Лекция 1. Системы управления самолетом.
Система управления самолета - одна из основных и важных бортовых систем, во многом определяющая эксплуатационные и тактические возможности самолета, включая безопасность его полета. Она представляет собой сложный комплекс электронно-вычислительных, электрических, гидравлических и механических устройств, в совокупности обеспечивающих необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета, стабилизацию установленных летчиком режимов полета, программное автоматическое управление самолетом на всех режимах полета от взлета до посадки.
Основной задачей системы управления является осуществление отклонения рулевых поверхностей по командным сигналам летчика, систем автоматического управления и других систем, формирующих отклонение рулей по определенным законам.
В развитии систем управления можно выделить три основных этапа, существенно повлиявших на их структуру и открывших большие возможности в создании высокоманевренных сверхзвуковых и тяжелых самолетов.
I. Создание систем управления с обратимыми и необратимыми гидравлическими приводами (бустерами) с переходом на безбустерное управление при отказе гидропитания.
II. Создание необратимого бустерного управления (НБУ) без перехода на непосредственное ручное управление. НБУ позволило обеспечить летчику приемлемые характеристики устойчивости и управляемости во всем диапазоне режимов полета независимо от действующих аэродинамических шарнирных моментов на рулях, значения которых во много раз превышают физические возможности летчика. Этот этап обеспечил широкое внедрение автоматических систем управления.
III. Развитие и внедрение резервированных электродистанционных систем управления (СДУ), работающих совместно с механической дистанционной системой (МСУ) с возможностью полной замены МСУ на СДУ и введением на этой основе автоматических систем, обеспечивающих многорежимность полета современного самолета, включая полеты на малой высоте (до 30...50 м), полеты в трансзвуковой области и др.
Внедрение СДУ позволило достаточно просто ввести активные системы управления, к которым относятся системы: искусственной устойчивости самолета; снижения маневренных нагрузок на конструкцию самолета; непосредственного управления подъемной и боковой силами; ослабления воздействия турбулентности атмосферы; демпфирования упругих колебаний конструкции; ограничения предельных режимов полета и т.д.
О влиянии активных систем управления на самолет свидетельствует тот факт, что его конфигурация «активные» системы подчеркивает отличие положенных в основу новых методов от прежних, пассивных методов обеспечения необходимых характеристик. Реализация концепции активного управления позволяет обеспечить полеты на неустойчивом самолете, улучшить его маневренные характеристики, а также комфортные условия для экипажа и пассажиров, повысить ресурс планера, существенно снизить массу самолета и т.д. Внедрение активных систем можно отнести к IV этапу развития систем управления самолета.
Деление на рассмотренные этапы развития систем управления достаточно условно. Ниже рассмотрены вопросы построения систем управления рулями, их структурные схемы и основные элементы. Основное внимание уделено общим особенностям управления. Структуры систем управления по тангажу, крену, курсу имеют много общего, поскольку НБУ строятся на одних и тех же принципах и не выделяются отдельно
1.1.ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ
На современных самолетах для создания управляющих моментов применяют в основном органы управления трех видов - аэродинамические, струйные и в виде управляемой передней стойки шасси (рис. 1.1).
Органы управления, использующие струйные рули или отклонение вектора тяги для создания управляющей силы (момента), требуют значительных энергоресурсов. Струйные органы управления используются на малых или нулевых скоростях полета, а также на очень больших высотах. При пробеге по земле эффективным органом путевого управления является управляемая передняя стойка шасси, с помощью которой обеспечивается управление самолетом на взлетно-посадочной полосе и осуществляется рулежка на аэродроме. При отказе управления передней стойки шасси в качестве аварийного режима возможно использование дифференциального торможения колес основных стоек шасси.Продольное управление самолетом может осуществляться следующими органами управления (табл. 1.1): управляемым цельноповоротным и дифференциальным стабилизаторами, передним оперением, элевонами, вектором тяги, комбинацией перечисленных органов управления.
Самолёты схемы «утка», у которых органом продольного управления является переднее горизонтальное оперение (ПГО), имеют эффективность продольного управления, близкую к самолетам нормальной схемы.
Элевоны традиционно использовались для продольного и поперечного управления на самолетах "бесхвостой" схемы. Однако эти органы управления, расположенные по задней кромке крыла (в том числе элероны, флапероны), теряют значительную часть эффективности при полете самолета на сверхзвуковых скоростях.
На современных самолетах основной системой управления является НБУ, которая обеспечивает приемлемый уровень усилий при управлении самолетом путем применения специальных устройств их имитации независимо от характера действующего шарнирного аэродинамического момента М ш.аэр на органе управления. Современные самолеты имеют органы управления в основном с конструктивной компенсацией или без компенсации вообще (например, Су-27, F-104, F-4 и др.).
Таблица 1.1
|
Тип органа управления |
Канал управления |
||||
|
по тангажу |
по крену |
по курсу |
подъемной |
торможением |
|
|
Управляемое ГО (переднее и заднее) Дифференциальное ГО Концевые рули Флапероны Интерцепторы (спойлеры) Предкрылки Поворотные концевые консоли крыла Закрылки Изменение стреловидности крыла Руль направления Управляемое ВО Поворотный форкиль (гребень) Струйные рули Управление вектором тяги Управление передней стойкой Расщепляющиеся рули Носовые рули Адаптивное крыло Тормозные щитки Реверс тяги Тормоза колес шасси |
|
|
|
|
|
Это создает определенные проблемы по обеспечению безопасности от рулевых форм флаттера. Эти проблемы решаются выбором необходимых характеристик динамической жесткости рулевых приводов, обеспечивая нужный уровень собственной частоты колебаний рулевой поверхности и ее демпфирования.
