Управление рулем высоты – Конструкция самолетов: фундаментальные основы и классика типовых решений

Управление самолетом

2.1. Назначение и состав систем управления самолетом

Совокупность бортовых устройств, обеспечивающих управление движением самолета, называют системой управления самолетом. Поскольку процесс управления самолетом осуществляется пилотом, находящимся в кабине экипажа, а элероны и рули находятся на крыле и хвостовом оперении, между этими участками должна быть конструктивная связь. Она должна обеспечить высокую надежность, легкость и эффективность управления положением самолета.

Очевидно, что при отклонении управляющих поверхностей, действующее на них усилие возрастает. Однако это не должно привести к недопустимому увеличению усилий на рычагах управления.

Система управления самолетом может быть неавтоматической, полуавтоматической или автоматической. Если процесс управления осуществляется непосредственно пилотом, т.е. пилот посредством мускульной силы приводит в действие органы управления и устройства, обеспечивающие создание и изменение управляющих движением самолета сил и моментов, то система управления называется неавтоматической (прямое управление самолетом).

Неавтоматизированные системы могут быть механическими и гидромеханическими (см. рис. 6.1). Механические системы – это первые самолётные системы, на базе которых созданы все современные комплексные системы основного управления. Балансировка и управление здесь осуществляются непосредственно мускульной силой экипажа в течение всего полёта.

Рис.6.1. Неавтоматизированные механическая (а) и гидромеханическая (б) системы основного управления самолетом: 1 – командный рычаг; 2 – тяга проводки управления; 3 – качалка или роликовая направляющая; 4 – балансир массы проводки управления;

5 – двуплечая качалка, компенсирующая температурные изменения длины гермоотсека фюзеляжа; 6 – кронштейн навески руля; 7 – рычаг управления руля;

8 – двуплечий рычаг; 9 – пружинный загружатель командного рычага; 10 – механизм триммирования (снятия нагрузки); 11 – рулевой привод; 12 – гидравлический золотник; 13 – гидроцилиндр

На самолётах ГА основное управление осуществляется двумя пилотами с помощью двойных командных рычагов, механической проводки управления, кинематических устройств, регулирующих перемещения и усилия, и поверхностей управления.

Если процесс управления осуществляется пилотом через механизмы и устройства, обеспечивающие и улучшающие качество процесса управления, то система управления называется полуавтоматической. Если создание и изменение управляющих сил и моментов осуществляется комплексом автоматических устройств, а роль пилота сводится к контролю за ними, то система управления называется автоматической. На большинстве современных скоростных самолетов применяются полуавтоматические и автоматические системы управления.

Комплекс бортовых систем и устройств, которые дают возможность пилоту приводить в действие органы управления самолетом для изменения режима полета или для балансировки самолета на заданном режиме, называют системой основного управления самолетом (руль высоты, руль направления, элероны, переставной стабилизатор).

Устройства, обеспечивающие управление дополнительными элементами управления (закрылки, предкрылки, спойлеры) называют вспомогательным управлением или механизацией крыла.

В систему основного управления самолетом входят:

а) командные рычаги, на которые непосредственно воздействует пилот, прикладывая к ним усилия и перемещая их;

б) проводка управления, соединяющая командные рычаги с элементами систем основного управления;

в) специальные механизмы, автоматические и исполнительные устройства.

Отклоняя штурвальную колонку на себя или от себя, пилот осуществляет продольное управление самолетом, т.е. изменяет угол тангажа, отклоняя руль высоты или управляемый стабилизатор. Поворачивая штурвал вправо или влево, пилот, отклоняя элероны, осуществляет поперечное управление, накреняя самолет в нужную сторону. Для отклонения руля направления пилот воздействует на педали. Педали используются также для управления передней опорой шасси при движении самолета по земле.

Пилот является важнейшим звеном в неавтоматической и полуавтоматической системах управления. Он воспринимает и перерабатывает информацию о положении самолета, действующих перегрузках, положении рулей, вырабатывает решение и создает управляющее воздействие на командные рычаги.

Основное управление самолетом должно удовлетворять следующим требованиям:

1. При управлении самолетом движения рук и ног пилота для отклонения командных рычагов должны соответствовать естественным рефлексам человека при сохранении равновесия. Перемещение пилотом командного рычага в определенном направлении должно вызывать нужное перемещение самолета в том же направлении.

2. Реакция самолета на отклонение командных рычагов должна иметь незначительное запаздывание, определяемое условиями устойчивости контура управления “пилот-самолет”.

3. При отклонении органов управления (рулей, элеронов и др.) усилия на командных рычагах должны возрастать плавно, быть направлены в сторону, противоположную движению командных рычагов (препятствовать перемещению их пилотом), а величина усилий должна согласовываться с режимом полета самолета. Последнее необходимо для обеспечения пилоту “чувства управления” самолетом, способствующего пилотированию самолета. Предельные усилия на командных рычагах должны соответствовать физическим возможностям пилота.

