana jest ich różnica Δh=h o -h r. Wykryta różnica poziomów po wzmocnieniu i przekształceniu sygnałów na kod maszynowy trafia do komputera pokładowego (OCCM), który rozwiązuje problem, który program opróżnienia zbiornika należy w danej chwili wdrożyć na podstawie rzeczywistego niedopasowania poziomów w układzie zbiorników paliwa, pod warunkiem, że niedopasowanie to musi zostać usunięte do końca aktywnej fazy lotu statku powietrznego. Pod tym warunkiem gwarantowana, obliczona pozostała ilość paliwa pozostaje w zbiornikach do końca eksploatacji PS. W wyniku analizy rzeczywistego niedopasowania poziomów komputer pokładowy generuje sygnał sterujący.

Po wzmocnieniu sygnał ten przetwarzany jest przez silnik elektryczny nawrotny na obrót kątowy przepustnicy zamontowanej na jednym z przewodów doprowadzających paliwo do komory (na przewodzie zasilającym utleniacz). Załóżmy, że w początkowej chwili τ około na początku czujniki poziomu zarejestrowały nadmiar utleniacza Δh o.początek(ryc. 6.4). Komputer pokładowy w odpowiedzi na tę informację planuje program opróżnienia zbiornika utleniacza wzdłuż linii 1. Jeżeli w następnym przedziale czasowym na otrzymanie informacji τ 1 Jeśli zostanie zrealizowany zaplanowany program, ten ostatni zostanie zapisany.

Ryc.7.4. Zasada działania układu opróżniania zbiornika

Jeżeli w kolejnym przedziale czasu na otrzymanie informacji τ2 zostanie wykryte odchylenie od określonego programu, a następnie zgodnie z rzeczywistym stanem niedopasowania poziomu przez chwilę τ2 opracowano nowy program 2, zgodnie z którym przepustnica na linii utleniacza zostaje przesunięta do nowego położenia. Jeśli proces opróżniania zbiorników od chwili τ2 pozostawiony bez obsługi, wówczas pod koniec pracy pilota może zakończyć się to znacznym nadmiarem pozostałości w zbiorniku paliwa (linia przerywana 2”).

Jeśli w przedziale czasowym τ 3 po otrzymaniu informacji z komputera pokładowego, nowy program opróżniania zbiorników 2 zostaje zapisany, wówczas nie wprowadza się żadnych zmian w działaniu pilota.

Jeżeli rzeczywisty stan opróżnienia zbiorników nie jest zgodny z zamierzonym programem, wówczas program opróżnienia zbiorników paliwa jest mobilny i reprezentuje skończoną sumę programów (patrz trajektoria przerywana na rys. 6.4).

W wyniku prac SSS wdrażane są sformułowane powyżej zasady rozwiązania problemu zapewnienia końcowej masy samolotu.

Główną cechą rozważanego układu kontroli końcowej masy samolotu jest to, że „spuszczanie” nadmiaru paliwa ze zbiorników odbywa się przez komorę silnika, w wyniku czego zmienia się w nim stosunek składników paliwa. Naturalnie, okoliczność ta nie sprzyja ścisłemu utrzymaniu optymalnej wartości proporcji składników paliwa odpowiadającej maksymalnemu właściwemu impulsowi ciągu silnika. Z ogólnej teorii silników wiadomo również, że w obszarze ekstremum impulsu ciągu właściwego LRE jego związek ze stosunkiem składników paliwa ma charakter łagodny. Można zatem, bez większego uszczerbku dla właściwego impulsu ciągu, umożliwić zmianę proporcji składników paliwa w zakresie 3 ÷ 5% jego wartości optymalnej.

Stabilizacja położenia osi samolotu w przestrzeni i kąta θ do końcowy odcinek aktywnego lotu statku powietrznego zapewnia układ sterowania wektorem ciągu.

stery gazowe(ryc. 6.5, A), wykonane z grafitu żaroodpornego, zmienić kierunek strumienia gazu na wylocie dyszy silnika za pomocą urządzenia obrotowego. Wadą tej metody jest to, że stery zamontowane w strumieniu gazu na wylocie dyszy stwarzają, po pierwsze, stały opór przepływu gazu . Ponadto podczas pracy silnika, po drugie, powierzchnia sterów gazowych wypala się o około połowę oryginalnej.

Tej wady można uniknąć, instalując stery obwodowe na wyjściu dyszy (ryc. 6.5, B), które sterują wektorem ciągu poprzez zanurzenie powierzchni osłony steru w strumieniu gazu na wyjściu dyszy silnika. W pozycji neutralnej stery obwodowe nie stawiają oporu przepływowi gazu.

Obróć komorę lub dyszę. Zamiast obracać kamerę, można obracać tylko dyszę silnika (ryc. 6.5, V) lub deflektor toroidalny zamontowany na wyjściu dyszy (rys. 6.5, G), lub obrót dyszy z ukośnym cięciem (ryc. 6.5, D).