Углы отклонения элевонов обычно δ эв <±25°. Этот диапазон углов распределяется между каналами тангажа и крена. При наличии автоматики к сигналам ручного управления добавляются также сигналы автомата системы устойчивости и управляемости (СУУ) по тангажу и крену.
На сверхзвуковых самолетах обычной схемы основным органом продольного управления является управляемый стабилизатор, состоящий из двух консолей, каждая из которых крепится на опоре, обеспечивающей независимый поворот консоли относительно ее оси вращения с помощью отдельного привода (рис.1.2). Такая конструкция позволяет осуществить как синхронное отклонение консолей, если стабилизатор используется в качестве органа продольного управления, так и дифференциальное, если стабилизатор одновременно применяется для управления по крену.
На неманевренных самолетах чаще используется единая (неразрезная) конструкция, которая целиком поворачивается относительно узлов навески, закрепленных внутри фюзеляжа. Весовая отдача стабилизатора такой конструкции лучше, но его использование возможно только для продольного управления.
Для уменьшения потребной тяги приводов стабилизатора положение его оси желательно выбирать внутри диапазона перемещения фокусов стабилизатора. В результате на дозвуковых режимах полета стабилизатор будет перекомпенсирован по М ш.кр. Для самолетов с НБУ такая ситуация вполне допустима. Однако с точки зрения безопасности полета на режимах перекомпенсации стабилизатора необходимо предусмотреть, чтобы запасы по тяге приводов были в 1,25-1,5 раза больше, чем на режимах, на которых стабилизатор скомпенсирован на случай возможных отказов в системе управления (например, одной из гидросистем).
Для управления стабилизаторами требуются очень мощные рулевые приводы (так, для ряда самолетов, развиваемые силы двухкамерных приводов одной консоли стабилизатора составляют; 550 кН для F-14; 453,6 кН для F-111; 314 кН для "Торнадо"). Тяга приводов стабилизаторов самолетов превышает их собственный взлетный вес. Естественно, для установки приводов с такой тягой, на самолете требуется мощная силовая конструкция каркаса, которая бы исключала просадку привода под нагрузкой. При прямой оси проще обеспечить жесткость конструкции силовой передачи.
Рулем высоты и элеронами управляют при помощи ручки управления или штурвальной колонки. Ручка представляет собой вертикальный неравноплечий рычаг с двумя степенями свободы, т. е. поворачивающийся вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. При движении ручки вперед и назад отклоняется руль высоты, при перемещении ручки влево и вправо (поворот вокруг оси а - а) отклоняются элероны. Независимость действия руля высоты и элеронов достигается размещением шарнира О на оси а - а.
На тяжелых самолетах вследствие большой площади рулей высоты и элеронов увеличиваются нагрузки, потребные для отклонения рулей. В этом случае самолетом удобнее управлять с помощью штурвальной колонки. Подобных колонок на самолете две: одной управляет командир корабля, другой - второй пилот. Каждая колонка состоит из дюралюминиевой трубы, головки штурвала и нижнего узла - опоры штурвальной колонки, в торцах которого заделаны шарикоподшипники. В нижней части колонки имеется рычаг, к которому присоединены тяги управления рулем высоты. Тяги управления элеронами соединены с качалками, установленными на кронштейнах. На каждом штурвале установлены кнопки управления связной радиостанцией, включения и отключения автопилота, самолетного переговорного устройства и нажимные переключатель управления триммером руля высоты.
Для управления рулем направления предназначены педали двух типов: перемещающиеся в горизонтальной плоскости и перемещающиеся в вертикальной плоскости. Педали в горизонтальной плоскости перемещаются по прямолинейным направляющими или на шарнирном параллелограмме, собранном из стальник тонкостенных труб. Параллелограмм обеспечивает прямолинейно перемещение педалей без их поворота, что необходимо для удобного и неутомительного положения ступни ноги пилота. Педали перемещающиеся в вертикальной плоскости, имеют верхнюю или, нижнюю подвеску. Положение педалей можно регулировать, подгоняя под рост пилота.
Пульт ножного управления состоит из трех щек Щ между которыми на штангах 11, соединенных с трубой 8, подвеше-’ ны педали 6. Каждая педаль пальцем 13, проходящим внутри оса- педали, связана с секторной качалкой 5. Верхняя часть секторных-; качалок тягами 4 и 3 соединена с рычагами горизонтальной трубы 2. На трубе 2 закреплен рычаг 7, к которому присоединена тяга /, идущая к рулю поворота. При нажатии, например, на левукх педаль (оттшлота), повернется секторная качалка 5, которая через тягу 3 вызовет поворот трубы 2 против часовой стрелки. Это движение в свою очередь через тягу 4 вызовет поворот секторной качалки правой педали в противоположную сторону. Пальцы служат для регулировки педалей по росту пилота. Регулирование выпол-няют следующим образом: пилот отжимает вбок рычаг защелки 12 и тем самым выводит палец 13 из зацепления с сектором 5. Пружина (на рисунке не показана) поворачивает педаль в сторону пилота.