4. Должна быть обеспечена независимость действия рулей: отклонение, например, руля высоты не должно вызывать отклонения элеронов, и наоборот.

5. Углы отклонения рулевых поверхностей должны обеспечивать возможность полета самолета на всех требуемых полетных и посадочных режимах, причем должен быть предусмотрен некоторый запас отклонения рулей.

. 2.2. Особенности конструкции систем управления самолетом

Основными конструктивными элементами систем управления являются командные рычаги, проводка управления и различные агрегаты (бустеры, механизмы загрузки и т.п.).

Проводка управления предназначена для передачи усилий с командных рычагов на управляемые поверхности. Проводка управления может быть выполнена гибкой или жесткой.

Рис.6.2. Схема действия триммера: 1 – электромеханизм; 2 – триммер

При длительном полете самолета с отклоненными рулями для снятия усилий с командных рычагов применяются триммеры, которые представляют собой дополнительную рулевую поверхность, устанавливаемую на задней части основного руля. Триммеры отклоняются на необходимые для снятия усилий углы по желанию пилота. Это обеспечивается специальной механической проводкой из кабины экипажа к триммерам или при помощи управляемых из кабины экипажа электромеханизмов (см. рис. 6.2.).

Отклоняя триммер в сторону, противоположную отклонению руля, нагрузку, передающуюся на командные рычаги, можно уменьшить до сколько угодно малой величины. Компенсирующий момент от триммера, противодействующий шарнирному моменту, возникает вследствие большого плеча силы, приложенной к триммеру, хотя сама сила и невелика.

Шарнирный момент руля можно уменьшить, применяя аэродинамическую компенсацию, т.е. создавая с помощью аэродинамической силы носового участка руля момент, противоположный моменту от силы хвостового участка (см. рис. 6.3.). Наиболее широкое распространение получила осевая аэродинамическая компенсация – смещение оси вращения руля от его передней кромки. Центр давления аэродинамической силы руля лежит приблизительно на 1/3 его хорды. Если ось вращения руля приблизить к линии центра давления, то тем самым уменьшится плечо аэродинамической силы. Уменьшение плеча дает уменьшение шарнирного момента руля, а следовательно, уменьшает нагрузку на рычаг управления рулем.

Иногда аэродинамический компенсатор представляет собой часть рулевой поверхности, вынесенной вперед только у края руля, а не по всей длине (см. рис. 6.4.). Такая разновидность осевой аэродинамической компенсации получила название роговой и применяется на легких нескоростных самолетах.

На элеронах применяется также и так называемая внутренняя аэродинамическая компенсация. Компенсатор находится в пространстве за задним лонжероном крыла и соединен с ним герметичной гибкой перегородкой. Разность давлений, действующих на компенсатор, создает необходимый эффект. Внутренний компенсатор не выходит в поток и не увеличивает сопротивление.

Схема сервокомпенсатора (флетнера): 1 – тяга управления рулем;

2 – руль; 3 – сервокомпенсатор

Наряду с осевой компенсацией, применяются сервокомпенсаторы (или флетнеры). Принцип действия его подобен действию триммера. В то же время между ними имеется существенное различие. Если триммер отклоняется только по командам пилота и отклонение руля не вызывает поворота триммера, то сервокомпенсатор при помощи четырехзвенного механизма отклоняется всегда в сторону, обратную отклонению основного руля. Иногда используются триммеры – флетнеры – это флетнеры, длина жесткой тяги которых может изменяться с помощью электрического привода, и поэтому они могут работать и как триммер, и как сервокомпенсатор.

Считается, что мощная аэродинамическая компенсация и, следовательно, ручное управление, т.е. управление самолетом без усилителей, возможны только при скоростях полета, соответствующих числу М не более 0,9. Поэтому в систему управления скоростного самолета включают специальные механизмы и приводы, позволяющие преодолеть эти затруднения.

На тяжелых неманёвренных самолётах, имеющих большой диапазон эксплуатационных центровок и высокую механизацию крыла, для обеспечения балансировки возникает необходимость дискретно-переставляемого или триммируемого стабилизатора. Дискретно-переставляемый стабилизатор – это переставной стабилизатор, отклоняемый пилотом или автоматически на фиксированные углы. Триммируемый стабилизатор используется для продольной балансировки самолёта и снятия усилий с рычага управления. Такой стабилизатор отклоняется пилотом в пределах рабочего диапазона нажатием специальной кнопки управления. Скорость отклонения триммируемого стабилизатора небольшая: 0,3-0,5 град./с. Применение триммируемого стабилизатора для балансировки самолёта позволяет на всех режимах полёта использовать весь диапазон возможных углов отклонения руля высоты для манёвра и парирования возмущений, что повышает безопасность полёта и расширяет эксплуатационные возможности самолёта. Вследствие этого такая схема управления продольным движением получала наибольшее распространение на пассажирских самолётах.

