2.4. Исполнительные механизмы органов управления (рулевые машины).

Команда от системы управления в виде тока (аналогового сигнала) или последовательности импульсов БЦВМ после преобразовательно-усилительных операций поступает на вход исполнительного механизма (ИМ).

ИМ преобразует, усиливает слаботочный сигнал управления от комплекса командных приборов летательного аппарата или непосредственно от пилота в пропорциональное перемещение или вращение выходного звена (штока, вала) рулевой машины (РМ). Шток, вал через кинематику или непосредственно передают движение органам управления, парируя возмущения или обеспечивая программное управление летательным аппаратом.

Сигнал от СУ поступает на вход электромеханического преобразователя (ЭМП) аналогового или импульсного типов:

А) поляризованного реле,

Б) шагового двигателя.

В ЭМП происходит преобразование величины тока или количества импульсов в пропорциональное движение выходного вала.

На валу ЭМП установлен регулирующий орган гидроусилителя, как правило, следующих видов:

А) дроссель гидроусилителя типа «сопло-заслонка»,

Б) золотник плоский или цилиндрический,

В) струйная трубка.

Гидроусилитель преобразует перемещение регулирующего органа в перепад давления на поршне силового цилиндра ИМ (РМ).

Под действием образовавшегося на поршне перепада давления совершается движение штока (вала). При движении происходит перемещение устройства отрицательной обратной связи (механического или электрического), вырабатывающего сигнал, пропорциональный командному сигналу, который суммируется с входным сигналом, обнуляя последний, и останавливает движение штока, образуя нулевой сигнал рассогласования. Шток (вал) и орган управления останавливаются в положении пропорциональном величине входного сигнала.

Поясним принцип работы РМ на двух схемах ИМ с поступательным и поворотным движением выходного звена и дискретным управлением.

2.4.1. Поступательная дискретная рулевая машина

Рис. 32 Поступательная рулевая машина с дискретным управлением.

Последовательность импульсов поступает на вход в ШМ. Их число пропорционально углу отклонения летательного аппарата от программного движения, вызванного действием возмущений. Выходной вал ШМ поворачивается на угол пропорциональный входному сигналу, а полярность угла поворота определяется порядком коммутации обмоток ШМ. При неподвижной коронной шестерне с помощью сателлитов обеспечивается поворот водила и вместе с ним поворотной части, где выполнены прорези, плоского золотника относительно неподвижного отверстия, к которому подводится рабочая жидкость под давлением. Величину давления формирует источник питания за счёт настройки либо газового клапана в случае использования вытеснительного источника питания либо настройки гидравлического переливного клапана, установленного между магистралями высокого и низкого давлений.

В результате отклонения прорезей относительно отверстия подачи рабочей жидкости в одной из полостей образуется высокое давление, близкое к входному, а в другой – низкое давление, близкое по величине к сливному.

Под действием образовавшегося перепада давления Р=Р₁-Р₂ на поршне образуется сила , действующая в сторону, обеспечивающую возврат золотника в среднее положение относительно прорези подачи жидкости от источника питания.

Возврат золотника в исходное положение производится рейкой штока, поворачивающей, при неподвижной шестерне вала ШМ, коронную шестерню, а вместе с нею, вращающиеся сателлиты через водило, которое возвращает золотник в исходное положение. При этом поршень останавливается в положении соответствуюшему количеству поданных на ШМ импульсов, а направление движения определяется порядком распределения импульсов по обмоткам ШМ (рис. 33).

Прямая Обратная

Рис. 33 Прямая и обратная последовательность

импульсов в обмотках ШМ

В рассматриваемой рулевой машине коэффициент передачи от ШМ к золотнику составляет 360ШД - 60ЗОЛ - 25 мм штока.

2.4.2 Поворотная дискретная рулевая машина

В РМ с поворотным движением выходного вала реализована единичная отрицательная обратная связь по положению – угол поворота золотника равен углу поворота выходного вала (рис. 34).

Рис. 34 Поворотная рулевая машина

Конструктивно в рулевой машине приёмные окна золотника выполнены за одно целое с силовыми цилиндрами и валом, установленным в подшипниках, закреплённых в неподвижном корпусе РМ. Угловая протяжённость прорезей приёмных окон соответствует углу поворота выходного вала. Функционально на приёмных окнах реализуется оперативно-запоминающее устройство неотработанного РМ командного сигнала в случае кратковременного отключения давления на входе или кратковременного превышение нагрузки расчётного значения. При этом сохраняется гидравлическая связь канала подводящего давление нагнетания с полостями силовых цилиндров.

Поворотная дисретная рулевая машина работает следующим образом. Последовательность импульсов поступает на вход в ШМ. Их число пропорционально углу отклонения летательного аппарата от программной траектории. Выходной вал ШМ поворачивается на угол пропорциональный входному сигналу, а полярность угла поворота определяется порядком коммутации обмоток ШМ. При повороте вала ШМ поворачивается золотник относительно приёмных окон, перекрывая один из каналов и открывая другой. При этом одна из полостей цилиндра нагружается высоким давления нагнетания рабочей жидкости, а в другом цилиндре давление уменьшается за счёт открытия полости и сливе через канал низкого давления рабочей жидкости. Под действием образовавшегося перепада давления в полостях и вследствие их подвижности относительно шарнирно-шатунных групп, расположенных в полостях, поршней, на валу, установленном в подшипниках неподвижного корпуса, формируется момент, обеспечивающий вращение вала в направлении поворота золотника на угол, равный углу поворота золотника. После совмещения угловых положений золотника и вала с точностью равной моменту нагрузки, действующему на валу РМ в данный момент, происходит остановка движения вала при остановке золотника или движение вала с постоянной скоростью при равномерном поступлении импульсов от системы управления на вход шагового двигателя.

Механическая отрицательная обратная связь по положению реализована без применения зубчатых передач с использованием перекрёстных каналов, соединяющих приёмные окна золотника с полостями силовых цилиндров, и кинематического сопряжения вала РМ с поворотным золотником.