Воздушная система. Общие сведения.

Воздушная система состоит из трех самостоятельных систем: ос­новной, аварийной и системы поддавливания блоков радиооборудо­вания.

Основная воздушная система осуществляет:

-управление торможением колес шасси (выполняет командные функции, исполнительные функции выполняет рабочая жидкость об­щей гидросистемы);

-включение противообледенительной системы фонаря, герметизацию фонаря;

-управление кранами аварийного слива топлива, управление перекрывными кранами топлива;

-управление заслонками охлаждения генераторов;

-управление автоматическим и ручным выпуском парашюта и руч­ным сбросом парашюта;

-управление открытием створок турбостартера.

Аварийная воздушная система осуществляет аварийный выпуск шасси, щитков шасси.

Система поддавливания блоков радиооборудования обеспечива­ет наддув блоков. Источником энергии для всех систем является сжа­тый воздух, который расходуется из воздушных баллонов, находя­щихся на самолете.

Для зарядки системы и предотвращения перетекания воздуха из основной системы в аварийную или из аварийной в основную установ­лены вентильные краны 5 и 9. Давление в баллонах основной и ава­рийной систем контролируется одним общим двухстрелочным мано­метром 8, расположенным в кабине. Давление в баллоне систем под­давливания блоков радиооборудования контролируется маномет­ром 1.

Для увеличения общего запаса воздуха и обеспечения надежной работы особо важных агрегатов в воздушной системе, кроме основ­ных баллонов, в системе тормозного парашюта и в системах поддавли­вания блоков установлены дополнительные баллоны. Эти баллоны отделены от всей системы обратными клапанами и могут разряжать­ся только на агрегаты указанных систем.

Управление воздушной системой и контроль за ее работой произ­водятся из кабины летчиком. Подача воздуха в исполнительные аг­регаты осуществляется клапанами и кранами как с ручным, так и с дистанционным управлением. Краны и клапаны, управляемые вруч­ную, стоят в кабине, к ним подсоединены трубопроводы для подво­да воздуха. От электроклапанов в кабину к элементам управления проведена электропроводка.

Пневматический привод

Пневматическим приводом называют систему агрегатов и ма­шин, служащие для передачи механической энергии с помощью сжатого газа.

Использование сжатого газа для этих целей очень удобно для ЛА, у которых время полета невелико. Сжатый газ на­ходится под большим давлением и при включении системы управ­ления перед поступлением в пневмопривод пропускается через ре­дуктор, который понижает его давление до 1,01325 МПа. По срав­нению с другими видами привода пневмопривод отличается прос­тотой и дешевизной конструкции, а также простотой аккумулирова­ния энергии. При кратковременной работе небольшой объем бал­лона сжатого воздуха обеспечивает достаточную мощность на вы­ходе.

Область применения пневмопривода ограничивает сжимаемость воздуха. Это явление вызывает автоколебания в контуре привода и не позволяет обеспечить требуемую плавность хода органа управ­ления. Поэтому пневмопривод не применяется при больших на­грузках.

Увеличение влаги в воздухе при высоких температурах вызыва­ет коррозию (не держится смазка), а при низких — обледенение дроссельных отверстий, приводящих к изменению параметров или потере работоспособности.

Улучшение динамических свойств пневматической машины воз­можно при использовании отработанного горячего газа высокого давления, например отработанных газов реактивного двигателя или газа специального газогенератора.

Особые трудности построения таких машин состоят в том, что горячий газ имеет температуру 800—2000°С. Кроме того, газ не обладает смазывающими свойст­вами и имеет в своем составе продукты неполного сгорания топли­ва, которые могут засорять газопроводы и дроссели.

Автопилот

Автопилот представляет собой автоматическое устройство, осуществляющее стабилизацию и управление траекторией полёта.

Автопилот поддерживает заданный режим полёта самолёта, например курс, высоту полёта, крен, тангаж и изменяет режим полёта в соответствии с предписанной программой или по командам, задаваемым извне.

Автопилот вместе с самолётом составляет единую замкнутую систему автоматического регулирования, где автопилот является регулятором, а самолёт объектом регулирования. В отношении выбора схемы и параметров стабилизация и управление самолётом с помощью автопилота представляет собой задачу автоматического регулирования.

Выбор схемы автопилота, конструкции его элементов определяется назначением автопилота. В авиации автопилот облегчает работу лётчика, заменяя его во всех режимах полета самолета.

Разнообразие применения, сложность законов движения самолёта и автопилота создают исключительные трудности точного решения задач по расчёту, выбору схем и проектированию автопилотов.