2.3. Рычаги управления самолетом

На современных самолетах гражданской авиации управление разделяется на две группы – ручное и ножное.

Ручное управление применяют для воздействия на элероны и руль высоты (см. рис. 6.6.). Командным рычагом в системах управления средних и тяжелых самолетов является штурвальная колонка. Для легких самолетов может быть применена ручка.

Движение штурвала влево (против часовой стрелки) приведет к образованию левого крена. Соответственно поворот штурвала вправо (по часовой стрелке) вызовет появление правого крена.

“Дача штурвала от себя” вызовет снижение, пикирование самолета. И, наоборот, при перемещении штурвала “на себя” самолет будет подниматься, кабрировать. Независимо от конкретного конструктивного исполнения на всех самолетах определенное движение штурвала или ручки вызовет эволюцию самолета одинакового характера.

Ножное управление предназначено для управления рулем направления. “Дача правой ноги” вперед приведет к правому развороту.

Таким образом, конструкция управления предусматривает, чтобы изменение положения самолета в пространстве соответствовало естественным рефлексам человека.

На средних и тяжелых самолетах устанавливают спаренные командные рычаги для двух пилотов: левого и правого. В длительном полете, в сложных условиях один пилот будет перегружен. К тому же, если один из них по каким-либо причинам (например, по болезни) не сможет осуществлять управление, второй заменит его. Командные рычаги конструктивно связаны друг с другом, их движения абсолютно синхронны и одинаково воздействуют на управляющие поверхности.

Максимальные усилия на рычагах управления, потребные для пилотирования самолёта не должны превышать по абсолютной величине:

– 35 кгс – в продольном управлении;

– 20 кгс – в поперечном управлении;

– 70 кгс – в путевом управлении.

На продолжительных режимах полета обеспечивается балансировка самолёта по усилиям. Максимальные кратковременные (не более 30 с) усилия на рычагах управления, потребные для пилотирования самолёта при возникновении маловероятных отказных состояний, не должны превышать:

– 50 кгс – в продольном управлении;

– 30 кгс – в поперечном управлении;

– 90 кгс – в путевом управлении.

Уменьшить усилие можно с помощью аэродинамической компенсации, например триммеров. Однако в системе управления могут возникнуть значительные усилия, превышающие возможности человеческого организма. В этих случаях в систему управления включают усилители. Например, гидравлические. Особенно это необходимо для сверхзвуковых самолетов, у которых при преодолении звукового барьера возникают значительные усилия.

Усилители, установленные в системе управления, называются бустерами. Бустеры располагают возможно ближе к управляющим поверхностям, чтобы сократить длину и массу конструктивных элементов цепи управления. Бустерное управление обычно разделяют на две схемы: обратимую и необратимую. В обратимой схеме усилия на рычагах управления пропорциональны величине шарнирного момента управляющей поверхности. В этом случае большая часть усилия воспринимается бустером и только небольшая часть усилия необходимого для отклонения рулей, передается на рычаг управления. В необратимой схеме все усилие, необходимое для отклонения управляющей поверхности, создается бустером. Здесь пилот не будет ощущать на командных рычагах управления никакого усилия и не ощутит изменения режима полета по нагрузке на рычаге управления. Считается естественным, что ручка управления оказывает сопротивление перемещению. Для создания такого эффекта в необратимых схемах предусматривают загружатели различных конструкций.

В конструкциях современных самолетов, когда неизмеримо возросли требования к экономичности полета, непосредственное управление полетом с использованием мускульной силы пилота не может обеспечить выбор наивыгоднейшего режима в каждый момент времени. Изменяющиеся условия (направление ветра, восходящие и нисходящие потоки воздуха, климатические изменения) требуют мгновенного принятия решения и соответствующих действий, особенно в условиях скоростного полета. Это может быть выполнено только быстродействующей ЭВМ. Поэтому на современных самолетах устанавливают автоматизированные системы управления. Основными составляющими таких систем являются автопилоты, управляемые бортовыми ЭВМ. Задачу обеспечения достаточной надежности систем управления конструкторы решают, создавая две или три независимые системы управления агрегатом. При отказе одной из систем вступает в действие вторая и т.д. В системах управления самолетами новых поколений механическая передача усилий пилота к управляющим поверхностям не применяется, элероны и рули соединены с исполнительными механизмами (например, рулевыми агрегатами), управление которыми пилот осуществляет дистанционно с помощью электрических сигналов.

2.3.1. Проводка управления

Проводка управления связывает командные рычаги непосредственно с рулями или гидроусилителями рулей. К ней подключаются исполнительные механизмы систем автоматического управления. Конструкция проводки управления может быть гибкой, жесткой и смешанной.

Гибкая проводка состоит из тросов, роликов, качалок, секторов и других деталей. В этом случае все усилия в системе управления передаются с помощью тросов – стальных канатов, свитых из прядей проволоки. В самолетостроении применяют прочные, гибкие тросы с большим сроком службы, не подвергающиеся коррозии. Перед установкой на самолет трос предварительно вытягивают под нагрузкой, составляющей около 50% разрушающей. Это делается для того, чтобы избежать вытяжки троса в процессе работы. Вытяжка троса от растягивающих усилий в процессе работы может привести к ослаблению троса и нарушению управления самолетом.

