АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДЕМПФИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПО РЫСКАНИЮ

6.3.1 Демпферы рыскания

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:

(ш”’)др = ітИу+ ту (6.87)

|(т“,)др| > |т^|, (6.88)

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)

’ т<ь, Р+ 1

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

т © г т. ~ т. г. і

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: ‘

ТР

Д82р = Ц——— — «у + к*, ®,, (6.94)

Тйгр + 1

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,

д8др =————- 1——- jk…Т*,Р,

■ T*P+l1 ^р+1

+ ————— со* j — .

ТШР + 1 }

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