Проводка управления может быть гибкой, жесткой либо смешанной.
Гибкая проводка управления выполняется из тонких стальных тросов, диаметр которых выбирается в зависимости от действующей нагрузки и не превышает 8 мм. Так как тросы могут работать только на растяжение, то управление рулями в таком случае выполняется по двухпроводной схеме. Отдельные участки тросов соединяются тандерами. Трос к тандерам и секторам крепится коушами. Для уменьшения провисания тросов на прямолинейных участках используют текстолитовые направляющие, в местах перегиба троса устанавливают ролики с шариковыми подшипниками.
Жесткая проводка представляет собой систему жестких тяг и качалок. Качалки служат промежуточными опорами, которые необходимы для деления тяг на сравнительно короткие участки. Чем короче тяга, тем меньше вероятность вибраций. Но чем больше разъемов у тяг, тем больше масса проводки.
Тяги 4 имеют трубчатое сечение, изготавливаются из дюралк| миния, реже из стали. Тяги между собой; а также с качалками coli диняются наконечниками 5 (рис. 9.6Ус одним или двумя ушкам! в которые вмонтированы шарикоподшипники, допускающие перекс между осями тяг. Отдельные наконечники имеют резьбу для вОа^ можной регулировки длины проводки. Для повышения надежное! управления каждая тяга иногда выполняется из двух труб, встав)
ленных одна в другую. Основная труба - наружная, внутренняя - дублер основной. Каждая труба в отдельности может полностью воспринять расчетную нагрузку, приходящуюся на эту тягу. Достоинства жесткой проводки следующие: отсутствие вытяжки проводки при эксплуатации, что исключает возможность образования люфтов; малые силы трения; высокая живучесть. Недостатки жесткой проводки по сравнению с гибкой - большая масса и потребность в значительных объемах для ее размещения. Гибкую проводку не следует применять при передаче больших усилий, а также в тех случаях, когда от управления требуется большая точность исполнения.
Для поддержания тросов управления и изменения их направления применяют ролики 1, которые прессуют из текстолита-крошки и для уменьшения трения монтируют на шарикоподшипниках. Кронштейны 2 крепления роликов обычно литые из магниевых сплавов.
Тяги жесткой проводки 2 монтируют на качалках 1 и роликовых направляющих 3. Качалки служат для изменения направления движения (рис. 9.7, а), а также для изменения усилий в тягах. Все качалки имеют шарикоподшипники, обычно допускающие незначительный перекос колец. Подобные подшипники исключают возможность заеданий от перекосов при неточностях монтажа или деформациях самолета.
На участках, где тяги совершают прямолинейное движение, устанавливают роликовые направляющие. Больше двух роликовых направляющих на одной тяге ставить нельзя, так как при деформациях самолета это приводит к заеданию проводки. Направляющие имеют фланцы крепления к фюзеляжу. В ушки направляющих, расположенных под углом 120° друг относительно друга, вмонтированы три шарикоподшипника, на наружные кольца которых напрессованы бандажные втулки. Между этими подшипниками и перемещается тяга. Управление механизацией крыла осуществляется или приводом с механической трансмиссией, или силовыми цилиндрами гидросистемы самолета. При механической трансмиссии поверхности управления перемещаются винтовыми механизмами, вращение которых от привода передается через угловые редукторы вращающимися валами.
Каждая секция закрылка, интерцептора и другой отклоняющейся поверхности перемещается двумя винтовыми механизмами и силовыми цилиндрами. Приводом пилот управляет дистанционно с помощью механической (тросовой) или электрической проводки.
Для защиты трансмиссии от перегрузки в нее включают ограничители крутящих моментов и эластичные муфты. По концам трансмиссии устанавливают датчики асимметрии поверхности управления. Асимметричное перемещение, например в случае обрыва вала трансмиссии, может привести к крену самолета, который с помощью элеронов не всегда можно парировать. Система защиты от асимметрии сравнивает положение левых и правых поверхностей управления и при наличии разности отклонения выше допустимой прерывает цепь управления приводами. Валы трансмиссии пустотелые имеют промежуточные опоры, гермовыводы в местах выхода из фюзеляжа в крыле, карданные соединения для компенсации точностей сборки и отклонения осей систему управления механизацией входит также система сигнализации и контроля положение
Шасси самолета
Шасси самолета предназначено для обеспечения стоянки и движения самолета по поверхности аэродрома. Основными элементами шасси являются:амортизатор, колеса, подкосы и замки, фиксирующие стойку. Амортизаторы поглощают энергию ударов при посадке самолета и при движении по земле. Колеса основных опор самолета оснащаются дисковыми тормозами, обеспечивающими торможение самолета при его пробеге и рулении на земле. Имеется еще автомат юза на большинстве современных самолетов. Наибольшее распространение в настоящее время имеют шасси с передней опорой.
Системы управления самолетом разделяются на основные и дополнительные.
К основным относят системы управления рулем высоты, рулем направления и элеронами, которые состоят из командных рычагов и проводки, соединяющей их с рулями.