Ryż. 6.5. Możliwe sposoby sterowania wektorem ciągu LRE

Wtrysk gazu do nadkrytycznej części dyszy. Na szczególną uwagę zasługuje sposób zmiany wektora ciągu poprzez wdmuchnięcie cieczy lub gazu w nadkrytyczną część dyszy (rys. 6.5, mi). Ciecz (lub gaz) umieszcza się w cylindrze 1 i na polecenie układu sterującego przez zawory 2 wpływa pod niewielkim nadciśnieniem do rozszerzającej się części dyszy 3 pod kątem α. W pobliżu ścianki dyszy, na granicy przepływu naddźwiękowego i fazy gazowej cieczy 4 (lub gazu), powstaje fala uderzeniowa 5. Za falą uderzeniową tworzy się obszar zwiększonego ciśnienia (na ryc. 6.5, mi harmonogram P c \u003d f (l c)), gdzie strumień gazu odchyla się w kierunku osi dyszy, co powoduje odchylenie całego strumienia gazu i tym samym powstanie mimośrodu ciągu dyszy o kierunku przeciwnym do odchylenia przepływu gazu. Przy przedmuchaniu 1% strumienia cieczy w stosunku do całego strumienia gazu przez dyszę powstaje składowa ciągu poprzecznego równa 0,5% całkowitego ciągu wzdłużnego silnika. Zatem wtrysk gazu lub cieczy do nadkrytycznej części dyszy służy do precyzyjnego (precyzyjnego) sterowania wektorem ciągu.

Inną obiecującą metodą jest sterowanie wektorem ciągu poprzez redystrybucję zużycia paliwa pomiędzy kamerami sztywno zamontowanymi na samolocie w wielokomorowym układzie napędowym. Jednak szerokie zastosowanie tej metody utrudniają trudności techniczne we wdrażaniu regulatorów redystrybucji zużycia paliwa przy zachowaniu proporcji składników paliwa, uporządkowaniu ich interakcji z systemami RCS i FSS, a jednocześnie ograniczają głębokość zmian trybów pracy komory silnika.

Do sterowania wektorem ciągu w silniku rakietowym na paliwo stałe nie zaleca się montowania całego silnika w zawieszeniu (z możliwym wyjątkiem silników z noniuszem), dlatego pozostaje do dyspozycji projektantów

Ryż. 117. Trymery do dysz

pozostają rozwiązania: zamontowanie w dyszy mechanicznych powierzchni sterujących odchylających strumień gazu, obrót dyszy lub jej części, wtrysk wtórny oraz zastosowanie dodatkowych dysz sterujących (podobnie jak w silniku rakietowym na paliwo ciekłe).

Mechaniczne powierzchnie sterujące obejmują, oprócz sterów gazowych i deflektorów omówionych powyżej, przesuwne i obrotowe klapki wyważające pokazane na ryc. 117. Wpływ powierzchni odchylających na strumień gazu można w przybliżeniu obliczyć zgodnie z teorią przepływu naddźwiękowego wokół profilu, jednak w celu uzyskania dokładnych wartości siły sterującej (składowa siły ciągu prostopadła do osi silnika), w zależności od wielkości ugięcia konieczne są pomiary. W artykule podano, że dysze przy takiej kontroli strumienia gazu pozwalają na uzyskanie z dobrą powtarzalnością maksymalnych sił poprzecznych docierających do składowej osiowej ciągu. Pomimo faktu, że sterowanie wektorem ciągu za pomocą ruchomych powierzchni mechanicznych prowadzi do utraty ciągu na skutek dodatkowego oporu i wymaga żmudnych prac rozwojowych i technologicznych mających na celu zapewnienie ich wytrzymałości i integralności w warunkach wysokich ciśnień dynamicznych, temperatur i ciepła przepływów, z powodzeniem zastosowano je w takich rakietach jak Polaris i Bomark.

Dysze obrotowe zapewniają najskuteczniejszą mechaniczną kontrolę strumienia gazu, gdyż nie powodują istotnego zmniejszenia ciągu i są konkurencyjne pod względem charakterystyki masowej. Przykładem zastosowania takiego rozwiązania technicznego jest zespół czterech dysz obrotowych z zawieszeniem przegubowym i przegubem kulowym zastosowany w pierwszym stopniu rakiety Minuteman.

System umożliwił sterowanie wektorem ciągu w płaszczyznach odchylenia, pochylenia i przechylenia bez zauważalnej utraty ciągu, a kąt odchylenia strugi gazu zależał liniowo od obrotu bloku dyszy.

Dalsze doskonalenie metod sterowania wektorem ciągu wiąże się z nowocześniejszymi schematami, które pozwalają wykluczyć zastosowanie zawieszenia przegubowego i ruchomych gorących metalowych części umieszczonych w dyszy rakiety na paliwo stałe. Schematy te obejmują: a) układ zawieszenia dysz typu Tehrol opracowany dla silników rakietowych na paliwo stałe holowników międzyorbitalnych (patrz rys. 148 w rozdziale 11); b) układ sterowania wektorem ciągu zastosowany w silniku modułu wspomagającego z dyszą na zawieszeniu przegubowym (patrz rys. 150 w rozdziale 11); c) stosowany we wzmacniaczu na paliwo stałe VKS „Wahadłowiec kosmiczny” schemat mocowania dyszy na elastycznym wsporniku. Rozważmy ostatni schemat bardziej szczegółowo.