Трос вытягивается в процессе эксплуатации под нагрузкой и нуждается во внимательном уходе, контроле и смене из-за износа. Вследствие различного теплового удлинения стального троса и дюралевой конструкции самолета гибкая проводка дополнительно нагружается. Необходимо устанавливать элементы автоматического регулирования натяжения тросов.

Для обеспечения достаточной долговечности тросов желательно, чтобы действующие в тросе при управлении самолетом усилия составляли не более 10% от усилия, разрушающего трос.

Тросы проходят вдоль каркаса самолета, выходя при этом из гермокабины или входя в нее. Для обеспечения герметичности в местах прохода троса через перегородки устанавливают гермоузлы различной конструкции.

Жесткая проводка состоит из тяг, качалок, рычагов, валов, направляющих устройств и кронштейнов. Так как тяги могут работать на растяжение и на сжатие, то для обеспечения управления достаточно одной линии тяг (т.е. жесткая проводка – однопроводна).

В системе управления встречаются случаи, когда управляющие поверхности должны отклоняться на различные углы. Например, руль высоты и элероны должны отклоняться на разные углы вверх и вниз, поскольку при их отклонении возникают разные усилия от действия воздушных потоков. Схема управления, при которой отклонение командных рычагов на один и тот же угол в разные стороны приводит к неодинаковым отклонениям управляющих поверхностей, называется дифференциальной.

На практике с целью компенсации недостатков обеих систем чаще всего используют смешанную проводку управления в виде сочетания жесткой и гибкой проводок.

Важным устройством в системе проводки управления на современных самолетах являются выводы тяг и тросов из герметических кабин и отсеков. Обычно это делается с помощью специальных коробок герметизации, в которых поступательное движение тяг преобразуется с помощью качалок-рычагов во вращательное, а поворачивающиеся валы легко герметизируются с помощью кольцевых уплотнений.

Если самолёт имеет устройство для стопорения рулей и элеронов при стоянке его на земле, в конструкции предусматриваются специальные механизмы, исключающие вылет самолёта с застопоренными рулями и элеронами. В случае применения внешних устройств стопорения (струбцин) перед вылетом самолёта необходимо убедиться в их снятии. На самолётах с необратимым бустерным управлением демпфирование рулевых поверхностей при ветровых возмущениях на стоянке обеспечивается силовыми приводами.

С ростом скоростей полета интенсивно увеличиваются усилия, потребные для отклонения рулевых поверхностей. Пилот, летящий на самолете с непосредственным, не автоматическим управлением, замечает это по значительному возрастанию усилий, требуемых для отклонения командных рычагов. На больших скоростях и высотах значительно изменяются углы отклонения рулей, потребные для балансировки самолета. С ростом скорости полета они уменьшаются, а с ростом высоты полета – увеличиваются.Всистему управления скоростного самолета включают гидроусилители, представляющие собой гидравлическую следящую систему. Гидроусилитель состоит из исполнительного механизма – силового цилиндра двойного действия и распределительного, следящего механизма, чаще всего золотникового типа. Отклоняя командные рычаги, пилот воздействует на связанный с ними проводкой управления золотник, для отклонения которого требуются незначительные усилия. Золотник распределяет поток жидкости, подаваемой под большим давлением, направляя его в ту или иную полость силового цилиндра. Рабочий ход золотника, необходимый для перепуска жидкости обычно очень невелик и измеряется несколькими миллиметрами. Поэтому практически сразу после начала перемещения пилотом командного рычага начинает перемещаться и исполнительный шток гидроусилителя. Исполнительный шток силового цилиндра непосредственно или через промежуточные элементы проводки отклоняет рулевую поверхность, которую обслуживает данный гидроусилитель.

2.3.2. Стопорение рулей и элеронов

Во время стоянки на земле рули и элероны стопорятся с целью исключения их колебаний от ветровых нагрузок.

Чаще всего для стопорения рулей и элеронов используется механическая система непосредственного управления или электромеханическая система дистанционного управления, заканчивающаяся реверсивными электродвигателями с механизмом стопорения.

Принцип действия системы стопорения сводится к защемлению рулей и элеронов относительно планера. Для этого на рулях (элементах проводки управления) имеются гнёзда, в которые входят стопоры механизмов. Руль направления и элероны стопорятся в нейтральном положении или в положении правого крена, а руль высоты – в нижнем положении, что обеспечивает уменьшение кабрирующего момента при сильном ветре и страхует от самопроизвольного стопорения в полёте. Механизм стопорения благодаря конусу наконечника и дополнительной пружине позволяет ставить рычаг управления в положение “Застопорено” независимо от положения руля и элеронов. Последующее перемещение рулей и элеронов приводит к самостопорению.

