АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДЕМПФИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПО РЫСКАНИЮ
В режиме ручного (штурвального) управления пилот наблюдает за рысканием самолета по указателю курсовой системы и воздействует на педали при возникновении колебаний таким образом, чтобы отклонение руля направления противодействовало бы этим колебаниям. Для освобождения пилота от решения этой задачи служат демпферы рыскания.
Демпфер рыскания (ДР)- средство автоматического управления, обеспечивающее демпфирование колебаний самолета по рысканию путем отклонения руля направления при возникновении угловой скорости рыскания.
Простейший демпфер, рыскания реализует следующий закон управления рулем направления: .
. Д52р = к„уюу, (6.83)
где Д 8 ^-автоматическое отклонение руля направления от балансировочного положения демпфером рыскания; к№ — передаточный коэффициент по угловой скорости рыскания, показывающий, на какой угол должен отклониться руль направления при изменении угловой скорости рыскания на 1°/с (1 рад/с).
Другими словами, отклонение руля направления демпфером рыскания пропорционально угловой скорости рыскания.
Демпферы рыскания применяются на самолетах с бустерной или электродистанционной системой управления, если собственная путевая устой-
чивость самолета неудовлетворительна. Исполнительные устройства сервоприводов демпферов рыскания-рулевые агрегаты включаются в механическую проводку управления по последовательной схеме. Поэтому общее отклонение руля направления от балансировочного положения А6Н равно сумме ручного отклонения руля направления пилотом посредством педалей А5Е и автоматического отклонения руля направления демпфером рыскания:
А5Н = Д5Е + А5£р. (6.84)
Функциональная схема аналогового демпфера рыскания аналогична функциональным схемам демпферов тангажа и крена (рис. 6.9). Отклонение руля направления Д5Е создается пилотом путем перемещения педалей Пна величину Дхн от балансировочного положения. С помощью дифференциальной качалки осуществляется суммирование этого сигнала с управляющим сигналом демпфера рыскания А5ЕР. Рулевой привод руля направления РПЬП формирует отклонение руля направления.
Рис. 6.10. Переходные процессы в контуре угловой скорости рыскания при отклонении пилотом руля направления:
а-свободный самолет; 5-при включенном демпфере рыскания 194
При возникновении угловой скорости рыскания со датчик ДУС вырабатывает электрический сигнал иш, пропорциональный этой скорости. Вычислитель В вырабатывает управляющий сигнал ив согласно закону управления (6.83) на вход сумматора С сервопривода руля направления СПЬИ. Сервопривод преобразует этот сигнал в перемещение штока рулевого агрегата руля направления Д8£р.
Влияние демпферов рыскания на путевую устойчивость и управляемость.
Покажем, что с помощью демпфера рыскания улучшается степень путевой
статической устойчивости самолета m При отклонении руля направления демпфером появляется приращение коэффициента момента рыскания
Amy = my"A5;|p = my, k0)coy. (6.85)
Возьмем частную производную выражения (6.85) по угловой скорости соу:
Amyr = k^my (6.86)
Следовательно, при включенном демпфере рыскания:
т. е. степень путевой статической устойчивости самолета с демфером рыскания выше, чем степень собственной путевой статической устойчивости самолета.
Покажем, что с помощью демпфера рыскания улучшается динамическая устойчивость бокового движения. На рис. 6.10, а представлены переходные процессы, возникающие в результате ступенчатого отклонения пилотом руля направления на угол Д5Р . Как видно из графиков рис. 6.10, б, демпфер рыскания уменьшает колебательность переходных процессов по угловой скорости и углу рыскания — уменьшаются период короткопериодических колебаний и время затухания. Так как отклонение руля направления демпфером Д6ДР вычитается из отклонения руля направления пилотом Л8Е, общее отклонение руля направления Л5Н становится меньше. Это приводит к уменьшению установившегося значения угловой скорости рыскания мурст по сравнению с управлением без демпфера, т. е. эффективность управления рулем направления от педалей уменьшается.
Особенности законов управления демпферов рыскания. Разновидностями демпферов рыскания являются демпферы, реализующие следующие законы управления:
Д5ДР = Цюу =кйурюу, (6.89)
Тщ р
Д5ДР = кй—————— соу. (6.90)
В законе управления (6.89) управляющий параметр-угловое ускорение рыскания юу, получаемое дифференцированием в ДУС сигнала юу. Изодромный фильтр Т^р/(Т^р + 1) закона управления (6.90) реализуется в вычислителе блока демпфера, например, с помощью КС-цепочки.
