КИНЕМАТИКА РУЧНОГО И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Кинематика включения в механическую проводку управления рулевых приводов, агрегатов и машин. Существуют два основных способа включения исполнительных устройств автоматики в проводку системы управления: последовательный и параллельный. При последовательном способе вклю­чения отклонения рулевой поверхности по командам ручного и автомати­ческого управления суммируются и обеспечивается возможность автомати­зированного управления самолетом. При параллельном способе управление рулевой поверхностью осуществляется либо пилотом от рычага управления, либо автоматикой. Возможность их совместного управления исключается.

Последовательный способ включения реализуется двумя распростра­ненными схемами: через раздвижную тягу и через дифференциальную качалку. В кинематической схеме последовательного включения исполни­тельного устройства автоматики в проводку управления через раздвижную тягу (рис. 5.11, а) исполнительным устройством автоматики служит элект-

рогидравлический комбинированный агрегат управления КА У, имеющий раздвижную тягу, жестко включенную в проводку управления. В режиме ручного управления длина раздвижной тяги неизменна и воздействие пилота на рулевую поверхность путем отклонения рычага управления ничем не отличается от воздействия в обычной бустерной системе без автоматики. Выдвижение штока рулевого привода /рп прямо пропорцио­нально отклонению колонки штурвала Дхв. В свою очередь отклонение руля высоты А5§у пропорционально выдвижению штока 1рп (рис. 5.11,6).

В режиме автоматического управления меняется длина раздвижной тяги КАУ на величину А/рт, пропорциональную управляющему сигналу авто­матики ив (рис. 5.11, в). При этом конец раздвижной тяги, соединенный с проводкой управления и рычагом управления, остается неподвижным, следовательно, неподвижным остается рычаг управления. Изменение дли­ны раздвижной тяги влияет на кинематику проводки управления рулевого привода. Выдвижение штока рулевого привода /рп пропорционально сигна­лу автоматики ив и приводит к отклонению руля высоты на угол ASJ.

Таким образом обеспечивается независимость ручного и автоматического управления и возможность совместной работы пилота и автоматики. Рычаги управления при работе автоматики остаются неподвижными, а информация о наличии усилий в проводке управления в результате работы К А У выдается пилоту на индикатор.

В кинематической схеме последовательного включения исполнитель­ного устройства автоматики в проводку управления через дифференциаль­ную качалку (рис. 5.12, а) исполнительным устройством автоматики служит электрогидравлический рулевой агрегат РА, сопряженный своим штоком силового механизма с дифференциальной качалкой ЦК. В режиме ручного управления (рис. 5.12,6) отклонение пилотом колонки штурвала КШ на величину Ах„ вызывает смещение дифференциальной качалки и выдвиже­ние штока силового механизма рулевого привода РП на величину /рп, что в свою очередь приводит к отклонению руля высоты на угол Д5?у. Шток силового механизма рулевого агрегата РА при этом остается не­подвижным.

В режиме автоматического управления (рис. 5.12, в) при поступлении электрического управляющего сигнала автоматики ив шток силового меха­низма рулевого агрегата РА смещается на величину А/ра, увлекая за собой дифференциальную качалку. Через механическую проводку выдвигается шток силового механизма рулевого привода РП на величину/рп, что в свою очередь приводит к отклонению руля высоты на угол А5£. Кинематика проводки рычага управления при этом остается неизменной, и колонка штурвала неподвижна. Информация о наличии усилий в проводке выдается на индикатор. Таким образом обеспечивается независимость ручного и автоматического управления и возможность совместной работы пилота и автоматики.

В кинематической схеме параллельного включения исполнительного устройства автоматики в проводку управления (рис. 5.13, а) исполнитель­ным устройством автоматики служит электромеханическая рулевая маши­на РМ, сопряженная с проводкой через тросовую передачу и качающийся сектор. В режиме ручного управления отклонение пилотом колонки штур­вала на величину Ахв вызывает смещение штока силового механизма рулевого привода РП на величину /рп (рис. 5.13,6). Это приводит к откло­нению руля высоты РВ на угол Д5§у. Смещение механической проводки через качающийся сектор и тросовую передачу вызывает поворот вала рулевой машины РМ в положение, согласованное с положением рычага управления.

В режиме автоматического управления при поступлении электрического управляющего сигнала автоматики ив вал рулевой машины поворачивается на угол Аф, увлекая за собой через тросовую передачу качающийся сектор и всю механическую проводку управления. При этом происходит смещение штока силового механизма РПи отклонение руля высоты на угол A5J. Это движение передается на рычаг управления, который занимает положение, согласованное с положением вала рулевой машины. Таким образом, данная схема предусматривает возможность раздельного управления само­летом либо пилотом, либо автоматикой. Совместная работа исключается.

