3.7. Основы конструкции систем управления самолётом и двигателями.

3 7.1. Виды и назначение систем управления.

Системы управления самолётом можно разделить на:

• основную систему управления, предназначенную для изменения траектории движения самолёта, его балансирорки и стабилизации на заданных режимах полёта;

• системы управления агрегатами самолёта (двигателями, шасси, закрылками, предкрылками, интерцепторами, воздухозаборниками, реактивным соплом и т. д.). Система управления самолётом представляет собой совокупность электронно-вычислительных, электрических, гидравлических, механических устройств, обеспечивающих решение задач:

• пилотирование самолёта (изменение траектории полёта) лётчиком в неавтоматическом, полуавтоматическом режимах;

• автоматического управления самолётом на режимах и этапах полёта предусмотренных лётно-техническими требованиями (ЛТТ);

• создание достаточной мощности для отклонения органов управления;

• реализацию на самолёте заданных характеристик устойчивости и управляемости самолёта;

• стабилизации установленных режимов полёта;

• повышение безопасности полёта путём своевременного оповещения экипажа о подходе к опасным (по V, Н, м, а, скольжения, крена) режимам полёта и выдачу команд на отклонение органов управления, препятствующих выходу на эти режимы.

Определение: Процесс изменения действующих на самолёт сил, моментов, создаваемых отклонением в полёте органов управления, называется процессом управления.

В зависимости от степени участия в процессе управления человека системы управления могут быть:

- неавтоматические;

- полуавтоматические;

- автоматические;

- комбинированные.

Определение: Системы, в которых человек (пилот) вырабатывает управляющие сигналы и своей мускульной энергией приводит в действие органы управления, изменяя траекторию движения самолёта, называются неавтоматическими.

Состоит: - Рычаг управления (РУ):- ручка, штурвал, педали.

Органы управления (ОУ):- РН, РВ, элероны - создающие силы и моменты.

Проводка управления - соединяющая РУ и ОУ.

Определение: Системы, в которых управляющие сигналы вводятся летчиком посредством отклонения РУ и в которых кроме РУ, ОУ имеются ряд механических, гидравлических, электрических устройств и силовых приводов рулей (бустеров), преобразующих управляющие сигналы в отклонение управляющих поверхностей, называются полуавтоматическими.

Они облегчают лётчику управление самолётом и повышают качество управления.

Определение: Автоматические системы, это системы в которых управляющие сигналы формируются комплексом автоматических устройств (АП, АСП и Н - автоматической посадки и наведения) и преобразуется силовыми приводами в отклонение органов управления.

На современных самолётах применяют комбинации этих систем управления в виде АБСУ - выполняющие все функции, но не исключающие человека.

Роль человека в системе управления самолётом определяется тем, что он является одним из элементов замкнутой системы контура управления «лётчик - система управления - самолёт».

Упрощённо человека (лётчика) можно рассматривать как систему «автоматического peгулирования (CAР), состоящую из трех взаимосвязанных элементов:

• органов чувств - датчики воспринимающие изменение физических ощущений (усилий на РУ, положение горизонта, показания приборов) сигналы рассогласования в V, Н, n, α, γ, β;

• центральной нервной системы - обрабатывающей информацию от органов чувств и вырабатывающей решения на устранение рассогласования;

• скелетно-мышечный механизм - выполняет функции исполнительных органов и энергетической системы преобразующих командные сигналы в перемещения РУ с усилием достаточным для отклонения органов управления на углы, необходимые для изменения параметров полёта и устранения рассогласования.

Быстрота и точность управляющих усилий и их соответствие падают с увеличением перегрузок в полёте, кислородным голоданием, увеличением частоты пульса (усложнение ситуации) - увеличение скорости, изменение высоты, крена, курса и т.д.

Время запаздывания реакции лётчика 0,2-0,3 сек. в нормальных условиях и 3 - 5 сек. при усложнении ситуации.

Это ограничивает возможности лётчика.

Требования к системам управления.

Общие:

- обеспечение заданных характеристик управляемости и устойчивости самолёта;

- высокая надёжность и безопасность полёта самолёта;

- высокая живучесть;

- удобство эксплуатаци и и ремонта;

Специфические:

- углы отклонения ОУ должны обеспечивать с запасом возможность полёта на всех режимах. (РВ - отклонение вверх = 20-35°, вниз = 15-20°; РН = ±20-30°; элероны = ±15-30°).

- Деформация крыла, фюзеляжа, оперения, проводки не должна приводить к снижению максимальных углов отклонения ОУ и не вызывать заклинения;

- величина усилий на РУ не должна превышать:

а) в продольном управлении - 500 -600 Н (колонка – РВ)

б) в поперечном управлении - 300 - 350 Н (штурвал элеронов)

в) в путевом управлении 900 -1050 Н (педали РН).

Усилия должны нарастать плавно.

- система управления должна работать плавно, без заеданий, автоколебаний и опасных вибраций;

- размещение проводки управления должно исключать возможность трения о другие части самолёта.^;

- должны быть приняты меры , исключающие рассоединение элементов проводки, обесточивания, падения давления ГС в энергетических частях;

- должны быть механизмы, предупреждающие выход на опасные режимы.

3.7.1. Органы управления (ОУ) - устройства, посредством которых в процессе управления самолётом создаются необходимые силы и моменты (на РВ, РН, элеронах).

Отклонение ОУ вызывает нарушение равновесия а/д сил и моментов, в результате чего возникает вращение самолёта с угловыми скоростями ω_х, ω_у, ω_z относительно связанной системы осей OXYZ и изменение траектории движения или балансировка самолёта на заданных режимах полёта.

Т.О. отклонение ОУ обеспечивает управляемость:

- поперечную относительно ОХ (элеронами, интерцепторами);

- продольную относительно OZ (РВ, стабилизаторям);

- путевую относительно ОУ (РН).

Командные посты ручного управления: колонка (ручка), штурвал:

Ш

.V

-•>4

I

обеспечивают управление РВ, элеронам и (интерцепторам и) и представляют собой рычаг имеющий две степени свободы:

- на себя - кабрирование, от себя – пикирование;

- влево - вправо - крен,

Командные посты ножного управления:

- педали на рычажно - параллелограмном механизме;

- качающиеся педали с верхней и нижней осями вращения;

- скользящие педали.

Проводка управления: - гибкая - трос,

- жёсткая - трубы,

- смешанная - трубы и трос.

У_рн

ω_z

Z

Рис. 3.17. Органы управления самолётом в отклонённом положении.