Классификация систем автоматического и автоматизированного управления полетом ЛА и Проводка управления самолетом.

В зависимости от степени автоматизации можно выделить следующие системы управления:

1. Ручные, когда летчик управляет Л А с помощью рулей, имеющих жесткую связь с ручкой управления. При этом летчик руководствуется показаниями обычных приборов и личными ощущениями.

2. Автоматизированные. Эти системы не освобождают летчикаот непосредственного ручного воздействия на рулевые органы ЛА,но они обеспечивают единообразное управление на всех режимахполета (автоматы регулирования управления — АРУ)илибезучастия летчика устраняют самопроизвольные колебания ЛА, улучшая его характеристики устойчивости и управляемости (демпферы, автоматы устойчивости).

3. Полуавтоматические (командные или директорные). В случае использования директорного управления летчикосвобождается от необходимости рассчитывать траекторию полета, так какна специальные приборы автоматически выдаются команды, выполняя которые летчик будет вести ЛА по заданной траектории,т. е. в данном случае летчик является звеном в контуресистемыуправления, но управляет ЛА по-прежнему вручную.

4. Автоматические. Эти системы выполняют функции управления угловыми координатами и стабилизации траектории движения центра масс ЛА, освобождая летчика от необходимости непосредственного воздействия на рули. Они получили название автопилотов. При включенном автопилоте роль летчика сводится к заданию необходимых режимов полета и контролю за их реализацией.

В последнее время самолетные автопилоты перестали быть автономными системами управления полетом. Они как составная часть входят в системы автоматического управления (САУ) и пилотажно-навигационные комплексы (ПНК), которые объеди­няют все курсовое, навигационное, командное и пилотажное обо­рудование ЛА. САУ и ПНК обеспечивают практически полную автоматизацию полета ЛА и его боевого применения.

Однако наряду с высокой степенью автоматизации управ­ления ЛА наличие возможности ручного управления является обязательным условием при создании всех типов современ­ных ЛА.

Это обусловлено, во-первых, тем, что ручное управление игра­ет роль основного в аварийной обстановке, т. е. является резерв­ным при отказах автоматических систем управления; во-вторых, ручное управление используется на критических режимах и в таких ситуациях, где применение существующих автоматических систем не рекомендуется или запрещено.

Под управлением понимается процесс изменения во времени сил и моментов, действующих на самолет, в целях формирования желаемой траектории движения. Комплекс устройств, обеспечивающих процесс управления, называется системой управления.

Системы прямого управления (рис.1 а, б) включают в себя командные рычаги 1, проводку управления 2—6, органы управления(рули) 7 и подразделяются на системы ручного и ножного (рис.1 , б) управления. Ручное управление пред­назначено для продольного и поперечного управления (рулем высоты, элеронами), ножное — для путевого управления (рулем направления).

Рис. 1. Схемы систем прямого управления:

а — рулем высоты с жесткой проводкой: 1 — ручка управления; 2, 4, 6 т- тяги; 3, 5 — качалки; 7 — руль; б — рулем направления с гибкой проводкой: 1 — секторы педалей; 2 — ролики; 3 — автоматы натяжения тро­сов; 4 — тандеры; 5 — трос; 6 — секторы руля; 7 — руль

Проводка управления.На самолетах применяется жесткая, мягкая и смешанная проводка.

Жесткая проводка (рис. 1, а) состоит из тяг 2, 4, 6 и качалок 3 и 5. Для обеспечения пропорциональности в передачах движения, при нейтральном положении качалок между их плеча­ми и тягами выдерживаются прямые углы

На некоторых самолетах для опирания длинных тяг исполь­зуются роликовые направляющие (люнеты).

Тяги выполняются из стальных или дюралюминиевых.Междусобой они соединяются с помощью сферических подшипников. Для регулировки длины тяги имеют регулируемые наконечники.

Гибкая проводка (рис. 1, б)состоит из тросов 5, секторов 6, роликов 2, тандеров 4 и автоматов 3 натяжения тросов. Секторы обеспечивают постоянство длины проводки отклонениях рычагов управления. Ролики служат для изменения направления проводки, тандеры — для соединения концов тросов и регулировки их натяжения, автоматы натяжения и обеспечивают постоянство натяжения тросов в эксплуатации.

Тросовая проводка выгодней жесткой с точки зрения веса, удобства размещения, но значительно уступает ей в жесткости, обладает большим трением и сложна в эксплуатации.

