2.6.1. Усилие на штурвале

Пусть на руль высоты действуют аэродинамические силы,

которые создают момент относительно оси вращения, называемый шарнирным моментом.

(2.31)

где - коэффициент шарнирного момента, - соответственно площадь и САХ органа управления (руля), - коэффициент торможения потока в области оперения. Этот момент должен быть, компенсирован пилотом бустером или автоматическим устройством, улучшающим устойчивость и управляемость.

Пренебрегая потерями на трение в системе управления на основе «принципа возможных перемещений» (или элементарной работе сил и моментов) имеем

. (2.32)

Откуда

(2.33)

где - линейное перемещение верхней части штурвала (ручки), - передаточный коэффициент в системе продольного управления (обычно ). Полагая, что коэффициент шарнирного момента руля высоты зависит линейно от и (если имеется триммер; обычно при угол отклонения триммера , заданная кромка отклоняется вверх) , то

. (2.34)

После подстановки этого соотношения в (2.33) с учетом (2.31), получаем

(2.35)

Как видно, величина зависит от геометрических размеров руля высоты, скоростного напора q, а также отклонения триммера . В установившемся полете, подбирая значение можно снять усилия на штурвале ( =0).

Режим полета с нулевым усилием на штурвале, т.е. на котором для балансировки ВС не требуется прикладывать усилия к штурвалу, называется балансировочным при свободном штурвале.

Для уменьшения усилий на штурвале и создания потребных значений (в соответствии с АП-25, АП-23) применяют бустеры и системы управления различают с обратимым (ОБУ) и необратимым (НБУ) бустерным управлением. При НБУ шарнирный момент не ощущается пилотом и полностью передается на конструкцию ВС через опору бустера. В этом случае, чтобы сохранить «естественность» управления ВС (см. рис. 14) при увеличении и уменьшении скорости от балансировочной, должно сохраняться правило отклонения штурвала.

При НБУ и линейной характеристике загрузочного механизма усилие на штурвале управления равно

,

где - характеристика жесткости загрузочного механизма. С целью улучшения управляемости используют нелинейную характеристику загрузочного механизма (с «изло- мом»), чтобы усилия были побольше при малых потребных перемещениях штурвала и поменьше - при больших . В противном случае при малых и малых Рв и небольших ошибках пилотирования может произойти значительное увеличение нормальной перегрузки, а при больших пилоту придется прикладывать слишком большие усилия для управления.