Na ryc. 118 przedstawia zespół rufowy TTU i pokazuje rozmieszczenie jednostek układu sterowania wektorem ciągu, a na ryc. 119 przedstawia urządzenie w postaci elastycznego złącza dyszy. Węzłem łączącym jest panewka wykonana z elastycznego materiału elastycznego z 10 stalowymi uszczelkami pierścieniowymi o przekroju łukowym. Pierwszy i ostatni pierścień wzmacniający są przymocowane do stałej części dyszy, która jest połączona z obudową silnika. Siłowniki dyszy obrotowej zasilane są z pomocniczego zespołu napędowego. Składa się z dwóch odrębnych zespołów pomp hydraulicznych przekazujących energię hydrauliczną na pracujące serwocylindry, z których jeden zapewnia obrót dyszy w płaszczyźnie poślizgu, a drugi w płaszczyźnie obrotu bocznego (ryc. 120). W przypadku awarii jednego z zespołów zwiększa się moc hydrauliczna drugiego, który reguluje wychylenie dyszy w obu kierunkach. Począwszy od operacji separacji przyspieszacza aż do jego wejścia do wody, napędy utrzymują dyszę w pozycji neutralnej. Serwocylindry są skierowane na zewnątrz pod kątem 45° do osi pochylenia i odchylenia samolotu. Należy zaznaczyć, że pomocniczy zespół napędowy zasilający napędy układu sterowania wektorem ciągu w rozpatrywanym silniku rakietowym na paliwo stałe zasilany jest jednoskładnikowym paliwem ciekłym – hydrazyną, które poddawane jest katalitycznemu rozkładowi w generatorze gazu na katalizatorze. w postaci granulatu aluminium pokrytego irydem.

10.3.1. WTRYSK WTÓRNY

Pod koniec lat czterdziestych XX wieku zaproponowano metodę wtryskiwania pomocniczej substancji roboczej do dyszy silnika rakietowego na paliwo stałe w celu kontrolowania wektora ciągu. i zaczęto stosować w samolotach seryjnych

maszyny na początku lat 60. Do substancji stosowanych w tym celu zaliczają się ciecze obojętne, takie jak woda i freon-113, a także ciecze oddziałujące z wodorem w produktach spalania i paliwach dwuskładnikowych (np. hydrazyna

Ryż. 121 ilustruje mechanizm wpływu wtrysku na pole przepływu w dyszy. Oprócz tego, że wtryskiwana ciecz zastępuje część spalin, wtrysk powoduje powstanie układu fal uderzeniowych (wstrząs separacyjny i wstrząs łukowy indukowany). Składowa poprzeczna siły reakcji powstaje w wyniku dwóch efektów: po pierwsze, strumienia pędu substancji wtryskiwanej przez

Ryż. 118. (patrz skan) Dolny zespół wzmacniacza na paliwo stałe VKS „Wahadłowiec kosmiczny” - kabel zasilający (12 szt.); 2 - rama nośna; 3 - układ sterowania wektorem ciągu (2 szt.); 4 - owiewka; 5 - przedni blok dysz; 6 - ładunek paliwa stałego; 7 - rama dokująca; 8 - blok sprzętu telemetrycznego; 9 - pierścienie bandażowe; 10 - silniki układu separacji TTU (4 bloki); osłona termiczna.

(kliknij, aby zobaczyć skan)

Ryż. 121. Mechanizm wtrysku wtórnego. 1 - warstwa graniczna; 2 - skok separacyjny; 3 - granica przepływu separacji; 4 - otwór wtryskowy; 5 - szok głowy; 6 - granica strefy iniekcji.

otworu, prowadzi do pojawienia się bocznej siły reakcji, po drugie, powstaje dodatkowa siła boczna na skutek zmiany rozkładu ciśnienia na ściance dyszy. Drugi efekt zwiększa składnik uboczny w porównaniu do przypadku, gdy ciecz jest wtryskiwana nie do, ale bezpośrednio do otaczającej atmosfery. Na przykład podczas nadmuchu do dyszy zaobserwowano 2-3-krotny wzrost siły bocznej. Skuteczność takiego układu sterowania wektorem ciągu w płaszczyznach odchylenia i pochylenia silników rakietowych na paliwo stałe z pojedynczą dyszą centralną zależy od umiejscowienia wlotu i natężenia przepływu wtryskiwanej substancji. Wielkość składowej bocznej podczas wdmuchiwania gazu do dyszy lub wtryskiwania nieparującej cieczy można obliczyć w inny sposób (inny niż opisany w rozdziale 10.2), przybliżając kształt powierzchni granicznej pomiędzy wtryskiwaną substancją a głównym przepływem przez półcylinder z półkulistą podstawą.

Od strony głównego strumienia na tę powierzchnię działa siła ciśnienia, równoległa do ściany i proporcjonalna do promienia cylindra, czyli średniego ciśnienia statycznego w rdzeniu przepływowym. Pomijając parowanie, mieszanie i siły lepkości działające na powierzchnię graniczną, zapisujemy warunek równowagi pomiędzy pędem przepływu wtryskiwanego płynu równolegle do ścianki a siłą nacisku:

gdzie natężenie przepływu (zakłada się, że jest równe asymptotycznemu natężeniu przepływu płynu równolegle do ściany), asymptotyczny

ilość wstrzykniętej substancji. Jeśli przyjąć, że następuje to w wyniku izentropowego rozprężania cieczy od ciśnienia zastoju do ciśnienia, to jest to znany parametr, który zależy jedynie od właściwości termodynamicznych wtryskiwanej substancji. Stąd,

Siła prostopadła do ściany składa się z trzech składowych: 1) prędkości normalnej na wylocie wlotu, 2) różnicy pomiędzy siłami ciśnienia na wylocie otworu z wtryskiem i bez wtrysku oraz 3) różnicy pomiędzy całką po wewnętrznej powierzchnię dyszy od nacisku na ściankę z wtryskiem i bez. Przy wystarczająco małych kątach otwarcia dysz wyrażenie na siłę boczną ma postać

gdzie awx jest półkątem otwarcia króćca wylotowego dyszy, bezwymiarowym współczynnikiem zależnym od właściwości geometrycznych dyszy, umiejscowienia wlotu i stosunku pojemności cieplnych właściwych substancji w spalinach strumień. Obliczenia według tego wzoru są dobrze zgodne z danymi eksperymentalnymi.