Схемы автопилотов, применяемых на самолётах, весьма разнообразны. Различают, например, автопилоты с жёсткой обратной связью, без обратной связи, с эластичной обратной связью, с управлением по положению, по угловой скорости, и угловому ускорению, по скорости полёта, по высоте полёта и др.

Пилотирование, осуществляемое с помощью автопилота, является важным и сложным процессом автоматического управления самолетом.

Задача автоматического пилотирования состоит в поддерживании заданного режима полета самолета.

Первоначально при автоматизации полета роль автопилота заключалась в частичной разгрузке пилота от пилотирования самолетом. Затем с помощью автопилота навигационных и других средств стала возможной полная автоматизация различных этапов полета, начиная от взлета и кончая посадкой. В этом случае пилотирование самолетом осуществляется только с помощью автопилота, который является составной частью общей автоматической бортовой системы управления.

Как бы не использовался автопилот, всюду он выполняет функции автоматического регулятора. Поэтому совокупность кинематических параметров движения самолета с автопилотом следует рассматривать как систему автоматического регулирования.

Автопилотом называетсяавтоматическое устройство, предназначенное для стабилизации заданного режима полета самолета.

Автопилот обычно реагирует на отклонения регулируемых параметров от их заданных значений. В зависимости от величины и знака отклонений автопилот воздействует на органы управления самолета так, чтобы возникшие отклонения уменьшить до допустимых значений или ликвидировать полностью.

Самолет как объект управления по отношению к угловым движениям является системой с тремя степенями свободы. Поэтому для управления самолетом автопилот должен иметь не менее трех каналов управления в соответствии с тремя органами управления рулем направления, рулем высоты и элеронами. Поэтому и каналы автопилота получили наименование: канал руля направления, канал руля высоты и канал элеронов. Указанные каналы могут быть связаны между собой и могут быть независимыми.

Обычно каналы автопилота построены не только по одинаковым функциональным схемам, но и содержат одинаковые отдельные устройства.

В общем случае функциональная схема одного из каналов управления автопилота вместе с самолетом представлена на рисунке.

В нее входят: измерительные устройства (чувствительные элементы) (ИУ), суммирующие устройство (СУ), усилитель (У), рулевая машина (силовой привод) (РМ), исполнительный орган (ИО).

Функциональная схема одного из каналов автопилота (ИО), задатчик режима полета (ЗРП). Следует заметить, что в некоторых автопилотах не удается выделить его элементы в те звенья, которые изображены на рисунке. Суммирующее и усилительное устройство могут представлять один элемент или могут быть дополнительные промежуточные элементы в схеме автопилота.

Измерительные устройства являются чувствительными элементами канала автопилота, воспринимающими отклонения самолета от заданного положения.

В качестве измерительных устройств в автопилотах широко используются гироскопические приборы, реагирующие на угловые отклонения самолета и их производные. Например, трехстепенной гироскоп определяет угловое отклонение самолета, двухстепенный — угловую скорость.

Помимо приборов, непосредственно измеряющих углы и их производные, в автопилотах широко используются различного типа дифференцирующие и интегрирующие устройства.

Для измерения линейных отклонений, например, высоты, применяется барометрическое устройство, аналогичное высотомеру.

Гироскопические измерительные устройства обладают тем преимуществом, что они являются безынерционными звеньями, т. е. измерение регулируемого параметра производится без запаздывания.

Суммирующее устройство служит для алгебраического сложения сигналов, поступающих от измерительных устройств, устройств обратной связи и задатчика режима полета.

В качестве суммирующего устройства в современных автопилотах широко используются потенциометрические и мостовые схемы, а также магнитные усилители, которые, помимо суммирования входных сигналов, усиливают их.

Усилитель служит для усиления сигналов до величины, способной управлять рулевой машиной. В современных автопилотах усилитель электронный представляет собой комбинацию магнитного усилителя с электронным и имеет несколько каскадов, обеспечивающих усиление суммарного сигнала как по величине, так и по мощности.

Рулевая машина является исполнительным органом автопилота и служит для привода руля самолета в соответствие с заданным законом управления.

В современных автопилотах применяются как электромеханические, так и электрогидравлические рулевые машины.

Устройство обратной связи и за датчик режима полета в большинстве автопилотов выполнены в виде потенциометрических датчиков, преобразующих в первом случае угол отклонения руля в электрическое напряжение, а во втором случае—угол поворота рукоятки управления также в электрическое напряжение.

Указанные звенья автопилота при рассмотрении законов управления будем полагать безынерционными.