Управление самолетом Ан-140

Основы авиационной техники

Региональный пассажирский самолет

Антонов 140

Тема № 5

Система управления

Цель работы:ознакомится с конструкцией системы управления на примере самолета Ан-140

Домашние задание:Оформить отчет о практическом занятии в виде рукописного конспекта.

Выучить определения и термины данной темы.

Вопросы:

1. Что такое система управления?

2. Какие существуют типы системы управления? Что к ним относят?

3. Что такое рычаги управления? Что такое органы управления? Какие рычаг управления управляют какими органами управления?

4. Из чего состоит основная система управления?

5. Перечислить основные элементы, входящие в основную систему управления.

6. Перечислить существующие типы проводки. Их преимущества и недостатки.

7. Назначение гидроусилителя. Возможные типы гидроусилителей в системе управления.

8. Описать систему управления рулем высоты Ан-140 (из каких элементов состоит)?

9. Описать систему управления рулем направления Ан-140 (из каких элементов состоит)?

10. Описать систему управления элероном Ан-140 (из каких элементов состоит)?

Общие сведенья

Система управления современного самолета – совокупность электронно-вычислительных, электрических, гидравлических и механических устройств, обеспечивающих процесс изменения сил и моментов, необходимых для полета самолета по заданной траектории, а также при движении по земле.

Системы управления самолетом разделяют на:

1. основные

2. вспомо­гательные.

К основным принято относить системы управления ру­лем высоты, рулем направления и элеронами (рулями крена).

Вспомогательное управление — управление двигателями, триммера­ми рулей, средствами механизации крыла, шасси, тормозами и т. д.

Любая из основных систем управления состоит из:

1. рычагов уп­равления

2. проводки, связывающей эти рычаги с рулями.

Рычаги управления отклоняются ногами и руками пилотов. С помощью штурвальной колонки или ручки управления, перемещаемой усили­ем руки, пилот управляет рулем высоты и элеронами. Рулем нап­равления управляют с помощью ножных педалей. Конструкция управления предусматривает, чтобы отклонение командных рычагов, а следовательно, и изменение положения самолета в пространстве соответствовали естественным рефлексам человека. Например, дви­жение вперед правой ноги, действующей на педаль, вызывает отк­лонение руля направления и самолета вправо, перемещение штур­вальной колонки вперед от себя вызывает снижение самолета и увеличение скорости полета и т. д.

Рулем высоты и элеронами управляют при помощи ручки управления или штурвальной колонки. Ручка (рис. 5.1) пред­ставляет собой вертикальный неравноплечий рычаг с двумя степе­нями свободы, т. е. поворачивающийся вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. При движении ручки вперед и назад от­клоняется руль высоты, при перемещении ручки влево и вправо (поворот вокруг оси а — а) отклоняются элероны. Независимость действия руля высоты и элеронов достигается размещением шарни­ра О на оси а — а.

На тяжелых самолетах вследствие большой площади рулей высоты и элеронов увеличиваются нагрузки, потребные для откло­нения рулей. В этом случае самолетом удобнее управлять с помо­щью штурвальной колонки (рис. 5.2). Подобных колонок на само­лете две: одной управляет командир корабля, другой — второй пилот.

Для управления рулем направления предназначены педали двух типов: перемещающиеся в горизонтальной плоскости и пе­ремещающиеся в вертикальной плоскости. Педали в горизонталь­ной плоскости перемещаются по прямолинейным направляющим или на шарнирном параллелограмме, собранном из стальных тонкостенных труб. Параллелограмм обеспечивает прямолинейное перемещание педалей без их поворота, что необходимо для удоб­ного и неутомительного положения ступни ноги пилота. Педали, перемещающиеся в вертикальной плоскости, имеют верхнюю или нижнюю подвеску. Положение педалей можно регулировать, под­гоняя под рост пилота.

Пульт ножного управления (рис. 5.3) состоит из трех щек 10, между которыми на штангах 11, соединенных с трубой 8, подвеше­ны педали 6. Каждая педаль пальцем 13, проходящим внутри оси педали, связана с секторной качалкой 5. Верхняя часть секторных качалок тягами 4 и 3 соединена с рычагами горизонтальной тру­бы 2. На трубе 2 закреплен рычаг 7, к которому присоединена тяга 1, идущая к рулю поворота. При нажатии, например, на левую педаль (от пилота), повернется секторная качалка 5, которая через тягу 3 вызовет поворот трубы 2 против часовой стрелки. Это дви­жение в свою очередь через тягу 4 вызовет поворот секторной ка­чалки правой педали в противоположную сторону. Пальцы служат для регулировки педалей по росту пилота. Регулирование выпол­няют следующим образом: пилот отжимает вбок рычаг защелки 12 и тем самым выводит палец 13 из зацепления с сектором 5. Пружи­на (на рисунке не показана) поворачивает педаль в сторону пилота.