Управление рулем высоты осуществляется штурвальной колонкой, отклонением ее вперед – назад, управление элеронами – отклонением штурвала штурвальной колонки влево – вправо, управление рулем направления – ножными педалями.
Конструкцией системы управления предусматривается соответствие отклонения командных рычагов и изменения направления полета естественным рефлексам человека. Например, правая педаль отклоняется от себя – руль направления отклоняется вправо и самолет делает поворот вправо, при взятии штурвальной колонки на себя (назад) руль высоты отклоняется вверх и самолет переходит в набор высоты. При повороте штурвала влево левый элерон отклоняется вверх, а правый – вниз и самолет входит в левый крен. Для повышения безопасности полетов управление дублировано, т.е. командные рычаги имеются у командира ВС и у второго пилота. Проводка систем управления может быть гибкой, жесткой, смешанной. Гибкая проводка выполняется из тонких стальных тросов (диаметром 6 …8 мм), жесткая представляет собой систему трубчатых тяг и качалок, смешанная проводка включает и тросы, и трубчатые тяги.
При полете на большой скорости усилия на командные рычаги возрастают и могут превышать физические возможности человека. Для снятия нагрузки с командных рычагов в контур системы управления включают усилители (электрические или гидравлические), которые называют бустерами. В этих случаях пилот управляет бустерами при небольших усилиях, а бустера уже, в свою очередь, управляют органами управления.
В контур систем управления транспортных самолетов включается автоматический пилот (автопилот), который используется по решению экипажа. Автопилот обеспечивает управление и полет по заданной траектории.
К дополнительным системам относятся системы управления средствами механизации крыла, шасси, двигателями, триммерами рулей и т.д.
Для управления средствами механизации крыла (закрылками, щитками, предкрылками и др.) и шасси физической силы экипажа недостаточно. Поэтому в системы управления включают внешние источники энергии: электрические, гидравлические, пневматические. Выбор источника энергии зависит от конкретных требований к системам. Источники энергии, соединенные с потребителями, составляют соответствующие системы (гидравлические, электрические, пневматические и др.).
Гидравлическая система представляет собой совокупность механизмов и устройств, соединенных трубопроводами, и предназначена для передачи энергии на расстояние с помощью жидкости. Гидросистемы используются для уборки и выпуска шасси, для поворота колес передней опоры шасси, управления средствами механизации и т.п.
Рабочее давление в гидросистеме создается гидронасосами, установленными на двигателях, и достигает 20000 кПа и более.
Для повышения энергоемкости в системе устанавливают гидроаккумуляторы, а для уменьшения величины пульсаций давления, возникающих при работе насосов - гасители пульсаций. Это особенно важно при уборке шасси и взлете с отказавшим двигателем, так как в этом случае время уборки шасси уменьшается, а следовательно, уменьшается и лобовое сопротивление. В результате вертикальная скорость набора высоты увеличивается, что обеспечивает безопасность полета с отказавшим двигателем.
Действие гидросистемы в полете происходит следующим образом. Рабочая жидкость из бака по линии всасывания поступает к насосам, от которых под рабочим давлением поступает к фильтру тонкой очистки, а от него – к кранам потребителей. При этом происходит зарядка гидроаккумуляторов и гасителей пульсаций.
При включении соответствующего крана потребителя (например, уборки шасси) жидкость подается в рабочую полость гидроцилиндров уборки шасси, а из противоположных полостей жидкость поршнем выталкивается по линии слива в бак. В результате перемещения штока гидроцилиндров происходит уборка шасси.
Пневматические системы аналогичны гидросистемам, только в качестве рабочего тела используется газ (азот, воздух).
Рулем высоты и элеронами управляют при помощи ручки управления или штурвальной колонки. Ручка представляет собой вертикальный неравноплечий рычаг с двумя степенями свободы, т. е. поворачивающийся вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. При движении ручки вперед и назад отклоняется руль высоты, при перемещении ручки влево и вправо (поворот вокруг оси а - а) отклоняются элероны. Независимость действия руля высоты и элеронов достигается размещением шарнира О на оси а - а.
На тяжелых самолетах вследствие большой площади рулей высоты и элеронов увеличиваются нагрузки, потребные для отклонения рулей. В этом случае самолетом удобнее управлять с помощью штурвальной колонки. Подобных колонок на самолете две: одной управляет командир корабля, другой - второй пилот. Каждая колонка состоит из дюралюминиевой трубы, головки штурвала и нижнего узла - опоры штурвальной колонки, в торцах которого заделаны шарикоподшипники. В нижней части колонки имеется рычаг, к которому присоединены тяги управления рулем высоты. Тяги управления элеронами соединены с качалками, установленными на кронштейнах. На каждом штурвале установлены кнопки управления связной радиостанцией, включения и отключения автопилота, самолетного переговорного устройства и нажимные переключатель управления триммером руля высоты.
Для управления рулем направления предназначены педали двух типов: перемещающиеся в горизонтальной плоскости и перемещающиеся в вертикальной плоскости. Педали в горизонтальной плоскости перемещаются по прямолинейным направляющими или на шарнирном параллелограмме, собранном из стальник тонкостенных труб. Параллелограмм обеспечивает прямолинейно перемещение педалей без их поворота, что необходимо для удобного и неутомительного положения ступни ноги пилота. Педали перемещающиеся в вертикальной плоскости, имеют верхнюю или, нижнюю подвеску. Положение педалей можно регулировать, подгоняя под рост пилота.