Jeżeli wymagane jest sterowanie wektorem ciągu w płaszczyźnie walcowania, można zastosować dwie dysze lub w dzwonu wylotowym zamontować parę cienkich podłużnych żeberek rozdzielających, a ciecz wtryskiwana jest przez odpowiednie otwory. Z rys. 122 widać, że otwory zapewniają kontrolę pochylenia, otwory do odchylania oraz wtrysk lub przechylenie złącza. W tunelu aerodynamicznym z wodą jako cieczą wtryskiwaną przeprowadzono parametryczne badania rozkładu ciśnienia w takiej dyszy i jego zmiany w zależności od stosunku natężenia przepływu wtórnego do głównego oraz optymalnego położenia wlotów do wtrysku wtórnego był zdeterminowany. Wyniki te wykorzystano następnie do opracowania specjalnego urządzenia, w którym spalono niewielki ładunek monopropelanta na bazie PCA, a do dyszy wstrzyknięto freon-113 (ryc. 123). Silnik osadzono w dwóch precyzyjnych łożyskach, pozwalających na wykonywanie swobodnego (bez tarcia) ruchu w płaszczyźnie walców. Moment obrotowy mierzono za pomocą dwóch belek przyspawanych prostopadle do tulei przejściowej przymocowanej do przedniego spodu silnika rakietowego na paliwo stałe. Belki osadzono na sztywno w stojaku i poddano zginaniu pod wpływem momentu obrotowego. Mostek pomiarowy z tensometrami,

Ryż. 122. Schemat ideowy centralnej dyszy silnika rakietowego na paliwo stałe, która zapewnia sterowanie w trzech osiach.

umieszczone na belkach, dawały sygnał zmieniający się proporcjonalnie do chwili.

Wyniki przedstawione na ryc. 124 pokazują, że położenie otworów wlotowych wtryskiwanej substancji ma niewielki wpływ na moment obrotowy, dając odchyłki jedynie 10-15% (nie jest to zaskakujące, gdyż położenie otworów zostało wybrane na podstawie badań z zimną cieczą roboczą ) i zmniejszenie impulsu właściwego z powodu

Ryż. 123. Schemat montażu ławki.

Ryż. 124. (patrz skan) Dane eksperymentalne dotyczące zależności wtryskiwanego natężenia przepływu od stosunku momentu obrotowego do ciągu (a) oraz impulsu właściwego i dodatkowej składowej osiowej ciągu (b).

instalując w dyszy podłużne żebra, jest to kompensowane wtryskiem cieczy, a wraz ze wzrostem przepływu cieczy wzrasta impuls właściwy.

Aktywny mechanizm różnicowy brzmi kusząco, jest zaawansowany technologicznie i jeśli kupujesz crossovera lub SUV-a, będziesz chciał go mieć, ale co to jest, do czego służy i czy jest naprawdę potrzebny? To najważniejsze pytania, które zostaną zbadane w procesie porównywania SUV-ów Mitsubishi Outlander z dwoma różnymi skrzyniami biegów: z konwencjonalnym mechanizmem różnicowym i nowym aktywnym mechanizmem różnicowym S-AWC.

Do analizy porównawczej pracy w różnych warunkach wzięto dwa całkowicie identyczne Mitsubishi Outlandery, z tą tylko różnicą, że jeden Outlander ma z przodu tradycyjny otwarty mechanizm różnicowy, a drugi ma zamontowany aktywny mechanizm różnicowy S-AWC na nich od jesieni 2014 r. crossovery wyposażone w 3-litrowy sześciocylindrowy silnik benzynowy.

S-AWC to inteligentny układ napędu na wszystkie koła opracowany przez firmę Mitsubishi. Jest to skrót od wyrażenia „ Super kontrola na wszystkie koła”, co można przetłumaczyć jako „Super kontrola na wszystkie koła”.

System S-AWC jest instalowany w samochodach w konfiguracji „Sport”, która jest o 20 000 rubli droższa niż konfiguracja „Altimeta”. Prawie cała ta kwota to koszt aktywnego mechanizmu różnicowego.

W normalnych warunkach bardzo trudno jest zidentyfikować różnicę w zachowaniu tych samochodów z różnymi mechanizmami różnicowymi, ponieważ objawia się ona tylko w momentach, gdy crossover traci swoją trajektorię i stabilność kierunkową, gdy opuszcza łuk podczas skręcania lub manewrowania wzdłuż droga o bardzo nierównym współczynniku przyczepności (np. lód - asfalt).

Outlander podbija zakręty

Pierwszym w kolejce był test pokonywania zakrętów na normalnej nawierzchni asfaltowej. Na początku tych testów wydaje się, że właściwości jezdne samochodów są takie same, ale na razie - testowano je przy różnych prędkościach! Tak więc Mitsubishi Outlander z konwencjonalnym mechanizmem różnicowym zaczyna od określonej prędkości, a im wyższa, tym wyraźniejszy jest sposób prostowania trajektorii zakrętu. Oznacza to, że im większa prędkość wejścia w zakręt, tym bardziej odchyla się on na zewnątrz pod działaniem siły odśrodkowej.