При штормовом предупреждении стопорение рулей и элеронов производится с помощью струбцин. На некоторых самолётах с бустерной системой управления рули и элероны автоматически стопорятся рулевыми приводами.

2.4. Назначение и состав вспомогательного управления самолётом

Вспомогательные системы управления значительно проще основной системы, они включают только часть ее агрегатов. Обычно это командные рычаги, проводка и исполнительные механизмы, приводящиеся в движение гидравлическими, электрическими, пневматическими устройствами или механическими приспособлениями.

Работа всех элементов механизации крыла (закрылков, предкрылков и спойлеров) основана на управлении пограничным слоем на поверхности крыла и изменении кривизны профиля крыла. Механизация крыла позволяет улучшить взлётно-посадочные и манёвренные характеристики самолёта, увеличить его полезную нагрузку и повысить безопасность полёта.

Элементами механизации передней части крыла являются поворотные носки, предкрылки, носовые щитки, щитки Крюгера.

Элементами механизации задней части крыла являются поворотные закрылки, щелевые закрылки (без выдвижения, выдвижные одно-, двух-, трёхщелевые), закрылки Фаулера, поворотные и скользящие (выдвижные) щитки.

Эффективность элементов механизации крыла зависит от относительных размеров, формы и положения относительно основной части крыла.

Элементы механизации передней части крыла обеспечивают ликвидацию срыва потока на крыле при больших углах атаки самолёта. Наиболее эффективными элементами механизации передней кромки являются предкрылки.

Схемы механизации передней части крыла: 1 – поворотные носки; 2 – носовой щиток; 3 – щиток Крюгера; 4 – предкрылок. Схемы механизации задней части крыла: 1 – тормозной щиток; 2 – поворотный щиток; 3 – скользящий щиток; 4 – поворотный закрылок; 5 – щелевой поворотный закрылок; 6 – вы-движной поворотный закрылок;

7 – закрылок Фаулера; 8 – двухщелевой закрылок; 9 – двухщелевой закрылок в комбинации с интерцептором; 10 – трехщелевой закрылок.

Наиболее эффективными и распространенными элементами механизации задней части крыла являются щелевые выдвижные закрылки (они увеличивают кривизну и площадь несущей поверхности).

Спойлеры (интерцепторы) – это аэродинамические органы управления самолётом, выполненные в виде щитков, в рабочем положении выступающими над поверхностью крыла под углом к набегающему потоку. Спойлеры устанавливаются на верхней поверхности крыла и в рабочем положении уменьшают его подъёмную силу; используются на правом или левом крыле в качестве органа поперечного управления (совместно с элеронами), а при одновременном выпуске на правом и левом крыле как гасители подъемной силы в полёте или тормозные щитки при пробеге на земле.

При отказах в системе управления элеронами спойлеры, работающие в элеронном режиме, служат резервным вариантом управления по крену. Преимущество спойлеров перед другими органами управления (например, элеронами) состоит в том, что они устанавливаются в той части крыла, в которой задняя кромка использована для размещения закрылков.

2.4.1. Управление закрылками

Закрылки могут быть установлены по всему размаху крыла или по его части (в этом случае различают внутренние и внешние закрылки).

При использовании закрылков увеличение подъёмной силы происходит за счёт изменения кривизны профиля крыла, увеличения площади несущей поверхности, аэродинамической интерференцией закрылка с основной частью крыла (например, щелевой закрылок, закрылок Фаулера), реакцией выдуваемой струи газа (например, струйный закрылок).

Выпуск и уборка закрылков производится с помощью гидро- и электроприводов, которые через трансмиссию вращают винтовые механизмы, перемещающие закрылки назад и вниз Профиль отклонения закрылков задаётся направляющими рельсами.

Конструкция закрылков аналогична конструкции крыла. Управление закрылками осуществляется с помощью рукоятки управления, которую устанавливают на заданный взлётный или посадочный угол отклонения закрылков.

Контроль за положением закрылков осуществляется по приборам и сигнализации. При рассинхронизации закрылков срабатывает система предельного рассогласования, которая включает сигнализацию, останавливает закрылки и включает противоуборочные тормоза.

Предкрылки могут быть установлены по всему размаху крыла или по его части (в этом случае обычно в концевых сечениях).

Внешний контур предкрылков выполняется по форме контура передней части крыла, и в убранном положении предкрылки “вписываются” в исходный профиль крыла. Задняя часть предкрылков формирует профиль щели между предкрылками и крылом. Через щель струя воздуха поступает на верхнюю поверхность крыла, за счёт чего на ней увеличивается зона безотрывного обтекания.

Отклонение предкрылков приводит к увеличению кривизны профиля, значительному смещению вниз по потоку точки отрыва пограничного слоя на верхней поверхности крыла, что, в свою очередь, существенно увеличивает критический угол атаки. При выдвижении предкрылков одновременно увеличивается суммарная площадь крыла и, следовательно, его полная подъёмная сила.

