Ρ а б о т а 7. Управление самолетом

Система управления самолетом представляет собой совокупность бортовых устройств, обеспечивающих регулируемый полет летательного аппарата, его взлет и посадку. Управление самолетом разделяют на основное и дополнительное.

К основному управлению относятся устройства, при помощи которых можно управлять положением самолета в пространстве. Устройства управления механизацией, двигателями, уборкой и выпуском шасси, тормозами и другими агрегатами относятся к дополнительному управлению.

Изменение положения самолета в пространстве осуществляется отклонением рулевых поверхностей. Система управления каждой рулевой поверхностью состоит из командного рычага (поста управления), проводки управления и устройств, улучшающих и облегчающих управление. Управление самолетом в продольном и поперечном направлении осуществляется отклонением пилотом командного рычага рунами и называется ручным. Управление самолетом в путевом направлении осуществляется педалями, которые пилот перемещает ногами, и называется ножным.

Ручное управление по типу командного рычага разделяют на две схемы: управление при помощи ручки и штурвальное управление. Ручка устанавливается на маневренных самолетах, так как обеспечивает более высокую чувствительность управления. Ручка имеет две оси вращения -параллельную оси самолета (для отклонения органов поперечного управления и перпендикулярную оси самолета для отклонения органов продольного управления). Штурвальная колонка применяется на больших, менее маневренных самолетах. Отклонением колонки пилотом в плоскости симметрии самолета (на себя или от себя) обеспечивается отклонение органов продольного управления, а при повороте штурвала относительно его оси осуществляется отклонение органов поперечного управления.

Ножное управление по типу командного рычага разделяют три схемы:

а) с поворотом рычагов педалей относительно вертикальной оси;

б) с качанием рычагов педалей относительно горизонтальной оси;

в) со скользящими педалями.

Первая схема применяется на легких самолетах, вторая и третья - на тяжелых самолетах.

Проводка управления может быть гибкой, жесткой и смешанной. Гибкая проводка осуществляется с помощью тросов, а жесткая - с помощью тяг. Гибкая проводка обладает простотой в прокладке, имеет меньший вес, безопасна от вибраций. Жесткая проводка проще в эксплуатации, так как не требует частой регулировки, обладает меньшим трением и люфтом, работает как на растяжение, так и на сжатие. Стремление использовать преимущества обоих типов проводок может быть реализовано в мешаной проводке.

Основными конструктивными элементами гибкой проводки являются, кроме тросов, секторы, ролики, качалки. Натяжение тросов осуществляется тандерами. Концы тросов заделываются в ушковые, вильчатые, резьбовые, шариковые и трубчатые наконечники. Перед установкой на самолет тросы подвергаются вытяжке (усилием равным 50% от разрушающего) для предотвращения их удлинения в эксплуатации. В жесткой проводке используются трубчатые регулируемые по длине и нерегулируемые тяги и качалки, с помощью которых изменяется направление и величина передаваемого усилия. Для поддержания тяг используют направляющие ролики. Чтобы исключить заедание тяг при деформации конструкции самолета, их длину ограничивают. Кроме того, более двух направляющих роликов на одной тяге не ставят. Узлы соединения тяг делают шарнирными.

Детали проводки (некоторые тяги, качалки, рычаги), подвергающиеся большому нагружению, изготавливаются из стали. Мало нагруженные элементы - из магниевых и алюминиевых сплавов. Ролики могут изготавливаться также из текстолита и капрона.

С увеличением скоростей полета нельзя обеспечить необходимую аэродинамическую компенсацию при отклонении рулевых поверхностей. Поэтому в системах управления используются усилители - бустеры. Бустеры могут быть гидравлическими и электрическими, с приводом поступательного или вращательного действия. Наибольшее применение нашли гидравлические бустеры поступательного действия.

По способу создания усилия на командных рычагах бустерное управление разделяется на две схемы: обратимую и необратимую. При обратимой схеме небольшая доля от общего усилия передается на командный рычаг и воспринимается пилотом. Отношение этих усилий определяет величину коэффициента усиления. При необратимой схеме все усилие отклонения руля создается бустером, а для "чувства управления" командные рычаги снабжаются специальными загрузочными механизмами. Необратимая схема бустерного управления применяется на сверхзвуковых самолетах, так как при сверхзвуковых скоростях резко изменяется величина шарнирных, моментов, а иногда и их знак.

При необходимости удержания командного рычага в нужном положении продолжительное время нагрузку с рычага снимают триммированием. Триммер (в переводе с английского - приводящий в порядок) представляет собой специальную аэродинамическую поверхность, которая отклоняется электромеханизмом, включаемым кнопкой, расположенной на ручке (штурвале) управления.

В систему управления современных самолетов включают различные автоматические устройства, облегчающие и улучшающие характеристики устойчивости и управляемости. Например, для изменения передаточного отношения в проводке управления в соответствии с величиной скоростного напора используется автомат регулировки управления, а для создания усилий загрузочного механизма, пропорциональных скоростному напору, применяется автомат регулировки усилий. На магистральных самолетах имеется система автоматического управления (автопилот), которая по заданной программе с помощью рулевых машин (силовых приводов) осуществляет нужное, отклонение рулевых поверхностей.

Содержание работы

1. Дать краткое техническое описание системы управления заданного самолета.

2. Начертить кинематические схемы управления самолетом и пояснить назначение основных элементов.

3. Сделать эскиз ручки или штурвальной колонки. На кинематической схеме указать действующие силы и распределение внутренних усилий.

4. Сделать эскиз ножного поста управления.

5. Дать эскизы элементов проводки управления.

6. Определить максимальные растягивающие и сжимающие усилия, на которые рассчитана одна из тяг управления,

7. Показать схему работы триммера и серворуля. Пояснить их принципиальное отличие друг от друга.

Указания к выполнению работы

1. В описании перечислить все системы управления самолетом. Дать их характеристику согласно принятой классификации. Указать наличие бустерного управления, системы автоматического управления.

2. Показываются кинематические схемы управления рулями высоты, рулем направления, элеронами. Все элементы систем изображаются условно, без показа их конструкции.

3. Эскиз ручки или штурвальной колонки должен пояснить их конструкцию и работу. Выполняется эскиз с соблюдением масштаба. При показе действующих сил и построении эпюр Q и М_изг. соблюдение масштаба не обязательно, и численные значения силовых факторов не определяются.

4. Эскиз ножного поста управления сопровождается обоснованием выбора данной схемы.

5. Показываются эскизы тяг, качалок, их соединений между собой и крепление к планеру самолета. Из элементов гибкой проводки показываются конструкция ролика, тендер, заделка концов троса. Материал деталей определяются ориентировочно.

6. Определение предельных усилий производится по значениям допустимых напряжений на разрыв при растяжении и критических напряжений потери устойчивости при сжатии [1,6].

Вопросы для самопроверки

1. Назначение и составные части системы управления.

2. Основные требования, предъявляемые к управлению самолетов.

3. Типы постов ручного и ножного управления.

4. Типы проводок управления, их сравнительная характеристика.

5. Основные конструктивные элементы проводок управления.

6. Назначение и схемы бустерного управления.

7. Назначение и схема действия триммера, серворуля.

8. Назначение загрузочных механизмов, места их установки.

9. Назначение и работа системы автоматического управления.

10. Автоматические устройства, улучшающие управляемость самолетом.

11. Способы обеспечения высокой надежности системы управления.

12. Нагрузки и работа силовых элементов системы управления.

13. Способы расчета тяг и тросов управления самолетом.