Siła odśrodkowa to fikcyjna siła powstająca na skutek bezwładności ciała w obracającym się układzie odniesienia. Ciało ma tendencję do poruszania się prosto, zatem gdy jest „owinięte” w centrum, ma tendencję do „oddalania się” od tego środka.

Co więcej, objaw ten nie zależy od tego, czy crossover porusza się bez przyczepności, czy z wciśniętym pedałem gazu. Outlander z aktywnym mechanizmem różnicowym S-AWC znacznie chętniej podąża zadaną trajektorią. Podsterowność, wyraźnie wyrażona w zwykłym Outlanderze, zmieniła się na neutralną: teraz crossover zaczyna płynnie ślizgać się na boki, ale wszystkimi czterema kołami. Jednocześnie utrzymuje stabilność trajektorii i kursu. W praktyce przełoży się to na lepsze zachowanie trajektorii ruchu wraz ze wzrostem prędkości na zakrętach, co sprawi, że kierowca będzie miał większą szansę na utrzymanie się na swoim pasie ruchu, a nie wlecieć na nadjeżdżający pas lub do rowu.

Warto zaznaczyć, że obie zwrotnice różnią się od siebie także ustawieniami elektroniki stabilizującej. Model inny niż S-AWC po prostu odcina dopływ paliwa w przypadku nagłej utraty przyczepności, uniemożliwiając w ten sposób skorygowanie trajektorii pojazdu przez przyczepność. Jednocześnie Outlander wyposażony w aktywny mechanizm różnicowy S-AWC nie usuwa całkowicie momentu obrotowego silnika, a jedynie go ogranicza. A jednak zauważono, że zachowanie samochodów jest inne podczas jazdy na luzie. W tym przypadku aktywny mechanizm różnicowy nie jest uwzględniany w pracy (to znaczy przyczepność nie jest przenoszona na przednie koła). Zatem oczywiste jest, że nowa wersja otrzymała kompleksowe ulepszenia, a nie tylko nową część.

Ruch kołowy

Jednym z etapów rozpoznawania różnic pomiędzy „Outlanderami” był ruch po okręgu o średnicy 30 metrów, oznaczonym punktami orientacyjnymi. W konwencjonalnym Mitsubishi Outlanderze wyposażonym w elektronicznie sterowany napęd na wszystkie koła znajduje się przełącznik trzech trybów pracy: napęd na cztery koła z inteligentnym rozdziałem trakcji pomiędzy osiami (4WD Auto), napęd na wszystkie koła z zablokowanym sprzęgłem (4WD Lock ) i napęd na przednie koła z przyłączem tylnej osi (4WD eco). Przełącznik nosi standardowe oznaczenie 4WD. W pojazdach S-AWC dodano czwarty tryb o nazwie Snow, który elektronicznie zapewnia optymalną przyczepność wszystkich kół na śliskich nawierzchniach.

Podczas jazdy po okręgu średnia prędkość w obu przypadkach utrzymywała się na poziomie około 50 km/h. Sprawdzaliśmy ruch w różnych kierunkach, przy różnym nacisku na pedał gazu, przy różnym stanie układu stabilizacji. W rezultacie „aktywny” Outlander był stale nieco szybszy – o ułamek sekundy, ale jeśli wyłączysz system stabilizacji, różnica czasowa się zwiększy. Tak, różnica jest niewielka, ale kierowca za kierownicą testowych modeli doświadcza zupełnie innych wrażeń. Jadąc konwencjonalnym Outlanderem należy ustawić kierownicę pod żądanym kątem, wcisnąć pedał gazu i nie operować kierownicą. Wrócą do poprzedniej trajektorii ruchu, gdy na zakręcie nastąpił poślizg, pomogło tylko zwolnienie, a działania kierownicą do niczego nie doprowadziły. A system stabilizacji nie pozwolił na zwiększenie prędkości. Zupełnie inne uczucie pojawiło się podczas jazdy crossoverem z aktywnym mechanizmem różnicowym, co przywróciło poczucie prawdziwej jazdy samochodem, a nie robotem do gier - symulatorem. Tutaj, gdy nastąpi poślizg lub zapowiedź jego wystąpienia, wystarczy skręcić kierownicą do wymaganego stopnia, lekko wcisnąć pedał gazu i gotowe – samochód jest już na swoim torze! Dzięki temu Outlander z aktywną skrzynią biegów S-AWC staje się bezpieczniejszy i bardziej przewidywalny w prowadzeniu.

Ślizganie się po bazalcie

Współczynnik tarcia kół z mokrym bazaltem jest w przybliżeniu taki sam jak na lodzie i w takich warunkach testowane modele Mitsubishi Outlander wykazały znaczne różnice w zachowaniu. „Aktywne” Mitsubishi podczas jazdy wężem pozwala na lekkie nagromadzenie i jest bardziej podatne na poślizg.

Poślizg - naruszenie kierunku ruchu pojazdu w płaszczyźnie wzdłużnej.

Ale to nie jest straszne, bo w takim przypadku interweniuje elektronika: zbliżając się do zakrętów bliskich krytycznym, wyłącza przyczepność i częściowo przejmuje kontrolę, co czyni jazdę takim crossoverem ciekawszą, a jednocześnie bezpieczną.

Przy przyspieszaniu z postoju na tej samej nawierzchni Outlander z aktywnym mechanizmem różnicowym znów był na prowadzeniu - ruszał pewniej przy mniejszym poślizgu kół, natomiast crossover z konwencjonalnym mechanizmem różnicowym miał jechać w bok, ale system stabilizacji natychmiast to skorygował . Nie zaobserwowano różnicy w ruchu, gdy cały samochód lub jego część znajdowała się na śliskiej nawierzchni.

