4. Изучение приборов определения пространственного положения летательного аппарата

4.1. Цель работы

Целью работы является изучение основных органов управления самолетом и приборов для измерения курса, углов тангажа и крена. Для получения представления о действии наиболее важных приборов и устройств управления в работе используется авиасимулятор самолетов гражданской авиации Microsoft Flight Simulator 2004.

4.2. Теоретическая часть

4.2.1. Основные органы управления самолетом

Движение ЛА в пространстве определяется начальными условиями и действующими на аппарат силами. В пределах атмосферы на летательный аппарат действуют сила тяги, аэродинамические силы и сила тяжести. При действии на ЛА указанных сил его движение непрерывно «возмущается», а параметры полета отклоняются от расчетных. Для получения заданного движения ЛА необходимо управлять действующими на него силами.

Любая из возмущающих сил, действующих на ЛА, может быть использована для управления движением. При создании систем управления к управляющим силам предъявляются следующие требования: широкий диапазон изменения по величине и направлению; простота реализации управляющих органов; малые затраты энергии на управление; малое влияние управляющих органов на аэродинамическое сопротивление.

На самолетах в качестве управляющих сил обычно используются аэродинамические силы.

На рис. 4.1 дана схема самолета, на котором в качестве рулевых органов применены элероны 4 с триммером 5, стабилизатор (руль высоты) 6 и руль направления 7 с триммером 8. Подъемная сила у крылатых ЛА создается главным образом крыльями, частью которых являются элероны, поэтому посредством элеронов можно менять направление и отчасти величину подъемной силы. Устойчивость и управляемость ЛА обеспечивается горизонтальным (стабилизатор, нередко стабилизатор и руль высоты) и вертикальным (киль 12 и руль направления 7) оперением.

Управление элеронами и стабилизатором (рулем высоты) осуществляется посредством ручки управления самолетом 1 или штурвальной колонки, отклоняемой соответственно вправо-влево, вперед-назад. Движение ручки управления самолетом через систему тяг и бустерные механизмы (усилители) 9 и 10 передается элеронам и стабилизатору. Для управления рулем направления воздействуют на педали 2, которые через бустер 11 передают движение рулю направления. Поскольку летчик управляет рулевыми органами не непосредственно, а через бустерные механизмы, то для создания «чувства» управления применяются загрузочные механизмы 3.

Рис. 4.1. Схема расположения органов управления самолетом

Управление самолетом в вертикальной плоскости осуществляется отклонением стабилизатора (руля высоты) из нейтрального положения вверх и вниз. При отклонении стабилизатора вверх (вниз) под действием встречного потока возникает аэродинамическая сила , создаваемая стабилизатором и направленная вниз (вверх). Момент этой силы поворачивает самолет относительно оси , увеличивая (уменьшая) угол атаки, вследствие чего меняется подъемная сила крыльев. При изменении подъемной силы меняется высота полета, а момент изменяет угол наклона продольной оси самолета (угол тангажа). Другими словами, стабилизатор (руль высоты) служит для управления углом тангажа и высотой полета.

Управление самолетом в горизонтальной плоскости осуществляется элеронами и рулем направления. При нейтральном положении элероном подъемные силы правого и левого крыльев одинаковы. Если элероны отклоняются (правый элерон поднимается, а левый опускается, и наоборот), то подъемная сила крыла с поднятым элероном уменьшается, а с опущенным – увеличивается. Разность подъемных сил крыльев обусловливает возникновение момента относительно оси , называемого моментом крена. Под действием этого момента самолет накреняется (при этом подъемные силы остаются перпендикулярными плоскостям крыльев), в результате чего образуются горизонтальные составляющие этих сил, направленные в сторону крена. Под действием горизонтальных составляющих подъемной силы крыльев центр масс самолета будет перемещаться в горизонтальной плоскости в сторону крена. Таким образом, с помощью элеронов можно управлять углов крена и боковым движением центра масс самолета.

При отклонении руля направления вправо или влево от нейтрального положения возникает аэродинамический момент относительно оси , называемый моментом рыскания. Под действием этого момента самолет поворачивается в горизонтальной плоскости вправо или влево, т.е. изменяется угол рыскания самолета. Помимо изменения угла рыскания меняется также угол скольжения, т.е. угол, образуемый вектором скорости с плоскостью симметрии самолета. В результате этого возникает боковая сила, пропорциональная углу скольжения, вызывающая боковое движение самолета. Следовательно, с помощью руля направления можно управлять углами рыскания и скольжения, а также боковым движением центра масс самолета.