3

Министерство образования Российской федерации

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра авиационного приборостроения

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе по курсу

«Аэрогидродинамика, термогазодинамика и

конструкция летательных аппаратов»

Уфа 2004

Составитель: В.И. Петунин

УДК 629.7

Изучение систем управления летательными аппаратами: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Аэрогидродинамика, термогазодинамика и конструкция летательных аппаратов»./ Уфимск. гос. авиац. техн. унив-т; Сост. В.И. Петунин. – Уфа, 2004. – 29 с.

В методических указаниях приведено описание лабораторной работы, во время которой студенты изучают механизацию и конструкцию крыла и оперения, а также знакомятся с основными элементами и схемами систем управления самолетом.

Методические указания предназначены для студентов направления 653700 «Приборостроение» и специальности 190300 «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы».

Табл. 1. Ил. 10. Библиогр.: 2 назв.

Рецензенты: д-р техн. наук Кабальнов Ю.С.

канд. техн. наук Юлдашбаев Ш.А.

Содержание

1. Цель работы 4

2. Теоретическая часть 4

2.1. Общие сведения 4

2.1.1. Основные принципы управления самолетом 4

2.1.2. Классификация систем управления 6

2.2. Механизация крыла 8

2.3. Механизация оперения 14

2.4. Аэродинамическая компенсация и весовая балансировка рулей 17

2.4.1. Триммеры 17

2.4.2. Аэродинамическая компенсация 18

2.4.3. Весовая балансировка рулей 20

2.5. Элементы системы управления самолетом 20

2.5.1. Органы управления 20

2.5.2. Проводка управления 24

2.6. Системы управления с усилителями 24

3. Описание лабораторной установки 28

4. Порядок выполнения работы 28

5. Требования к отчету 28

6. Контрольные вопросы 28

Список литературы 29

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Изучение систем управления летательными аппаратами.

1. Цель работы

Целью данной лабораторной работы является ознакомление с основными элементами и схемами систем управления самолетом, а также изучение конструкции и механизации крыла и оперения.

2. Теоретическая часть

2. 1. Общие сведения о системах управления летательных аппаратов

2.1.1. Основные принципы управления самолетом

Расширение диапазонов изменения скоростей и высот полета привело к значительному изменению конструкции современных летательных аппаратов и связанному с этим ухудшению пилотажных характеристик. Поэтому появилась необходимость создания специальных систем управления, облегчающих пилотирование.

На летательный аппарат (самолет, вертолет) при движении в пределах атмосферы действуют сила тяги, аэродинамические силы и сила тяжести. При действии на летательный аппарат (ЛА) указанных сил его движение непрерывно возмущается, а параметры полета отклоняются от расчетных. Для получения заданного движения ЛА необходимо управлять действующими на него силами.

Любая из возмущающих сил, действующих на ЛА, может быть использована для управления движением. При создании систем управления к управляющим силам предъявляются следующие требования:

1. широкий диапазон изменения по величине и направлению;

2. простота реализации управляющих органов;

3. малые затраты энергии на управление;

4. малое влияние управляющих органов на аэродинамическое сопротивление.

На самолетах в качестве управляющих сил обычно используются аэродинамические силы.

На рис. 2.1 дана схема самолета, на котором в качестве рулевых органов применены элероны с триммером, руль высоты и руль направления.

Подъемная сила у крылатых ЛА создается, главным образом, крыльями, частью которых являются элероны, поэтому посредством элеронов можно менять направление и, отчасти, величину подъемной силы. Устойчивость и управляемость ЛА обеспечиваются горизонтальным (стабилизатор, нередко стабилизатор и руль высоты) и вертикальным (киль и руль направления) оперением.

Рис. 2.1. Схема расположения органов управления самолёта:

1 – продольное переднее оперение; 2 – горизонтальное переднее оперение; 3 – элероны; 4 – закрылки; 5 – руль направления; 6 – тормозные щитки; 7 – руль высоты.

Управление элеронами и стабилизатором (или рулем высоты) осуществляется посредством ручки управления самолетом или штурвальной колонки, отклоняемой соответственно вправо-влево и вперед-назад. Движение ручки управления самолетом через систему тяг и бустерные механизмы (усилители) передается элеронам и стабилизатору. Для управления рулем направления воздействуют на педали, которые через бустерный механизм передают движение рулю направления. Поскольку летчик управляет рулевыми органами не непосредственно, а через бустерные механизмы, то для создания «чувства» управления для летчика применяют загрузочные механизмы.

Управление самолетом в вертикальной плоскости осуществляется отклонением стабилизатора (руля высоты) из нейтрального положения вверх и вниз. При отклонении стабилизатора вверх (вниз) под действием встречного потока возникает аэродинамическая сила Y_с, создаваемая стабилизатором и направленная вниз (вверх). Момент M_z, этой силы поворачивает самолет относительно оси OZ, увеличивая (уменьшая) угол атаки, вследствие чего меняется подъемная сила крыльев. При изменении подъемной силы меняется высота полета, а момент М_z изменяет угол наклона продольной оси самолета (угол тангажа). Другими словами, стабилизатор (руль высоты) служит для управления углом тангажа и высотой полета.

Управление самолетом в горизонтальной плоскости осуществляется элеронами и рулем направления. При нейтральном положении элеронов подъемные силы правой и левой половин крыла одинаковы. Если элероны отклоняются (правый элерон поднимается, а левый опускается, и наоборот), то подъемная сила половины крыла с поднятым элероном уменьшается, а с опущенным – увеличивается. Разность подъемных сил половин крыла обусловливает возникновение момента М_x относительно оси ОХ, называемого моментом крена. Под действием этого момента самолет накреняется (при этом подъемные силы остаются перпендикулярными плоскостям половин крыла), в результате чего образуются горизонтальные составляющие этих сил, направленные в сторону крена. Под действием горизонтальных составляющих подъемной силы половин крыла центр масс самолета будет перемещаться в горизонтальной плоскости в сторону крена. Таким образом, с помощью элеронов можно управлять углом крена и боковым движением центра масс самолета.

При отклонении руля направления вправо или влево от нейтрального положения возникает аэродинамический момент M_y относительно оси OY, называемый моментом рыскания. Под действием этого момента самолет поворачивается в горизонтальной плоскости вправо или влево, т. е. изменяется угол рыскания самолета. Помимо изменения угла рыскания меняется также угол скольжения, т. е. угол, образуемый вектором скорости с плоскостью симметрии самолета. В результате этого возникает боковая сила, пропорциональная углу скольжения, вызывающая боковое движение самолета. Следовательно, с помощью руля направления можно управлять углами рыскания и скольжения, а также боковым движением центра масс самолета.