Do czego służy S-AWC?

Testowe Mitsubishi Outlandery są wyposażone w dość mocny silnik, rozwijający moc 230 KM, ale nie można go uznać za sportowego crossovera, a nawet aktywny mechanizm różnicowy zainstalowany w jednym z nich tak naprawdę nie dodaje. Skrzynia S-AWC daje Ci ułamek sekundy na torze, więc jej głównym zadaniem jest zwiększenie bezpieczeństwa czynnego, które objawia się nie tylko podczas jazdy na trakcji, ale także przy nagłym puszczeniu gazu. Podczas jazdy w terenie pomocny może być także aktywny mechanizm różnicowy – w tym przypadku kierowca ma do dyspozycji elektronicznie sterowaną blokadę przedniego koła. Ale to nadal nie jest SUV, a aktywny mechanizm różnicowy nie pomoże w poważnych warunkach terenowych - sprzęgło międzyosiowe najprawdopodobniej się przegrzeje i może nie pomóc inteligentnemu projektowi.

W sporcie i podczas codziennej jazdy aktywny mechanizm różnicowy spełnia różne zadania: kierowca wyścigowy rozwija z nim większą prędkość, a prosty kierowca zyskuje większe bezpieczeństwo samochodu, ponieważ zmniejsza się skłonność samochodu do poślizgu. Jednocześnie w trudnej sytuacji aktywny mechanizm różnicowy pozwala osobie nie posiadającej głębokich umiejętności prowadzenia pojazdu uniknąć wielu błędów. Dla profesjonalistów być może samochód z konwencjonalnym mechanizmem różnicowym będzie jeszcze bardziej interesujący z pozycji za kierownicą, ponieważ umożliwia pozostawanie sam na sam z samochodem bez ingerencji elektroniki.

Dlatego zdecydowanie warto przepłacić 20 000 rubli za tak inteligentny aktywny mechanizm różnicowy przy cenie samochodu półtora miliona!

Schemat aktywnego mechanizmu różnicowego w „Outlanderze”

Zasada działania aktywnego mechanizmu różnicowego S-AWC opiera się na realizacji sterowania wektorem ciągu, ale schemat jego działania w Lancer Evolution i Mitsubishi Outlander jest znacząco różny. Tak więc w Evolution aktywny mechanizm różnicowy znajduje się na tylnej osi i zwiększa przyczepność na zewnętrznej części koła w stosunku do skrętu, eliminując podsterowność. Odbywa się to za pomocą dwóch sprzęgieł, z których każde kieruje moment obrotowy na własne koło.

Ale schemat działania S-AWC w Outlanderze jest zupełnie inny, choćby dlatego, że jest zainstalowany na przedniej osi. Główną rolę odgrywa tutaj sprzęgło wielopłytkowe, które pełni funkcję miękkiego zamka. Aby skompresować sprzęgła, elektronika wysyła sygnał wyprzedzający we właściwym czasie, a mechaniczna blokada zadziała z niewielkim opóźnieniem. Aktywne elektryczne wspomaganie kierownicy w testowanym Mitsubishi powoduje kompensację mechanizmu różnicowego, eliminując ostre sterowanie spowodowane różnicą momentu obrotowego na prawym i lewym przednim kole, co nie pozwala, aby kierownica wyślizgnęła się z rąk. Oczywiście żadna sytuacja awaryjna nie nastąpi bez interwencji elektronicznego układu stabilizacji crossovera, który ogranicza moc silnika i mechanizmów hamulcowych chwytających koła.

S-AWC: historia stworzenia

Jako pierwsi stworzyli go Japończycy i wprowadzili tę koncepcję do życia codziennego. Tak więc w 1996 r. Mitsubishi zainstalowało pierwszy aktywny mechanizm różnicowy na tylnej osi Lancera Evo IV z napędem na wszystkie koła, aw 1997 r. Honda zainstalowała system rozdziału momentu obrotowego w coupe Prelude z napędem na przednie koła. Dziwne, ale Niemcy, którzy zawsze są jednymi z pierwszych, jeśli nie tworzą, to instalują rzeczy high-tech, tym razem zaczęli wprowadzać nowość dopiero w 2007 roku (choć cóż to już za nowość!). Takie węzły jako opcja stały się dostępne w BMW-X6 i Audi S4, ale aktywny mechanizm różnicowy stał się już naprawdę masywny tylko w Lancer Evolution. Dziś możemy śmiało powiedzieć, że około połowa producentów samochodów oferuje funkcję rozdziału momentu obrotowego między kołami. Nie zapominajmy jednak, że nie jest to żadna specjalna mechanika, a jedynie jej elektroniczna imitacja.

Wideo Mitsubishi Outlander pokonuje teren i śnieg

Kontrolowany wektor ciągu

Sterowanie wektorem ciągu (PVC) silnik odrzutowy - odchylenie strumienia strumienia silnika od kierunku odpowiadającego trybowi przelotowemu.

Obecnie sterowanie wektorem ciągu odbywa się głównie poprzez obrót całej dyszy lub jej części.

Ryc. 1: Schematy dysz z mechanicznym UVT: a) - z odchyleniem przepływu w części poddźwiękowej; b) - z odchyleniem przepływu w części naddźwiękowej; c) - połączone.

Schemat z odchyleniem przepływu w części poddźwiękowej charakteryzuje się zbieżnością kąta odchylenia mechanicznego z kątem dynamicznym gazu. W przypadku schematu z odchyleniem tylko w części naddźwiękowej kąt dynamiczny gazu różni się od mechanicznego.