Пульт ножного управления состоит из трех щек Щ между которыми на штангах 11, соединенных с трубой 8, подвеше-’ ны педали 6. Каждая педаль пальцем 13, проходящим внутри оса- педали, связана с секторной качалкой 5. Верхняя часть секторных-; качалок тягами 4 и 3 соединена с рычагами горизонтальной трубы 2. На трубе 2 закреплен рычаг 7, к которому присоединена тяга /, идущая к рулю поворота. При нажатии, например, на левукх педаль (оттшлота), повернется секторная качалка 5, которая через тягу 3 вызовет поворот трубы 2 против часовой стрелки. Это движение в свою очередь через тягу 4 вызовет поворот секторной качалки правой педали в противоположную сторону. Пальцы служат для регулировки педалей по росту пилота. Регулирование выпол-няют следующим образом: пилот отжимает вбок рычаг защелки 12 и тем самым выводит палец 13 из зацепления с сектором 5. Пружина (на рисунке не показана) поворачивает педаль в сторону пилота.
Проводка управления может быть гибкой, жесткой либо смешанной.
Гибкая проводка управления выполняется из тонких стальных тросов, диаметр которых выбирается в зависимости от действующей нагрузки и не превышает 8 мм. Так как тросы могут работать только на растяжение, то управление рулями в таком случае выполняется по двухпроводной схеме. Отдельные участки тросов соединяются тандерами. Трос к тандерам и секторам крепится коушами. Для уменьшения провисания тросов на прямолинейных участках используют текстолитовые направляющие, в местах перегиба троса устанавливают ролики с шариковыми подшипниками.
Жесткая проводка представляет собой систему жестких тяг и качалок. Качалки служат промежуточными опорами, которые необходимы для деления тяг на сравнительно короткие участки. Чем короче тяга, тем меньше вероятность вибраций. Но чем больше разъемов у тяг, тем больше масса проводки.
Тяги 4 имеют трубчатое сечение, изготавливаются из дюралк| миния, реже из стали. Тяги между собой; а также с качалками coli диняются наконечниками 5 (рис. 9.6Ус одним или двумя ушкам! в которые вмонтированы шарикоподшипники, допускающие перекс между осями тяг. Отдельные наконечники имеют резьбу для вОа^ можной регулировки длины проводки. Для повышения надежное! управления каждая тяга иногда выполняется из двух труб, встав)
ленных одна в другую. Основная труба - наружная, внутренняя - дублер основной. Каждая труба в отдельности может полностью воспринять расчетную нагрузку, приходящуюся на эту тягу. Достоинства жесткой проводки следующие: отсутствие вытяжки проводки при эксплуатации, что исключает возможность образования люфтов; малые силы трения; высокая живучесть. Недостатки жесткой проводки по сравнению с гибкой - большая масса и потребность в значительных объемах для ее размещения. Гибкую проводку не следует применять при передаче больших усилий, а также в тех случаях, когда от управления требуется большая точность исполнения.
Для поддержания тросов управления и изменения их направления применяют ролики 1, которые прессуют из текстолита-крошки и для уменьшения трения монтируют на шарикоподшипниках. Кронштейны 2 крепления роликов обычно литые из магниевых сплавов.
Тяги жесткой проводки 2 монтируют на качалках 1 и роликовых направляющих 3. Качалки служат для изменения направления движения (рис. 9.7, а), а также для изменения усилий в тягах. Все качалки имеют шарикоподшипники, обычно допускающие незначительный перекос колец. Подобные подшипники исключают возможность заеданий от перекосов при неточностях монтажа или деформациях самолета.
На участках, где тяги совершают прямолинейное движение, устанавливают роликовые направляющие. Больше двух роликовых направляющих на одной тяге ставить нельзя, так как при деформациях самолета это приводит к заеданию проводки. Направляющие имеют фланцы крепления к фюзеляжу. В ушки направляющих, расположенных под углом 120° друг относительно друга, вмонтированы три шарикоподшипника, на наружные кольца которых напрессованы бандажные втулки. Между этими подшипниками и перемещается тяга. Управление механизацией крыла осуществляется или приводом с механической трансмиссией, или силовыми цилиндрами гидросистемы самолета. При механической трансмиссии поверхности управления перемещаются винтовыми механизмами, вращение которых от привода передается через угловые редукторы вращающимися валами.
Каждая секция закрылка, интерцептора и другой отклоняющейся поверхности перемещается двумя винтовыми механизмами и силовыми цилиндрами. Приводом пилот управляет дистанционно с помощью механической (тросовой) или электрической проводки.
