АВТОМАТИЧЕСКОЕ УЛУЧШЕНИЕ БОКОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И УПРАВЛЯЕМОСТИ

7.3.1 . Автоматы бокового управления

Устройство и работа. Демпферы крена и рыскания, автоматы боковой устойчивости снижают эффективность путевого и поперечного управления. Пилоту приходится компенсировать эти недостатки дополнительным воз­действием на штурвал и педали. Автоматы бокового управления служат для освобождения пилота от решения этой задачи.

Автоматы бокового управления (АБУ) -средетва автоматического управления, обеспечивающие улучшение путевой управляемости самолета, на всех этапах и во всех режимах полета путем отклонения руля направ­ления при воздействии пилота на педали или улучшение поперечной управляемости самолета отклонением элеронов при воздействии пилота на, штурвал.

Простейшие автоматы бокового управления реализуют следующие законы управления рулем направления и элеронами:

Л8£БУ = кх> Ахн, (7.34)

Д5*БУ = кх>Дхэ, (7.35)

где Д5*БУ, Д8^бу — автоматические отклонения от балансировочного поло­жения соответственно руля направления и элеронов автоматом бокового управле­ния; , кх — передаточные коэффициенты соответственно по отклонению педалей и штурвала, ‘ показывающие, на какой угол должны отклоняться руль направления или элероны при перемещении пилотом педалей или штурвала на 1 мм.

Обычно автоматы бокового управления объединяются с демпферами рыскания и крена. Тогда их совместные законы управления имеют сле­дующий вид:

= +кХвДхн, (7.36)

Д8*БУ = ктшх + кХэДхэ. (7.37)

Последовательное включение исполнительного устройства автомата в механическую проводку бустерной или электродистанцйонной системы управления рулем направления или элеронов позволяет суммировать

отклонения руля пилотом и автоматом.

В состав аналогового автомата бокового управления (рис. 7.13) входят датчик угловой скорости рыскания ДУС, датчик положения педалей ЦП, вычислитель В и сервопривод руля направления. Вычислитель и электрон­ная часть сервопривода образуют электронный блок автомата БА в канале руля направления. Принцип работы автомата бокового управления ана­логичен принципу работы автомата продольного управления.

Влияние автоматов бокового управления на характеристики управ­ляемости самолета. Демпферные составляющие в законах управления

автоматов бокового управления, как это было показано в предыдущей 226

главе, снижают эффективность путевого и поперечного управления, увели­чивая градиенты перемещений и усилий на педалях и баранке штурвала. Дополнительное отклонение автоматом руля направления или элеронов при воздействии пилота на педали или штурвал приводит к увеличению коэффициентов штурвала в силу того, что

Д5„ = Д5£ + Д5^у = кшнДхн + кЮу(9у + кх_Дхн = кшнДхн + к^,

Д§э = Д5§ + Д6ХБУ = кшэДхэ + к,„шх + к„ДХз = к^Д*-, + к,,©^,

+ кх ; к’ш. э= кш-э + к»,-

Такое увеличение коэффициентов штурвала компенсирует снижение демпферами градиентов перемещений и усилий, так как

(^)леу = ]-£-<^ = (хР)дР,

■^ш. н у ш. н

Хр ЯР

(pg)A6v=г^-р;,“ <-н ^=<рвда,
8? 5у

(Хз)аБУ ~ ^1, " = (Х|)дк >

(РрАБУ < к ^РдК-’

^ І1Г t Iklll 1

Таким образом, автомат бокового управления позволяет сохранить статические характеристики боковой управляемости в заданных пределах (рис. 7.14).

Демпферные части законов управления автоматов обеспечивают почти апериодический характер переходных процессов по угловым скоростям крена и рыскания. Составляющие управляемости законов управления АБУ, пропорциональные отклонению баранки штурвала Ах 3 и педалей Ахн, обеспечивают равенство установившихся значений угловых скоростей со ст и юууст значениям этих параметров без применения автоматики. Тем самым сохраняется эффективность поперечного и путевого управ­ления.

Выпуск интерцепторов на полукрыле с отклоненными вверх элеронами увеличивает эффективность поперечного управления, так как создает до­полнительный управляющий аэродинамический момент крена М^. Кроме того, канал управления интерцепторами является резервным при отказе канала управления элеронами и обеспечивает отказоустойчивость поперечного управления.

Цифроаналоговые автоматы бокового управления. Дальнейшее совер­шенствование АБУ стало возможным с применением цифроаналоговой схемотехники.

В состав автомата (рис. 7.15) входят датчики положения штурвала ДП, два датчика угловой скорости рыскания и угловой скорости крена ДУС, аналоговый блок управления БУ, цифровой вычислительный блок устой­чивости и управляемости БВУУи сервопривод руля направления.