Смешанная проводка состоит из элементов жесткой и гибкой проводки.

Системы непрямого управления

На околозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета на рулях самолета возникают большие шарнирные моменты, что обусловливает значительныепотребныеусилия на командных рычагах. В некоторых случаях эти усилия могут превышать физические возможности летчика. Поэтому в системе непрямого управления используется энергия силовых систем самолета.

Рис. 2. Принципиальная схема непрямого управления рулем

высоты

Принципиальная схема системынепрямогоуправления представленана рис.2. Кроме элементов прямого управления включает: энергетический контур питания (ЭК), рулевой при (РУ и ИУ), загрузочный механизм (ЗМ) с механизмом триммерного эффекта (МТЭ). В этой системе летчик с помощью командных рычагов перемещает не непосредственно рули, а распределительное устройство (РУ), управляющее потоком энергии, подводимоеиз энергетических систем. От распределительного устройства энергия подводится к исполнительному устройству (ИУ), при срабатывании которого отклоняются рули. Совокупность распределительного и исполнительного устройств составляет усилитель.

В зависимости от вида используемой энергии различают гидравлические, пневматические, электрические и другие усилители. Всистемахнепрямого управления чаще используют гидравлические усилители (бустеры).

Рис. 3. Принципиальная схема гидроусилителя:

1- распределительное устройство; 2 - исполнительное уст­ройство (гидроцилиндр); 3 - двуплечая качалка; 4 - тяга

Гидроусилитель (рис. 3) состоит из распределительного и исполнительного 2 устройств и качалки обратной связи ABC. ТягаОА связана с командным рычагом. Шток исполнительного устройства через качалку 3 и тягу 4 соединяется с рулями.

При неподвижной тяге ОА золотник распределительного устройства 1 перекрывает каналы, подводящие жидкость из энергетического контура к исполнительному устройству 2, вследствие чего жидкость в цилиндре оказывается «запертой». Поршень, а следовательно, и рули фиксируются в определенном положении. Усилие от шарнирного момента рулей передается через шток, поршень, жидкость на цилиндр и узлы крепления его к конструкции.

При отклонении командного рычага, например, от себя тягаОА перемещается вправо и качалка ABC, поворачиваясь относительно неподвижной точки В, смещает золотник из нейтрального положения влево. Левая полость гидроцилиндра соединяется с магистралью давления р, правая — с магистралью слива р_с. Избыточное давление р—р_ссоздает усилие, поршень и шток пере­мещаются вправо, отклоняя рули (стабилизатор). Одновременно с перемещением штока перемещается вправо и точка В качал­ки АВС (осуществляется обратная связь).

Если движение командного рычага прекратится, качалка ABCпереместит золотник вправо, т. е. к нейтральному положению, и изолирует полости гидроцилиндра от магистралей давления и слива. Шток остановится, зафиксировав рули в новом положении. От величины давления в энергетической системе зависят размеры гидроусилителя. На современных самолетах используются энергетические системы с рабочим давлением 1,5-1-3,0• 10⁷ Н/м².

Включение гидроусилителей в систему управления может выполняться по обратимой и необратимой схемам. В первом случае (рис.4) рули отклоняются как за счет энергии гидросистемы, так и частично за счет энергии летчика. Усилие Т тяги ру­лей уравновешивается усилиями летчика Р_ли гидроусили­теля Р_г._у. В этом случае летчик ощущает наличие шарнирного мо­мента на рулях и его изменение в зависимости от режима полета и углов отклонения.

Рис. 4. Включение гидроусилителя в систему управле­ния

по обратимой схеме

Обратимые схемы включения гидроусилителей применяются только на дозвуковых самолетах, у которых в полете при измене­нии скорости не изменяется знак шарнирного момента.

В системах управления сверхзвуковых самолетов гидроусили­тели включаются только по необратимой схеме (рис.5), при ко­торой усилия от рулей не передаются на командные рычаги уп­равления, а полностью воспринимаются гидроусилителями и пе­редаются на конструкцию самолета. Управляя самолетом, летчик затрачивает усилия только на преодоление трения в проводке и распределительных устройствах гидроусилителей. Эти усилия очень малы, возникают только в момент движения командных ры­чагов и не зависят от режима полета.

Рис.5. Включение гидроусилителя в систему управ­ления

по необратимой схеме

Управлять самолетом, не ощущая усилий на командных ры­чагах, практически невозможно. Поэтому в системах непрямого управления применяют специальные загрузочные механизмы.