Для защиты трансмиссии от перегрузки в нее включают ограничители крутящих моментов и эластичные муфты. По концам трансмиссии устанавливают датчики асимметрии поверхности управления. Асимметричное перемещение, например в случае обрыва вала трансмиссии, может привести к крену самолета, который с помощью элеронов не всегда можно парировать. Система защиты от асимметрии сравнивает положение левых и правых поверхностей управления и при наличии разности отклонения выше допустимой прерывает цепь управления приводами. Валы трансмиссии пустотелые имеют промежуточные опоры, гермовыводы в местах выхода из фюзеляжа в крыле, карданные соединения для компенсации точностей сборки и отклонения осей систему управления механизацией входит также система сигнализации и контроля положение
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Общие сведения о летательных аппаратах
Требования предъявляемые к летательным аппаратам и их классификация.. требования предъявляемые к самолетам гражданской авиации определяются.. самолет должен иметь заданные летные характеристики скорость дальность и продолжительность полета скороподъемность..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Летательные аппараты тяжелее воздуха
К летательным аппаратам тяжелее воздуха относятся самолеты; планеры, самолеты-снаряды, ракеты, вертолеты, автожиры, орнитоптеры.
Самолет - летательный аппарат (ЛА) тяжелее
Схемы самолетов
Все самолеты можно объединить в группы, различающиеся по следующим конструктивным признакам: числу и расположению крыльев; типу фюзеляжа; форме и расположению оперения; типу, количеству и р
Схемы вертолетов
Классифицировать вертолеты можно по различным признакам, например, по виду привода несущего винта, числу винтов, их расположению или по методу компенсации реактивного момента несущего винта (НВ).
Аэродинамические трубы
Аэродинамика - наука, изучающая законы
движения воздуха (газа) и взаимодействие воздушного потока (газа) с находящимися в нем телами.
Аэродинамика как самостоятельная наука начала
Атмосфера
Земля окружена газовой оболочкой, которая создает условия жизни живых существ и защищает их от губительного действия космической радиации, идущей из глубин космоса и Солнца, ультрафиолетовых лучей
Вязкость и сжимаемость воздуха
На аэродинамические силы большое влияние оказывает вязкость, а пр больших скоростях полета и сжимаемость воздуха. Под вязкостью понимают спсобность воздуха оказывать сопротивление относительному пе
Аэродинамический нагрев тел при сверхзвуковой скорости полета
При обтекании воздушным потоком любого тела в местах торможения пои тока его кинетическая энергия переходит в тепловую, вызывая нагрев. Нагрев^ поверхности самолета неодинаков: в местах, где скорос
Горизонтальный полет
Наука, изучающая движение летательного аппарата, называется динамикой полета. Движение летательного аппарата может быть установившимся и неустановившимся. При установившемся движении отсутствуют ус
Набор высоты и снижение
i
Набор высоты - прямолинейное движение самолета вверх пс траектории, наклонной к горизонту. Если при этом скорость сохраняется постоянной, то набор высоты считается установившимся! Схема
Взлет и посадка
Взлет самолета состоит из этапов разбега по земле, отрыва, приобретения безопасной скорости полета и набора высоты. Перед разбегом самолет выруливает на линию старта и пилот плавно увеличивает тягу
Дальность и продолжительность полета
Дальность полета - расстояние, которое может пролететь самолет в одном направлении при расходовании определенного запаса топлива. Она складывается из участков набора высоты горизонтального полета?
Перегрузки в полете. Коэффициент безопасности
При эксплуатации самолета все его части, агрегаты, приборы, трубопроводы испытывают нагрузки с различной частотой воздействия. По известным значениям, направлениям и частоте действия нагрузок можно
Нормы прочности и жесткости
Исходными данными для расчета разрушающих нагрузок на самолет и его системы служат нормы прочности, которые опреде-^ ляют классификацию самолетов. Нагрузку определяют с учетом на-] значения самолет
Нагрузки, действующие на крыло
Основное назначение крыла - создание необходимой для полета подъемной силы, кроме того, оно обеспечивает поперечную устойчивость самолета и может быть использовано для размещения силовой установки,
Работа крыла под нагрузкой
Работу крыла под нагрузкой рассматривают из условия действий аэродинамической силы, инерционных сил конструкции крыла и сосредоточенных массовых сил. В работе крыла действие инерционных сил от агре
Конструкция и работа основных элементов крыла
Крыло состоит из каркаса и обшивки (рис. 6.3), продольный набор каркаса - нз лонжеронов и стрингеров, поперечный набор из нервюр
Лонжерон - это продольная
Конструктивно-силовые схемы крыльев
Прочность и жесткость крыла обеспечиваются применением различных силовых схем, из которых наиболее распространены лонже- ронная и моноблочная (кессонная). У крыла лонжеронной схемы основная часть и
Механизация крыла
Для получения больших скоростей полета увеличивают нагруа ку на единицу площади крыла и стреловидность, уменьшают удл| нение и относительную толщину. Но все это значительно ухудшас взлетно-посадочн
Внешние формы и геометрические характеристики
У современных самолетов лобовое сопротивление фюзеляж; составляет 20-40% от общего сопротивления самолета. Для умень шения лобового сопротивления габаритные размеры фюзеляж; должны быть малыми, а ф
Нагрузки, действующие на фюзеляж
На фюзеляж самолета действуют внешние и внутренние сил* К первым относятся: нагрузки, передающиеся на фюзеляж от прикрепленных к нему других частей самолета-крыла, оперенн шасси; массовые силы агре
Конструкции фюзеляжей
Фюзеляж самолета состоит из каркаса и обшивки. Существуют фюзеляжи трех типов: ферменные, силовой каркас которых представляет собой пространственную ферму; балочные
Общие сведения
Несущие поверхности, предназначенные для создания устойчивости, управляемости и балансировки самолета, называют оперением.
