Лекция 3

Тема 1.4. Функциональные подсистемы управления ла и механизацией крыла

1.4.1. Система управления летательным аппаратом

Введение

Система управления самолетом служит для обеспечения полета по заданной траектории путем создания на крыле и оперении потребных аэродинамических сил и моментов. Возможны три типа систем управления – неавтоматическая (ручное управление), полуавтоматическая и автоматическая. Ручное управление, в свою очередь, может быть бустерным и безбустерным.

В неавтоматической системе управления летчик, оценивая обстановку, обеспечивает выработку управляющих сигналов и с помощью командных рычагов через проводку управления отклоняет рулевые поверхности.

В полуавтоматической системе управляющие сигналы летчика преобразуются и усиливаются различного рода автоматами и усилителями, обеспечивая оптимальные характеристики устойчивости и управляемости самолета.

Автоматические системы обеспечивают полную автоматизацию отдельных этапов полета, освобождая летчика от непосредственного участия в управлении самолетом. Однако и в этом случае предусматривается возможность перехода на ручное управление летчиком, для чего в кабине сохраняются обычные командные посты управления, связанные с рулями проводкой управления.

В общем случае СУ включает:

- звено управления, на которое непосредственно воздействует летчик (ручка управления, штурвальная колонка, педали, джойстик и др.);

-устройства дистанционной передачи управляющего сигнала (механическая, электрическая или комбинированная проводка управления);

-исполнительный механизм, приводящий в движение поверхность управления;

-источник и система энергопитания.

В зависимости от используемого источника энергопитания принято системы управления подразделять на следующие виды:

-механическая СУ, когда единственным источником энергии, используемым для управления ЛА, является мускульная сила летчиков;

-электромеханическая СУ, когда совместно с мускульной силой летчиков используется энергия бортовых источников электропитания;

-электрогидромеханическая СУ, т.е. использующая мускульную силу летчиков, энергию бортовых источников электропитания и гидропитания.

Электродистанционная система управления

Передача управляющих сигналов от летчика к органу управления может обеспечиваться электродистанционной системой управления (ЭДСУ). В такой системе сохраняются обычные командные посты управления или могут использоваться командные рычаги управления уменьшенных размеров - уменьшенная штурвальная колонка, рукоятка на подлокотнике, джойстик и др. Механические перемещения командных рычагов в этой системе преобразуются в аналоговый или цифровой электросигнал, который передается электропроводкой к рулевому приводу, установленному непосредственно у рулевой поверхности. Перемещение силового привода управляется электросигналами командного рычага и за счет обратной связи создается следящая система, в которой руль строго следит за перемещениями командного рычага точно так же, как это происходит в системах с механической проводкой управления.

Для повышения надежности ЭДСУ передача электросигналов происходит по 3-4 независимым каналам, проложенным в разных местах конструкции тех агрегатов, по которым проходит проводка управления.

Электродистанционная проводка управления обеспечивает:

-снижение массы системы управления;

-практически не требует объемов для ее прокладки, проста и удобна в обслуживании;

-упрощается включение в систему управления любых автоматических устройств, не требуя установки дополнительных силовых приводов. Это позволяет создавать единую автоматизированную бортовую систему - АБСУ, обеспечивающую высокое качество управления на всех режимах полета самолета. В такой системе сигналы летчика и автоматов суммируются на электрическом уровне и выдаются на единый силовой привод органа управления.

Недостаточный опыт использования ЭДСУ пока еще заставляет дублировать ее резервной механической проводкой управления, но уже эксплуатируются самолеты без дублирования с многократно резервированной и высоконадежной системой электрического управления.

Возникающие в полете усилия управления можно разделить на балансировочные и маневренные.

Балансировочные усилия управления действуют в длительном установившемся режиме полета и обеспечивают уравновешивание (балансировку) самолета на этом режиме. Такие усилия лишь утомляют летчика и поэтому от них желательно избавиться. Снятие балансировочных усилий с командных рычагов обеспечивается установкой на рулях триммеров - небольших поверхностей, шарнирно подвешенных в хвостовой части руля, и имеющих дополнительное, обычно электромеханическое, управление от летчика.

С помощью электрического переключателя летчик отклоняет триммер в сторону, противоположную отклонению руля и добивается полного уравновешивания шарнирного момента триммером. В результате будет достигнута балансировка самолета при нулевых усилиях на командных рычагах. В системах управления с необратимым бустером шарнирный момент руля полностью воспринимается этим бустером, а усилия на командных рычагах, в том числе и балансировочные, создаются специальными загрузочными механизмами. В этом случае триммеры на рулях не ставятся, а балансировочные усилия, приходящие от загрузочного механизма, снимаются специальным устройством, включенным в конструкцию загружателя.

Маневренные усилия управления  возникают при выполнении самолетом кратковременных маневров. Эти усилия необходимы летчику для естественного чувства управления, по ним он судит о поведении самолета, интенсивности выполняемого маневра и перегрузке. Маневренные усилия должны укладываться в строго регламентированные нормы, выработанные длительной летной практикой. Для больших по размерам самолетов, для самолетов с большой скоростью полета приходится предусматривать специальные меры по снижению маневренных усилий.