Отклонение предкрылков производится с помощью гидро- или электроприводов, которые через трансмиссию вращают винтовые механизмы, перемещающие предкрылки вперёд и вниз. Профиль отклонения предкрылков задаётся направляющими рельсами.

В настоящее время на современных самолётах используется система совмещённого управления закрылками и предкрылками, которая выдаёт команду на выпуск или уборку предкрылков от рычага управления закрылками.

Контроль за выпущенным или убранным положением предкрылков осуществляется по сигнализации. В случае рассинхронизации предкрылков, так же как и в системе управления закрылками, срабатывает система предельного рассогласования.

2.4.2. Система управления спойлерами

Спойлеры устанавливаются на верхней поверхности крыла перед закрылками. Их площадь обычно составляет 5-8% площади крыла. Отклоняются они вверх на 45-60 град. обычно после касания самолётом грунта и обжатия главных стоек шасси. Эффект спойлеров проявляется двояко. Во-первых, выдвинутые в поток, они вызывают рост сопротивления, и во-вторых, способствуют резкому уменьшению подъёмной силы крыла (их поэтому иногда называют “гасителями подъёмной силы”), а это приводит к увеличению нагрузки на опоры и повышению эффективности использования колёсных тормозов.

Как правило, спойлеры работают в нескольких режимах. Например, на самолёте Ил-76 спойлеры работают в тормозном, элеронном и совместном режимах. Управление спойлерами – следящее и осуществляется с помощью бустеров.

Управление спойлерами в элеронном режиме осуществляется штурвалами; в тормозном режиме – ручкой управления, расположенной на центральном пульте; в совместном режиме – от штурвалов и ручки одновременно (см. рис).В элеронном режиме спойлер поднимается на том крыле, где элерон отклоняется вверх. В тормозном режиме спойлеры поднимаются на обоих крыльях пропорционально ходу ручки. В совместном режиме углы отклонения спойлеров того крыла, где элерон отклонился вверх, складываются из углов отклонения в элеронном и тормозном режимах.

Элеронный режим используется на всех этапах полёта. Тормозной режим используется в следующих случаях:

– при необходимости увеличения вертикальной скорости снижения самолёта. Угол выпуска спойлеров в этом случае подбирается таким, который обеспечит необходимую скорость снижения;

– на пробеге после касания ВПП колёсами основных опор шасси. При этом используется полный угол выпуска спойлеров – 20 град. Одновременно на земле при обжатых шасси от ручки управления спойлерами на 40 град. выпускаются тормозные щитки.

2.5. Система управления на частном примере самолета «cessna-172»

Система управления самолетом

2.5.1. Общие сведения

Система управления самолетом включает в себя руль высоты (РВ), на котором установлен триммер, руль направления (РН), элероны и взлетно-посадочные устройства – закрылки. В кабине пилотов установлены:

– два штурвала для управления РВ и элеронами;

– две пары педалей для управления РН;

– один штурвал для управления триммером РВ;

– рычаг управления триммером РН;

– ручка управления закрылками;

Управление элеронами и РВ осуществляется левым или правым штурвалом через механическую проводку, состоящую из тяг, качалок и тросовой проводки. Триммер РВ отклоняется с помощью тросовой проводки.

Управление триммером РВ осуществляется с помощью штурвала через тросовую проводку.

Управление. РН осуществляется с помощью педалей через тросовую проводку.

Управление триммером руля направления осуществляется ручкой управления триммером РН за счет дополнительной загрузки педалей.

Управление закрылками осуществляется ручкой управления. Электрический сигнал подается от ручки управления на электродвигатель, который в свою очередь через тросовую и тягу отклоняет закрылки.

2.5.2. Основные технические данные

(1) Углы отклонения элеронов:

– вверх ……………………..- 20°

– вниз………………………. 15°

(2) Углы отклонения РН……..±17º44′ ±1º

(3) Углы отклонения РВ:

– вверх………………..- 28°±1º

– вниз………………… 23°±1º

(4) Углы отклонения триммера РВ:

– вверх ……………….-28º ( 1º;-0º)

– вниз ………………… 13º ( 1º;-0º)

(5) Угол отклонения закрылков от 0º до 40º ( 0º; -2º)

2.5.3. Поперечное управление. Управление элеронами.

Общие сведения

С помощью элеронов обеспечивается поперечное управление самолетом. Пилот управляет элеронами отклонением левого и правого штурвала.

2.5.4. Описание назначения системы, перечень подсистем

Система управления элеронами состоит из двух штурвалов, один для пилота второй для дополнительного пилота, присоединенная к рулевой колонке и связанная универсальными соединениями с U-образным управляющим элементом, находящимся за панелью приборов. Боковое вращение любого из штурвалов передается на элероны, по одному на каждое крыло, через серию звездочек, цепей, шкивов, тросов, угловых рычагов.