Продольная балансировка, устойчивость и управляемость самолета об
Конструкция оперения
По конструкции основные части оперения - стабилизатор Я киль - подобны. Одинаковы по конструкции также рули высоты и рули направления. На крупных самолетах стабилизаторы обычна выполняют разъемными
Общие сведения
Системы управления самолетом разделяют на основные и вспомогательные. К основным принято относить системы управления рулем высоты, рулем направления и элеронами (рулями крена). Вспомогательное упра
Системы управления с усилителями
С увеличением скоростей, размеров и массы самолетов нагрузи ки на поверхности управления увеличиваются.. Однако усилия н«в рычаги, ограничиваемые физическими возможностями пилота, не?] должны превы
Схемы шасси
Для устойчивого положения самолета на земле необходимы минимум три опоры. В зависимости от расположения опор относительно центра тяжести самолета различают следующие основные схемы (рис. 10.1): с х
Геометрические характеристики
Для обеспечения необходимой устойчивости и маневренности самолета во время движения его по взлетно-посадочной полосе (ВПП) опорные точки шасси должны быть размещены на определенном расстоянии друг
Силы, действующие на шасси
Прн-етояккетгежду’поверхностью аэродрома и опорами самолета возникают реакции взаимодействия. Силы реакции земли (рис. 10.3) направлены вертикально вверх и равны в сумме весу самолета.
/?
Основные части и силовые схемы шасси
Основными частями.шасси являются: колеса, лыжи или гусеницы, амортизаторы, боковые, задние или передние подкосы, замки, запирающие опоры в выпущенном или убранном положениях, подъемники, обеспечив
Колебания носовой стояки
Носовая стойка шасси имеет свободноориентирующиеся колеса, способные поворачиваться относительно вертикальной оси стойки в пределах до 45° в каждую сторону от нейтрального положения. Без свободной
Вознаграждайте за достижение стандарта.
Если руководство организации хочет, чтобы сотрудники были мотивированы на полную самоотдачу в интересах организации, оно должно справедливо вознаграждать их за достижение установленных стандартов результативности. Согласно теории ожидания существует четкая взаимосвязь между результативностью и вознаграждением. Если работники не ощущают такой связи или чувствуют, что вознаграждение несправедливо, то их производительность в будущем может упасть.
1. Какова роль контроля в управлении?
2. Каковы основные типы контроля с точки зрения времени их осуществления по отношению к выполняемой работе?
3. Что такое контроль с использованием обратной связи?
4. На какие этапы распадается процесс контроля?
5. Чем характеризуется эффективный контроль?
6. Почему менеджер должен учитывать поведенческие аспекты контроля?
Система управления самолета - одна из основных и важных бортовых систем, во многом определяющая эксплуатационные и тактические возможности самолета, включая безопасность его полета. Она представляет собой сложный комплекс электронно-вычислительных, электрических, гидравлических и механических устройств, в совокупности обеспечивающих необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета, стабилизацию установленных летчиком режимов полета, программное автоматическое управление самолетом на всех режимах полета от взлета до посадки.
Основной задачей системы управления является осуществление отклонения рулевых поверхностей по командным сигналам летчика, систем автоматического управления и других систем, формирующих отклонение рулей по определенным законам.
В развитии систем управления можно выделить три основных этапа, существенно повлиявших на их структуру и открывших большие возможности в создании высокоманевренных сверхзвуковых и тяжелых самолетов.
I. Создание систем управления с обратимыми и необратимыми гидравлическими приводами (бустерами) с переходом на безбустерное управление при отказе гидропитания.
II. Создание необратимого бустерного управления (НБУ) без перехода на непосредственное ручное управление. НБУ позволило обеспечить летчику приемлемые характеристики устойчивости и управляемости во всем диапазоне режимов полета независимо от действующих аэродинамических шарнирных моментов на рулях, значения которых во много раз превышают физические возможности летчика. Этот этап обеспечил широкое внедрение автоматических систем управления.
III. Развитие и внедрение резервированных электродистанционных систем управления (СДУ), работающих совместно с механической дистанционной системой (МСУ) с возможностью полной замены МСУ на СДУ и введением на этой основе автоматических систем, обеспечивающих многорежимность полета современного самолета, включая полеты на малой высоте (до 30...50 м), полеты в трансзвуковой области и др.
Внедрение СДУ позволило достаточно просто ввести активные системы управления, к которым относятся системы: искусственной устойчивости самолета; снижения маневренных нагрузок на конструкцию самолета; непосредственного управления подъемной и боковой силами; ослабления воздействия турбулентности атмосферы; демпфирования упругих колебаний конструкции; ограничения предельных режимов полета и т.д.
О влиянии активных систем управления на самолет свидетельствует тот факт, что его конфигурация «активные» системы подчеркивает отличие положенных в основу новых методов от прежних, пассивных методов обеспечения необходимых характеристик. Реализация концепции активного управления позволяет обеспечить полеты на неустойчивом самолете, улучшить его маневренные характеристики, а также комфортные условия для экипажа и пассажиров, повысить ресурс планера, существенно снизить массу самолета и т.д. Внедрение активных систем можно отнести к IV этапу развития систем управления самолета.