Проводка управления (рис. 5.4) может быть:

1. гибкой;

2. жесткой;

3. смешанной.

Гибкая проводка управления выполняется из тонких стальных тросов, диаметр которых выбирается в зависимости от действующей нагрузки и не превышает 8 мм. Так как тросы могут работать только на растяжение, то управление рулями в таком слу­чае выполняется по двухпроводной схеме. Отдельные участки тро­сов соединяются тандерами.

Трос к тандерам и секторам крепится коушами (рис. 5.5). Для уменьшения провисания тросов на прямо­линейных участках используют текстолитовые направляющие, в местах перегиба троса устанавливают ролики с шариковыми под­шипниками.

Жесткая проводка представляет собой систему жестких тяг и качалок. Качалки служат промежуточными опорами, которые необходимы для деления тяг на сравнительно короткие участки. Чем короче тяга, тем меньше вероятность вибраций. Но чем больше разъемов у тяг, тем больше масса проводки.

Тяги 4 имеют трубчатое сечение, изготавливаются из дюралю­миния, реже из стали. Тяги между собой, а также с качалками сое­диняются наконечниками 5 (рис, 5.6) с одним или двумя ушками, в которые вмонтированы шарикоподшипники, допускающие перекос между осями тяг. Отдельные наконечники имеют резьбу для воз­можной регулировки длины проводки. Для повышения надежности управления каждая тяга иногда выполняется из двух труб, вставленных одна в другую. Основная труба — наружная, внутренняя — дублер основной. Каждая труба в отдельности может полностью воспринять расчетную нагрузку, приходящуюся на эту тягу.

Дос­тоинства жесткой проводки следующие: отсутствие вытяжки про­водки при эксплуатации, что исключает возможность образования люфтов; малые силы трения; высокая живучесть.

Недостатки жест­кой проводки по сравнению с гибкой — большая масса и потреб­ность в значительных объемах для ее размещения. Гибкую проводку не следует применять при передаче больших усилий, а также в тех случаях, когда от управления требуется большая точность испол­нения.

Для поддержания тросов управления и изменения их направле­ния применяют ролики 1, которые прессуют из текстолита-крошки и для уменьшения трения монтируют на шарикоподшипниках. Кронштейны 2 крепления роликов обычно литые из магниевые сплавов.

Тяги жесткой проводки 2 монтируют на качалках 1 и роликовых направляющих 3. Качалки служат для изменения направления движения (рис. 5.7, а), а также для изменения усилий в тягах (рис. 5.7, б). Все качалки имеют шарикоподшипники, обычно до­пускающие незначительный перекос колец. Подобные подшипники исключают возможность заеданий от перекосов при неточностях монтажа или деформациях самолета.

На участках, где тяги совершают прямолинейное движение, ус­танавливают роликовые направляющие. Больше двух роликовых направляющих на одной тяге ставить нельзя, так как при дефор­мациях самолета это приводит к заеданию проводки. Направляю­щие имеют фланцы крепления к фюзеляжу. В ушки направляющих, расположенных под углом 120° друг относительно друга, вмонтиро­ваны три шарикоподшипника, на наружные кольца которых напрес­сованы бандажные втулки. Между этими подшипниками и пере­мещается тяга.

Управление механизацией крыла осуществляется или приводом с механической трансмиссией, или силовыми цилинд­рами гидросистемы самолета. При механической трансмиссии по­верхности управления перемещаются винтовыми механизмами, вращение которых от привода передается через угловые редукторы вращающимися валами. Каждая секция закрылка, интерцептора и другой отклоняющейся поверхности перемещается двумя винто­выми механизмами и силовыми цилиндрами. Приводом пилот уп­равляет дистанционно с помощью механической (тросовой) или электрической проводки.

