Принцип действия автопилота при управлении самолетом по курсу
Автоматическое управление самолетом по курсу можно осуществлять путем создания управляющего момента отклонением: руля направления, элеронов и руля направления и элеронов одновременно.
В задачу автоматического управления самолетом по курсу входит стабилизация его продольной оси и вектора скорости по заданному курсу, а также изменение их направлений в горизонтальной плоскости на необходимый угол.
Рассмотрим принцип автоматической стабилизации самолета по курсу путем создания управляющих моментов отклонением руля направления. Функциональная схема такого автопилота показана на рисунке. В этой схеме в качестве датчика угла рыскания используется один из курсовых приборов: гиромагнитный компас, гирополукомпас или курсовая система. С помощью этих приборов угол рыскания преобразуется в пропорциональное ему напряжение. В качестве датчика угловой скорости здесь также используется гироскоп с двумя степенями свободы.
Динамику процесса стабилизации курса отклонением руля направления можно представить себе следующим образом.
Отклонение самолета от заданного курса на угол рыскания воспринимается курсовым прибором и датчиком угловой скорости. Сигналы с курсового прибора и с датчика угловой скорости суммируются в суммирующем устройстве и усиливаются в усилителе, а затем подаются в рулевую машину руля
направления, которая отклоняет руль направления на угол δН.
Принцип действия автопилота при управлении самолетом по крену
Рассмотрим принцип действия статического автопилота при управлении самолетом по крену. Функциональная схема такого автопилота представлена на рисунке. В этом автопилоте применен закон управления по углу и угловой скорости при жесткой обратной связи.
С помощью датчиков γ и γ׳ измеряются текущий угол крена и угловая скорость и преобразуются в пропорциональные им напряжения соответственно Uγ и Uγ׳. С помощью задатчика крена γз вырабатывается напряжение Uγз, пропорциональное заданному углу крена.
Напряжения, и подаются на суммирующее устройство. На это же суммирующее устройство подается напряжение пропорциональное углу δэ отклонения элеронов. В установившемся режиме суммарное напряжение равно нулю.
Рис.79.Функциональная схема канала крена статического автопилота
Принцип действия автопилота при управлении самолетом по тангажу
Автоматическое управление самолетом по тангажу существенно отличается от процесса автоматического управления по крену. Если автоматическое управление самолетом по крену связано лишь с поворотом самолета относительно его продольной оси, то автоматическое управление самолетом по тангажу связано не только с поворотом самолета относительно поперечной оси, т. е. с изменением самого угла тангажа, но и с поворотом вектора скорости.
Поворот самолета относительно поперечной оси вызывается моментами, действующими на самолет относительно той же оси. Поворот вектора скорости (изменение наклона траектории) совершается под действием сил, направленных по нормали к траектории.
Повороты продольной оси и вектора скорости взаимно связаны через угол атаки. Изменение угла тангажа и угла наклона траектории приводит к изменению угла атаки, который, с одной стороны, влияет на величину продольного момента собственной устойчивости самолета, а с другой стороны - на величину подъемной силы.
Автоматическое управление по тангажу на самолетах с дозвуковыми скоростями осуществляется воздействием лишь на руль высоты.
Датчиком угла тангажа ϑ служит ЦГВ или АГД и другие приборы. С помощью датчика угла тангажа ϑ измеряется текущее значение угла тангажа, которое преобразуется в напряжение Uϑ , пропорциональное измеряемому углу.
Угловая скорость изменения угла тангажа измеряется с помощью датчека угловой скорости. С этого датчика снимается напряжение, пропорциональное угловой скорости отклонения самолета по тангажу. Напряжение ϑз, пропорциональное углу тангажа снимается с задатчика режима полета ϑз.
Напряжения, пропорциональное заданному углу тангажа ϑз и текущим значениям угла тангажа ϑ и угловой скорости, суммируются в суммирующем устройстве совместно с напряжением Uδв обратной связи. Затем суммарное напряжение усиливается в усилителе и подается на вход рулевой машины. РМ перемещает РВ до тех пор, пока сумма сигналов на входе суммирующего устройства не окажется равной нулю.