Rys. 2: Schemat dyszy z CGWT wykorzystującej powietrze atmosferyczne w trybie przepływu osiowego: 1-przepływ mocy; 2-wyrzucony przepływ kontrolny atmosfery; Skorupa 3-pierścieniowa mocowana na żebrach rozdzielających; 4 żebra oddzielające.

Rys. 3: Schemat dyszy z GUVT w trybie odchylenia wektora maksymalnego ciągu: 1-sektor zamknięty; 2-otwarty sektor; 3-region niskiego ciśnienia.

Dysza dynamiczna gazowa wykorzystuje technikę „strumieniową” do zmiany efektywnej powierzchni dyszy i odchylenia wektora ciągu, przy czym dysza nie jest regulowana mechanicznie. Dysza ta nie posiada gorących, mocno obciążonych części ruchomych, dobrze komponuje się z konstrukcją samolotu, co zmniejsza jego masę.

Zewnętrzne kontury stałej dyszy płynnie dopasowują się do konturów samolotu, poprawiając wydajność przy słabej widoczności. W tej dyszy powietrze ze sprężarki może być kierowane do wtryskiwaczy w sekcji krytycznej i w części rozprężającej, odpowiednio w celu zmiany sekcji krytycznej i sterowania wektorem ciągu.

Spinki do mankietów

• RD-133 – na airwar.ru

Literatura

1. Bezverby V.K., Zernov V.N., Perelygin B.P. Wybór parametrów konstrukcyjnych samolotu.. - M.: MAI., 1984.
2. Nr 36 // Ekspresowa informacja. Seria: budowa silników lotniczych.. - M.: CIAM., 2000
3. Krasnov N.F. Aerodynamika. 2 // Aerodynamika. Metody obliczeń aerodynamicznych - M.: VSh, 1980.
4. Shvets A.I. Aerodynamika form nośnych – Kijów: WSH, 1985.
5. Zalmanzon Los Angeles Teoria elementów pneumoniki. - M.: Nauka, 1969. - S. 508.
6. 2 // Doświadczenie w budowie gazowo-dynamicznego urządzenia sterującego wektorem ciągu.Streszczenia. Kuznetsova”, 2001. - S. 205-206.

Równanie różniczkowe

Jak działa system sterowania wektorem ciągu

Równanie różniczkowe

Jak działa system sterowania wektorem ciągu

Zdjęcie: Producenci

W każdym samochodzie jest mechanizm różnicowy, ale dlaczego jest potrzebny? A co to jest „aktywny mechanizm różnicowy” z wektorowaniem momentu obrotowego – i dlaczego pomaga w skręcaniu? Dowiedzmy Się!

W ruchu wszystkie koła samochodu obracają się z różnymi prędkościami. Choćby dlatego, że droga jest nierówna i jeśli jedno z kół natrafi na nierówności, to pokonuje większą odległość niż wszystkie inne, które jeżdżą po płaskiej drodze. A z kolei wszystko jest naprawdę źle: każde z czterech kół porusza się po własnym promieniu (zwróć uwagę na ślady pozostawione przez samochody na śniegu).

A jeśli nie stanowi to problemu w przypadku kół nienapędzanych, to w przypadku kół napędowych wszystko nie jest takie proste. Kiedy dwa koła napędowe są połączone sztywnym wałem, opony będą stale się ślizgać lub ślizgać, co oznacza, że ​​​​szybko się zużyją. Zwiększy to zużycie paliwa, a samochód będzie gorzej się prowadził. Aby uniknąć tych problemów, samochody są wyposażone w mechanizmy różnicowe.

Za wynalazcę mechanizmu różnicowego uważa się francuskiego matematyka Onesifora Pekkera, a samo wydarzenie datuje się na rok 1825. Choć według niektórych doniesień takie urządzenie istniało już w starożytnym Rzymie, jednak kwestię historii zostawmy specjalistom. W tym artykule więcej uwagi poświęcimy stosunkowo młodemu systemowi zwanemu wektorowaniem momentu obrotowego, co w języku angielskim oznacza „sterowanie wektorem ciągu”.

Pierwszą rzeczą do zrobienia jest ustalenie, jak działa mechanizm różnicowy. Składa się z czterech głównych elementów: obudowy, satelitów, zębników i przekładni osi. Zasada jego działania jest prosta: obudowa mechanizmu różnicowego jest sztywno połączona z napędzaną przekładnią przekładni głównej, oś satelitów jest sztywno połączona z obudową. Moment obrotowy przenoszony jest na nadwozie, z niego na oś satelitów i odpowiednio na same satelity - a one z kolei przenoszą siłę na koła zębate półosi.

Pamiętaj, jak w dzieciństwie przyjaciel tej samej budowy ciała balansował na huśtawce - można było wisieć w powietrzu, nie dotykając ziemi. W mechanizmie różnicowym przekładnie półosi są takie same, więc ramię siły na lewą i prawą półoś jest również takie samo, co oznacza, że ​​moment obrotowy na lewym i prawym kole jest taki sam.