Применяют две разновидности гидроусилителей систем управ­ления рулями: необратимые и обратимые. Необратимыми называют такие усилители, в которых нагрузка, приложенная к выходному звену (например, шарнирный момент руля), преодолевается сило­вым узлом и на ручку управления не передается. Описанная выше и приведенная на рис. 5.8 схема гидроусилителя необратимая. Для создания на ручке «чувства» управления ее нагружают с помощью специальных устройств. Простейшее из них — пружина с линейной зависимостью усилия от отклонения ручки. Однако такие устройст­ва не удовлетворяют пилотов, так как создают на органах управ­ления одинаковые усилия при минимальной и максимальной скоростях полета и легко могут стать причиной опасной перегрузки самолета при маневре. Распространение получили нагрузочные автоматы, создающие усилие в зависимости от скоростного напора и угла отклонения поверхности управления. Такие нагрузочные автоматы в сочетании с необратимыми усилителями дают возмож­ность выбора наилучших характеристик управляемости для любого самолета. Чтобы освободить пилота от утомительной необходимо­сти «держать» усилие, при ручном управлении загрузочное устрой­ство снабжается механизмом триммерного эффекта.

Необратимые системы применяются в основном при больших нагрузках на органы управления и в тех случаях, когда нет необ­ходимости создавать на ручке ощущения нагрузки выхода, как, например, в случае управления передним колесом самолета.

На легких самолетах получили распространение обратимые системы управления, в которых обеспечивается передача извест­ной части аэродинамических нагрузок, действующих на рули, на ручку управления. Подобное управление с пропорциональной чув­ствительностью на ручке уменьшает возможность перегружения конструкции при различных эволюциях самолетов. Нагрузка от шарнирного момента может быть передана.на ручку либо при по­мощи соответствующей рычажной системы обратной связи, либо гидравлическим способом.

Для повышения надежности систем управления, снабженных гидроусилителями, применяют:

· разделение рулей на несколько секций, каждая из которых от­клоняется отдельным усилителем;

· установку на самолете нескольких автономных гидравлических систем, число которых обычно равно числу авиадвигателей;

· питание гидроусилителей раздельных секций рулей независимы­ми гидравлическими системами таким образом, чтобы при отказе одного усилителя для управления самолетом оставалась действую­щая часть секций рулей, которая обеспечит продолжение полета и посадку. В случае полного отказа гидравлической системы на не­которых самолетах предусмотрен переход на ручное управление,

Управление самолетом Ан-140

На самолете установлен комплекс электромеханических систем управле­ния, включающий:

· систему управления рулем высоты (рис. 5.9.);

· систему управления рулем направления (рис. 5.10.);

· систему управления элеронами (рис. 5.11.);

· систему управления закрылками;

· систему управления интерцепторами.

Управление рулями и элеронами может осуществляться либо пилотами, либо в автоматическом режиме по командам системы автоматического управле­ния. Управление триммированием элеронов, руля направления и руля высоты - электродистанционное.

Пульты ручного и ножного управления кинематически связаны и обеспе­чивают управление рулями и элеронами с рабочих мест командира воздушного судна и второго пилота.

Проводка управления - комбинированная: в фюзеляже - тросовая, в кабине экипажа, крыле и оперении - с помощью тяг.

Управление закрылками:

· в основном режиме - электрогидравлическое, дистанционное;

· в резервном режиме - электродистанционное.

Управление интерцепторами - электрогидравлическое, выпуск - автомати­ческий, а уборка - по команде пилота с помощью возвратных пружин гидропри­вода.

КУРС ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (от лат. cursus - бег, движение).Направление движения ЛА в горизонтальной плоскости.

КРЕН (от голл. krengen - класть судно на бок).Поворот летательного аппарата вокруг продольной оси X см. система координат связанная (движение командного рычага влево/вправо).

ПИКИРОВАНИЕ (от франц. piquer une tete - падать вниз головой).Фигура простого пилотажа. Крутое прямолинейное неустановившееся (с нарастанием скорости) снижение самолета с углами наклона траектории больше 30°. Применяется для быстрого разгона самолета за счет потери высоты и достижения скорости, большей максимальной скорости горизонтального полета, а также как элемент полета в воздушном бою при бомбометании и стрельбе по наземным целям (движение командного рычага от себя).

КАБРИРОВАНИЕ (от франц. cabrer - поднять на дыбы, вздыбиться).Противоположность пикированию (движение командного рычага на себя). Вращение самолета вокруг центра масс в сторону увеличения угла тангенса (нос самолета поднимается).

ТАНГАЖ (франц. tangage - килевая качка).Угловое движение ЛА относительно поперечной оси OZ (движение командного рычага от себя/на себя)

СКОЛЬЖЕНИЕ САМОЛЕТАБоковое движение самолета в результате поворота вокруг вертикальной оси; полет со скольжением - полет по траектории, касательная к которой не совпадает с продольной осью самолета (движение командного органа от себя).