Законы управления демпферов рыскания (6.89) и (6.90) позволяют уменьшить неблагоприятное влияние демпфера рыскания на путевую управляемость. Это достигается возвращением штока рулевого агрегата в нейтральное положение, когда юу = 0, т. е. А5“р = 0 при соуруст = сопзі. Поэтому противодействие демпфера пилоту прекращается и расход перемещения педалей для создания угловой скорости не изменяется. При этом, естественно, ухудшаются характеристики устойчивости.
Кроме уменьшения неблагоприятного влияния на путевую управляемость демпферы рыскания с законом управления (6.89) и (6.90) устраняют негативные последствия взаимосвязи движений по рысканию и крену. Так, в установившемся развороте с креном демпфер рыскания с законом управления (6.83) противодействует развороту отклонением руля направления при возникновении угловой скорости cov. Фильтрация постоянной
составляющей этой скорости законами управления (6.89) и (6.90) позволяет держать руль направления в нейтрали при совершении разворота и реагировать лишь на колебательность углового движения относительно постоянной составляющей скорости разворота.
Для дополнительного демпфирования самолета при заходе на посадку, когда скорость самолету мала и эффективность руля направления снижается, в закон управления (6.52) включается дополнительный демпфирующий сигнал, пропорциональный угловой скорости рыскания,
AS?1 = К, ^ ш, + F™. К®,, (6.91)
Т^Р+1
где Fa3n принимает значение, равное 1 при включении режима автоматического захода на посадку (АЗП) и 0 во всех остальных режимах.
Структурная схема демпфера рыскания, реализующего закон управления (6.91), представлена на рис. 6.11. Таким образом осуществляется демпфирование колебаний по рысканию с помощью системы АБСУ-154.
На малых скоростях полета требуется дополнительное демпфирование самолета по рысканию при вхождении самолета в крен и при отклонении элеронов. Тогда в закон управления (6.90) включаются дополнительные сигналы, пропорциональные углу крена и углу отклонения элеронов, пропущенные через изодромные фильтры с постоянными времени Tf и Т
А5? = кй———- ^—— ray + F3ai[ Ц 1————— у+к5з—————- , (6-92)
Тр+ 1 1 Т, р+1 TS(p+ 1 ‘
где F, aK принимает значение, равное 1 при выпуске закрылков на угол 30° и 0 при убранных закрылках.
Датчиком сигнала, пропорционального углу крена, служит гировертикаль ГВ. Датчиком сигнала, пропорционального углу отклонения элеронов, служит датчик обратной связи рулевой машины автопилота. Датчиком выпуска закрылков является концевой выключатель КВ8Ш.
Структурная схема демпфера рыскания, реализующего закон управления (6.92), представлена на рис. 6.12. Таким образом осуществляется демпфирование колебаний по рысканию с помощью системы АССУ-86.
Основной характеристикой боковой устойчивости самолета является степень путевой статической устойчивости по углу скольжения щР. Для ее увеличения и демпфирования боковых колебаний самолета в демпфере рыскания необходимо использовать сигнал, пропорциональный угловой скорости скольжения р. Однако создание датчиков такого сигнала затруднено, поэтому используют следующую упрощенную зависимость угловой скорости скольжения р от угловых скоростей рыскания и крена в горизонтальном полете с постоянным углом атаки а0 :
р = roycosa0 + caxsma0. (6.93)
Следовательно, для эффективного демпфирования колебаний самолета по углу скольжения необходимо в демпфере рыскания помимо сигнала, пропорционального угловой скорости рыскания, вводить сигнал, пропори циональный угловой скорости крена. Тогда закон управления принимает следующий вид: ‘
Д82р = Ц——— — «у + к*, ®,, (6.94)
где к! ь1 = kUisina°.
Таким образом, анализ одного из простейших средств автоматизации бокового движения самолета показывает необходимость учета взаимодействия движений рыскания и крена.
Так как сигналы с ДУС, пропорционльные угловым скоростям, содержат помехи, то для их фильтрации применяется апериодический фильтр с постоянной времени Тф = 0,1— 0,2 с.
Закон управления имеет вид,
■ T*P+l1 ^р+1
+ ————— со* j — .
Передаточный коэффициент kffl корректируется по положению закрылков (принимает большее значение при выпущенных закрылках и уменьшается при убранных).
Структурная схема демпфера рыскания, реализующего закон управления (6.95), представлена на рис. 6.13. Так осуществляется демпфирование колебаний по рысканию с помощью демпфера рыскания ДР-62.
198