Деление на рассмотренные этапы развития систем управления достаточно условно. Ниже рассмотрены вопросы построения систем управления рулями, их структурные схемы и основные элементы. Основное внимание уделено общим особенностям управления. Структуры систем управления по тангажу, крену, курсу имеют много общего, поскольку НБУ строятся на одних и тех же принципах и не выделяются отдельно
1.1.ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ
На современных самолетах для создания управляющих моментов применяют в основном органы управления трех видов - аэродинамические, струйные и в виде управляемой передней стойки шасси (рис. 1.1).
Органы управления, использующие струйные рули или отклонение вектора тяги для создания управляющей силы (момента), требуют значительных энергоресурсов. Струйные органы управления используются на малых или нулевых скоростях полета, а также на очень больших высотах. При пробеге по земле эффективным органом путевого управления является управляемая передняя стойка шасси, с помощью которой обеспечивается управление самолетом на взлетно-посадочной полосе и осуществляется рулежка на аэродроме. При отказе управления передней стойки шасси в качестве аварийного режима возможно использование дифференциального торможения колес основных стоек шасси.
Продольное управление самолетом может осуществляться следующими органами управления (табл. 1.1): управляемым цельноповоротным и дифференциальным стабилизаторами, передним оперением, элевонами, вектором тяги, комбинацией перечисленных органов управления.
Самолёты схемы «утка», у которых органом продольного управления является переднее горизонтальное оперение (ПГО), имеют эффективность продольного управления, близкую к самолетам нормальной схемы.
Элевоны традиционно использовались для продольного и поперечного управления на самолетах "бесхвостой" схемы. Однако эти органы управления, расположенные по задней кромке крыла (в том числе элероны, флапероны), теряют значительную часть эффективности при полете самолета на сверхзвуковых скоростях.
На современных самолетах основной системой управления является НБУ, которая обеспечивает приемлемый уровень усилий при управлении самолетом путем применения специальных устройств их имитации независимо от характера действующего шарнирного аэродинамического момента М ш.аэр на органе управления. Современные самолеты имеют органы управления в основном с конструктивной компенсацией или без компенсации вообще (например, Су-27, F-104, F-4 и др.).
Таблица 1.1
| Тип органа управления | Канал управления | ||||
| по тангажу | по крену | по курсу | подъемной силой | торможением | |
| Управляемое ГО (переднее и заднее) Дифференциальное ГО Концевые рули Элевоны Элероны Флапероны Интерцепторы (спойлеры) Предкрылки Поворотные концевые консоли крыла Закрылки Изменение стреловидности крыла Руль направления Управляемое ВО Поворотный форкиль (гребень) Струйные рули Управление вектором тяги Управление передней стойкой Расщепляющиеся рули Носовые рули Адаптивное крыло Тормозные щитки Реверс тяги Тормоза колес шасси |
Это создает определенные проблемы по обеспечению безопасности от рулевых форм флаттера. Эти проблемы решаются выбором необходимых характеристик динамической жесткости рулевых приводов, обеспечивая нужный уровень собственной частоты колебаний рулевой поверхности и ее демпфирования.
Углы отклонения элевонов обычно δ эв <±25°. Этот диапазон углов распределяется между каналами тангажа и крена. При наличии автоматики к сигналам ручного управления добавляются также сигналы автомата системы устойчивости и управляемости (СУУ) по тангажу и крену.
На сверхзвуковых самолетах обычной схемы основным органом продольного управления является управляемый стабилизатор, состоящий из двух консолей, каждая из которых крепится на опоре, обеспечивающей независимый поворот консоли относительно ее оси вращения с помощью отдельного привода (рис.1.2). Такая конструкция позволяет осуществить как синхронное отклонение консолей, если стабилизатор используется в качестве органа продольного управления, так и дифференциальное, если стабилизатор одновременно применяется для управления по крену.
На неманевренных самолетах чаще используется единая (неразрезная) конструкция, которая целиком поворачивается относительно узлов навески, закрепленных внутри фюзеляжа. Весовая отдача стабилизатора такой конструкции лучше, но его использование возможно только для продольного управления.
Для уменьшения потребной тяги приводов стабилизатора положение его оси желательно выбирать внутри диапазона перемещения фокусов стабилизатора. В результате на дозвуковых режимах полета стабилизатор будет перекомпенсирован по М ш.кр. Для самолетов с НБУ такая ситуация вполне допустима. Однако с точки зрения безопасности полета на режимах перекомпенсации стабилизатора необходимо предусмотреть, чтобы запасы по тяге приводов были в 1,25-1,5 раза больше, чем на режимах, на которых стабилизатор скомпенсирован на случай возможных отказов в системе управления (например, одной из гидросистем).
Для управления стабилизаторами требуются очень мощные рулевые приводы (так, для ряда самолетов, развиваемые силы двухкамерных приводов одной консоли стабилизатора составляют; 550 кН для F-14; 453,6 кН для F-111; 314 кН для "Торнадо"). Тяга приводов стабилизаторов самолетов превышает их собственный взлетный вес. Естественно, для установки приводов с такой тягой, на самолете требуется мощная силовая конструкция каркаса, которая бы исключала просадку привода под нагрузкой. При прямой оси проще обеспечить жесткость конструкции силовой передачи.