Особенности ее устройства, расположение подсистем

1. Проставка
2. Ролик
3. Шплинт троса
4. Тандер
5. Угловая качалка
6. Элерон
7. Передаточный трос между элеронами
8. Трос правого элерона
9. Втулка
10. Трос левого элерона
11. Кронштейн ролика

Описание

U-образный Элемент управления (штурвальная колонка

16. Передаточный

трос

17. Болт

18. Тяга

19. Болт осевой

20. Болт тяги

21. Втулка направляющая

со стопорением

22. Штурвал 2-го пилота

23. Трубчатая тяга

24. Замок колонки

25. Втулка

26. Штурвал 1-го пилота

27. Болт

28. Универсальное

соединение

29. Замок

30. Шарнирное

соединение

1. Зубчатый механизм

2. Болт

3. Направляющая втулка

4. Цепь галя

5. Ролик

6. Тандерное соединение

7. Трос

8. Распределительный

барабан

9. Стопор

10. Стопор

11. Проставка

12. Подшипник

13. Коническая шайба

14. Стопор

15. Шайба

2.5.5. Отыскание и устранение неисправностей

Наиболее часто встречающиеся или возможные неисправности

2.5.6. Управление рулем направления с триммером (путевое управление)

Общие сведения

Описание назначения системы, перечень подсистем

На рабочем месте каждого пилота имеются две педали ножного управления без механизма регулировки. Педали используются для управления РН, а также для торможения колес и которые также управляют разворотом колеса передней стойки шасси. Обе пары педалей соединены между собой жесткой тягой. Отклонение одной пары педалей ведет к синхронному отклонению другой пары.

2.5.7. Описание

Узел педалей смонтирован в общем, кронштейне, установленном на полу кабины.

Основными частями узла педалей являются две педали, два кронштейна, на которых они установлены и элементы механизма торможения колес.

Педаль, установленная в кронштейне на подшипниках, состоит из подножки и прикрепленной к ее носку тормозной педали (рис. 027.6). В подножках педалей левого пилота имеются отверстия для установки приспособления стопорения педалей. Тормозная педаль кинематически связана с соответствующим цилиндром торможения.

На нижней части плеча узла педалей левого пилота закреплен сектор тросовой проводки управления РН. К сектору подходит тяга, которая связана с рычагом, установленным в нижней части плеча узла педалей правого пилота.

На секторе установлены регулируемые упоры, ограничивающие перемещение педалей и соответственно проводки управления. Ответные нерегулируемые упоры расположены на специальных кронштейнах.

2.5.8. Описание работы системы, подсистемы, изделия

При отклонении вперед правой (левой) педали кронштейн перемещается вместе с ней и через регулировочную тягу, поводок, муфту и валик поворачивает плечо педали с сектором. Левая (правая) педаль при этом отходит назад. Отклонение педалей левого пилота вызывает синхронное отклонение педалей правого пилота. Аналогичные действия вызывает отклонение педалей правого пилота.

Ход педалей составляет 73 мм.

При отклонении рычага тримировая связанный с ним валик перемещает вперед или назад по направлению полета муфту, которая через поводки и регулировочные тяги перемещает педали.

Система управления руля направления с триммером РН

1. Соединительный хомут-скоба
2. Кронштейн управления
3. Упор
4. Правый задний трос
5. Левый задний трос
6. Муфта
7. Шплинт
8. Ролик
9. Штанга руля направления
10. Трос руля направления

11. Хомут
12. Шайба
13. Втулка
14. Стопорная гайка
15. Левый передний трос
16. Правый передний трос
17. Левый трос
18. Правый трос

Педали руля направления

1. Цилиндр
2. Педаль руля направления
3. Пружина
4. Проставка
5. Тормозная рейка
6. Цилиндр цапфы
7. Хвостовая штанга руля направления
8. Опора подшипника
9. Возвратная пружина
10. Тяговая труба тормозов
11. Передняя штанга руля направления
12. Главный цилиндр
13. Скоба
14. Угловой рычаг
15. Одиночная ступица

10. Тяговая труба тормозов
11. Передняя штанга руля направления
12. Главный цилиндр
13. Скоба
14. Угловой рычаг
15. Одиночная ступица

Руль направления

Противовес

1. Болт
2. Верхний шарнир
3. Втулка
4. Прокладка
5. Центральный шарнир
6. Шайба
7. Гайка
8. Нижний шарнир
9. Верхний обтекатель

10. Флетнер

11. Нижний обтекатель

12. Кронштейн управления РН

13. Металлизация

Система управления триммером руля направления

1. Конструкция консоли
2. Рукоятка
3. Рычаг
4. Скоба
5. Пружинное устройство триммера руля направления
6. Штанга руля направления.
7. Угловой рычаг.
8. Тяга.