■ 171

Кинематика сопряжения ручного и автоматического управления. Режимы ручного и автоматического управления в полете, как правило, чередуются. Смена режимов должна происходить плавно, без рывков рулевых поверх­ностей и изменения положения самолета относительно центра масс. Для обеспечения этого требования должны быть предусмотрены соответствую­щие схемы сопряжения ручного и автоматического управления. Задача решается с помощью специальных электрических схем согласования авто­матики (см. § 9.1) и с помощью дополнительных исполнительных уст­ройств, воздействующих на кинематику механической проводки управле­ния. Рассмотрим работу схем сопряжения ручного и автоматического управления с помощью дополнительных исполнительных устройств авто­матики. ,

Ручное и автоматическое управление сводится к созданию управляюще­го воздействия на входе рулевого привода. Как правило, это воздействие включает две составляющие: быструю и медленную. Быстрое воздействие осуществляется пилотом или автоматикой при парировании внешних воз-

мущений или создании управлений для целенаправленного изменения траектории. Медленное воздействие обусловлено необходимостью балан­сировки самолета или триммирования усилий на рычагах управления. Пилот осуществляет переход с ручного режима управления на автомати­ческий в установившемся полете, предварительно стриммировав усилия на рычагах управления таким образом, чтобы балансировочному положению рулей соответствовало нейтральное положение механизма загрузки, что обеспечивает отсутствие усилий на рычагах управления. Поэтому при переходе от ручного к автоматическому управлению необходимо устано­вить нейтральное положение выходных штоков и валов исполнительных устройств автоматики в момент их электрического подключения. В то же время при переходе с автоматического управления на ручное необходимо, чтобы положение рычагов управления полностью соответствовало откло­нению рулей. При последовательном и параллельном включении исполни­тельных устройств автоматики в проводку управления рулями эти задачи решаются по-разному.

При последовательном включении распространена схема «перекачки» медленной составляющей управляющего сигнала автоматики в тракт ручного управления (рис. 5.14, а). Дополнительное исполнительное устрой­ство автоматики- механизм эффекта триммирования воздействует на меха­низм загрузки, отклоняя рычаг управления при поступлении электрических сигналов. В ручном режиме электрический сигнал формирует пилот путем нажатия тангенты управления МЭТ на штурвале.

В автоматическом режиме электрический сигнал формируется автома­тикой, которая выделяет медленную составляющую управляющего сигнала для воздействия на руль через МЭТ. В результате балансировочное положение руля обеспечивается через тракт ручного управления, а быстрые управляющие воздействия автоматики формируются основным исполни­тельным устройством-рулевым агрегатом относительно нейтрального положения его штока. Положение рычага управления при этом соответст­вует балансировочному положению руля и переход с автоматического режима управления на ручной происходит плавно. Обратный переход с ручного управления на автоматическое в данной схеме не требует никакой предварительной подготовки, так как в ручном режиме выходной шток РА остается неподвижным относительно нейтрального положения и это поло­жение не зависит от положения рычагов управления и рулей.

При параллельном включении ручное и автоматическое воздействия передаются на рули по одному и тому же тракту. Рассмотрим схему сопряжения с «плавающей» обратной связью (рис. 5.14,6). Эта связь вводится по перемещению механизма загрузки, измеряемого датчиком положения ДП, таким образом, чтобы нулевому сигналу на входе рулевой машины соответствовало нейтральное состояние пружины. Это обспе — чивает безударное включение автоматического управления, если к моменту включения пилот стриммировал в ручном режиме усилие на рычаге управления. Если в процессе автоматического управления балансировочное положение самолета меняется, то работает схема «перекачки», рассмотрен­ная выше. Это приводит к медленной деформации пружины, снятию усилий и изменению сигнала «плавающей» обратной связи. Так как положение руля не должно изменяться, то управляющий сигнал на рулевой машине приводится в соответствие с изменившимся сигналом обратной связи, а автоматика воспринимает дрейф сигнала обратной связи как возмущение и парирует его. В результате «средняя» составляющая управляющего сигнала автоматики стремится к нулю, и в момент отключения автоматики пружина поставит руль в балансировочное положение. Это обспечивает мягкое сопряжение ручного и автоматического режимов управления.

Контрольные вопросы

1. Каким образом обеспечивается «чувство управления» в бустерных и электро­дистанционных системах управления рулями?

2. Поясните работу рулевого привода и электромеханического сервопривода.

3. Какова динамика работы сервопривода с разным типом обратных связей?

4. Как обеспечивается мягкое переключение ручных и автоматических режимов управления самолетом?