Формирование закона управления осуществляется в аналоговом кон­туре по сигналам угловых скоростей рыскания и крена (аналоговый демпфер рыскания) и в цифровом контуре по сигналам положения баранки штурвала, а также смежных систем и датчиков. Цифровой управляющий сигнал стЦ приводится к аналоговому виду ис„ и суммируется в блоке БУ с аналоговым управляющим сигналом ист,. Управляющее воздействие А5дБУ формируется сервоприводом АБУ и суммируется с управляющим воздействием ручного контура Д8£ электродистанционной системы управ­ления по усилию на педалях.

Рис. 7.14. Переходные процессы в контуре угловой скорости крена и угла крена при ступенчатом отклонении элеронов:

а-свободный самолет; б — при включенном автомате бокового управления 228

Сигналы и разобью _ команды от темны* систем и датчихоб —

В обобщенном виде закон управления такого АБУ выглядит сле­дующим образом:

Л5£ЕУ = °к + аИ ’ <П = <С + <С, о: = о^*,

Т", Р— ЮУ . СН‘ = *4(5«я)——————- Ю* ’

Т* р + 1

(7.38)

Ш, 1 а„у = kri

Тш, р + 1

 

Составляющая закона управления по угловой скорости рыскания а?.’ обеспечивает демпфирование колебаний самолета по рысканию. Изо­дромный фильтр с постоянной времени Тй устраняет противодействие АБУ развороту самолета с постоянной угловой скоростью рыскания.

<ак

Составляющая закона управления по угловой скорости крена °н обеспечивает демпфирование и улучшение устойчивости самолета по углу скольжения. Апериодический фильтр с постоянной времени Тйі служит для фильтрации помех, содержащихся в сигнале с ДУС. При выпуске закрылков увеличивается передаточный коэффициент кш. д

Составляющая закона управления по отклонению штурвала стн 3 обеспечивает требуемые характеристики боковой управляемости. Аперио­дический фильтр с постоянной времени Тх служит для фильтрации помех, содержащихся в сигнале с ДП. Передаточный коэффициент кх корректи­руется при выпуске закрылков и при работе вычислительной системы управления полетом ВСУП в режиме совмещенного управления (рис. 7.16). Так обеспечивается улучшение устойчивости и управляемости бокового

движения с помощью системы АСУУ-96.

В

формирования управляющих сигналов в аналоговом

и цифровом контурах. Основным контуром управления является цифровой. При его отказе происходит автоматическое переключение на аналоговый автоматический контур управления элеронами и отключение управления интерцепторами.

В обобщенном виде закон управления такого АБУ следующий:

= СТ,

ст? =ст“’ +ст™’ + а +а? їл +авсуп,

°эа ^(О.^лф > “ к^СО^ф,

Ах І

aV = kXiFXj(Ax3)—————— Дхэ, ст^ = k Fa (у),

Т, ^Р + 1

СГбал = — Jp. .fr с^Г-УПл А К А. Бу? тДу / Дхэ cr*If — к F М

эц "балкибал> ^Э. бал ) > ^иин ни ‘ иц > °иц — К>гДу^’

=——- 1—— Fxa(Ax3,5закр) + FTopM(ШО, 8 ), =——- — ш,.

Тшр + 1

Составляющие закона управления по угловой скорости крена в анало­говом и цифровом контурах стл" и ст™ц обеспечивают демпфирование колебаний самолета по крену. Апериодический фильтр с постоянной времени Tffl, расположенный в ДУС, служит для фильтрации высоко­частотной помехи. .

Рис. 7.17. Функциональная схема цифроаналогового автомата бокового управления АСШУ-204

Составляющие закона управления по боковому отклонению мини­штурвала аобеспечивают требуемые характеристики боковой управ­ляемости. Апериодический фильтр с постоянной времени Тх служит для фильтрации помех, содержащихся в сигнале Лхэ. Нелинейное звено имеет зону нечувствительности при малом изменении сигнала Ахэ.

Составляющая а*г ограничивает угол крена. Нелинейное звено FAy имеет зону нечувствительности в эксплуатационном диапазоне угла крена и линейно возрастает до утла крена, выходящего из эксплуатационного диапазона.

Составляющая закона управления а°‘л обеспечивает автоматическую балансировку самолета по крену по сигналу вычислительной системы

управления полетом 6®^ при появлении статической ошибки управления. В ручном режиме управления балансировкой пилот воздействует на кнопку управления балансировкой элеронов и формирует сигнал, который определяет вид нелинейного звена F6ajI. Балансировочный сигнал про­пускается через интегрирующее звено. .

Закон управления АБУ в канале интерцепторов формируется пропор­ционально отклонению миништурвала, закрылков, углу крена. При касании самолета взлетно-посадочной полосы по сигналам обжатия шасси и уста­новки рычагов управления двигателями в положение реверса производится довыпуск интерцепторов с целью торможения самолета.

Улучшение устойчивости и управляемости бокового движения с по­мощью системы АСШУ-204 обеспечивается АБУ (рис. 7.18).