Описание

Рычаг в сборе, управляемый пилотом, соединен качалкой с пружинной тягой триммера, который, в свою очередь, соединен непосредственно с педалью руля в сборе и, соответственно, с рулем направления. Рычаг в сборе расположен в центре консоли и служит для перемещения рычага и жесткой фиксации триммерной системы в одной из трех позиций: справа или слева от центра, или на нейтральной позиции. Рычаг также служит для индикатора отбалансированного положения.

Наиболее часто встречающиеся или возможные неисправности

2.5.9. Управление рулем высоты с триммером

(продольное управление)

Общие сведения

Рули высоты приводятся в действие с помощью энергии, передаваемой через движение вперед-назад U-колонки пилота. Эта энергия поступает в рули высоты через систему, состоящую из, тросов и такелажа. Тросы рулей высоты с конечной стороны прикреплены напрямую к 2х плечей качалке, установленной между рулей высоты. Данный 2х плечая качалка служит промежуточным соединением между половинками руля высоты и как опорный узел болтов-ограничителей перемещения. Триммер РВ установлен на правой половинке руля высоты.

Описание

1. Ролик
2. Болт
3. Задний верхний трос
4. Болт
5. Шплинт
6. Задний нижний трос
7. 2х плечая качалка
8. Передний верхний трос
9. Передний нижний трос

10. Тяговая труба

11. Передний угловой рычаг

12. Кронштейн

13. Тандер

Рули управления высотой

1. Обтекатель руля высоты
2. Триммер руля высоты
3. Наконечник тяги
4. Кронштейн управления триммером
5. Весовой баланс
6. Болт
7. Узел трубы
8. Болт
9. 2х плечая качалка
10. Кронштейн узла навески РВ
11. Защелка
12. Горизонтальный
    стабилизатор
13. Винт
14. Болт-ограничитель перемещения
15. Гайка
16. Болт

Система управления триммером

Триммер находится на правом руле высоты и управляется при помощи органа управления смонтированного в основании. Усилие для управления триммером передается через цепи, тросы и механизм управления триммером. Механический указатель, находящийся рядом с органом управления триммером показывает положение триммера. Положение «Носом вверх» достигается при перемещении триммера в нижнее положение.

Наиболее часто встречающиеся или возможные неисправности

Устранение неисправностей

Устранение проблем триммера

Система управления рулями и триммерами (часть 2 из 2).

Стабилизатор состоит из переднего и заднего лонжеронов, нервюр и элементов жесткости, центральной, левой и правой оболочечных панелей, а также формованных обшивок передней кромки. В стабилизаторе также находится привод триммера руля высоты. Конструкция руля высоты состоит из формованных обшивок передней кромки, переднего лонжерона, заднего швеллера, нервюр, оси вращения и качалки, левой верхней и нижней V-образных гофрированных панелей обшивки, и правой верхней и нижней V-образных гофрированных обшивок, имеющих на задней кромке вырез для триммера. Триммер руля высоты состоит из лонжерона, нервюры, верхней и нижней V-образных гофрированных панелей. Передние кромки левой и правой половин руля высоты имеет выступы с балансировочными грузами.

Управление самолетом

Система управления самолетом состоит из элеронов, руля направления, руля высоты. Рулевые поверхности управляются через механическую проводку с использованием штурвала для элеронов и руля высоты, и педалей для руля направления/тормозов.

Для педалей предусмотрены удлинители. Они состоят из лицевой части педалей, двух вставок и двух пружинных зажимов. Для установки удлинителей, зацепите нижний зажим удлинителя за нижнюю часть педали и защелкните верхний зажим за верхнюю часть педали. Проверьте, что удлинители надежно закреплены. Для снятия удлинителей произведите операции в обратной последовательности.

Система триммирования

На самолете предусмотрена управляемая вручную система триммирования руля высоты. Триммирование руля направления производится при помощи триммерной поверхности, управляемой от расположенного вертикально колесика, вмонтированного в центральной панели. Вращение триммерного колесика вперед переводит самолет на пикирование, назад – на кабрирование. Триммирование руля направления выполняется при помощи пружинного устройства, соединенного с системой управления рулем направления, и триммерного рычага, смонтированного на пульте управления. Триммирование руля направления выполняется подъемом триммерного рычага вверх до выхода из стопора, а затем перемещением его вправо или влево до выбранной позиции триммирования. Перемещение рычага вправо приводит к повороту самолета вправо, соответственно, перемещение рычага влево поворачивает самолет влево.

Однощелевые закрылки выпускаются и убираются установкой рычага переключателя (находится с правой стороны) на приборной панели в позицию заданного отклонения закрылков. Рычаг переключателя перемещается вверх и вниз по щелевой панели, которая обеспечивает механические упоры в положениях 10° и 20°. Для установки закрылков в положение более 10°, переместите рычаг переключателя вправо для снятия с упора и перевода в требуемое положение. Шкала и указатель слева от рычага показывают положение закрылков в градусах. Цепи системы управления закрылками защищены 10-амперными АЗС, промаркированными надписью FLAP, расположенными с левой стороны панели выключателей и управления.

Закрылки.