Mechanizm różnicowy umożliwia obracanie się kół w różnych kierunkach względem siebie. Spróbuj obrócić jedno koło napędowe podnośnika - drugie obróci się w przeciwnym kierunku. Jednak w stosunku do samochodu te koła kręcą się w tym samym kierunku - wszak obudowa mechanizmu różnicowego też się obraca! To tak, jakbyś szedł autobusem pod prąd i jednocześnie oddalał się od osoby, która pozostała na przystanku. Okazuje się więc, że dwa koła obracają się z takim samym wysiłkiem i mają możliwość to robić z różnymi prędkościami. Najlepiej widać to na filmie:

Ta konstrukcja ma tę wadę, że oba koła mają taki sam moment obrotowy i aby samochód lepiej skręcał, dobrze byłoby przyłożyć większy moment obrotowy na koło zewnętrzne. Wtedy samochód po naciśnięciu gazu dosłownie wkręci się w zakręt - a efekt będzie znacznie wyraźniejszy niż w samochodzie z napędem na jedną oś i wolnym mechanizmem różnicowym. Jak jednak wdrożyć taki system w prawdziwym projekcie?

Dziś tego typu systemy cieszą się coraz większą popularnością. Samo określenie „wektorowanie momentu obrotowego” po raz pierwszy usłyszano w 2006 roku, ale podobny system, zwany aktywną kontrolą odchylenia, pojawił się na torach rajdowych lat dziewięćdziesiątych: był wyposażony w Mitsubishi Lancer Evolution IV, który zadebiutował w 1996 roku. Zanim jednak przejdziemy do szczegółów mechanizmu różnicowego z pełnym wektorowaniem momentu obrotowego, przyjrzyjmy się najpierw jego uproszczonemu odpowiednikowi zastosowanemu w Fordzie Focusie RS. Podobny system zastosowano w skrzyniach biegów Land Rover Discovery Sport i Cadillac XT5.

System jest dość prosty – jest nawet nieco prostszy od tradycyjnego napędu na wszystkie koła typu plug-in, bo nie posiada tylnego mechanizmu różnicowego. Istnieją tylko dwa sprzęgła, z których każde łączy półoś. Podczas jazdy po linii prostej bez poślizgu samochód pozostaje z napędem na przednie koła, tylne koła są łączone tylko podczas poślizgu i na zakrętach (w zakręcie w lewo - prawe tylne koło i odwrotnie). Koło może przenieść aż do 100% momentu obrotowego przekazywanego na tylną oś, dzięki czemu system kompensuje powstałą podsterowność, tak jakby skręcał samochód.

Ale co jeśli jest tylko jedna oś napędowa, a w trybach cichych wymagany jest mechanizm różnicowy w dodatku otwarty, a z kolei chcemy przyłożyć większy moment obrotowy na koło zewnętrzne, aby efektywniej sterować samochodem na gazie, a także zmniejszyć podsterowność?

Takie rozwiązania istnieją również we współczesnym przemyśle motoryzacyjnym. Na przykład samochody Lexus RC F i GS F najnowszej generacji są wyposażone w tylny mechanizm różnicowy, który może rozdzielać moment obrotowy pomiędzy lewe i prawe koło. W takim węźle tylnej skrzyni biegów główny bieg obraca obudowę najzwyklejszego mechanizmu różnicowego, są też dwie przekładnie planetarne, które za pomocą pakietu sprzęgła mogą połączyć obudowę mechanizmu różnicowego z półosią. W ten sposób dodatkowy moment obrotowy jest dostarczany do koła zewnętrznego poprzez przekładnię planetarną, dzięki czemu następuje efekt wkręcania w zakręt.

Podobne rozwiązanie zastosowano w tylnej osi napędu na wszystkie koła BMW X6 M i X5 M – zarówno w przypadku BMW i Lexusa, jak i Cadillaca z Land Roverem, system został opracowany i wyprodukowany przez GKN. Różnica dotyczy w zasadzie tylko obudowy przekładni głównej: na przykład BMW ma ją wykonaną z aluminium, a Lexus z żeliwa. Napęd sprzęgieł ciernych obu producentów jest mechaniczny, realizują go te same sprzęgła GKN.

Samochody Audi z opcjonalnym sportowym mechanizmem różnicowym również mają podobny układ, ale nie są to przekładnie planetarne, ale proste z przekładnią wewnętrzną. Ale zasada działania jest dokładnie taka sama: dwa biegi są połączone za pomocą pakietu sprzęgła, a półoś jest połączona z obudową mechanizmu różnicowego za pomocą nadbiegu. Dla lepszego zrozumienia możesz obejrzeć ten film:

Jak duży jest efekt zastosowania zaawansowanych mechanizmów różnicowych? Amerykański magazyn Car and Driver przeprowadził test porównawczy dwóch Lexusów RC F, z których jeden był wyposażony w mechanizm różnicowy z wektorowaniem momentu obrotowego, a drugi w konwencjonalny „samoblok”. W wyniku wyższych maksymalnych przyspieszeń, węższych kątów skrętu i lepszych czasów okrążeń dla samochodu z aktywnym mechanizmem różnicowym, charakter samochodu zmienił się w stronę nadsterowności. I cieszę się, że jest dostępny nie tylko do samochodów sportowych, ale także do kompaktowego crossovera Nissan Juke – choć w nieco uproszczonej wersji.

Nie należy się jeszcze spodziewać, że te systemy zastąpią tradycyjne mechanizmy różnicowe – są bardziej złożone, droższe i bardziej potrzebne aktywnym kierowcom. Jednak wraz z nadejściem ery pojazdów elektrycznych pojawią się najszersze możliwości sterowania wektorem ciągu: wszak jeśli każde koło napędowe będzie miało własny silnik elektryczny, to wdrożenie efektu wektorowania momentu obrotowego stanie się już tylko kwestią oprogramowania.