ОДНОВИНТОВЫХ ВЕРТОЛЕТОВ

1. КОНСТРУКЦИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОВОДКИ

Наибольшее распространение для одновинтовых вертолетов полу­чили следующие типы схем управления.

Схема управления, показанная на рис. 4. 1, типична для отечествен­ных вертолетов. Характерным здесь является размещение гидроусили­телей управления несущим винтом непосредственно перед автоматом перекоса. При этом протяженность силовой части цепи управления стала минимальной.

Гидроусилители, как правило, установлены на картере главного редуктора, в результате чего простыми средствами обеспечивается большая жесткость их установки, которая необходима для исключения автоколебаний управления.

Гидроусилитель в цепи управления хвостовым винтом обычно раз­мещен в редукторном отсеке, где имеется больше возможности обеспе­чить его жесткое крепление. При этом протяженность проводки от гид­роусилителя до хвостового винта довольно большая. Эта часть проводки обычно выполняется тросовой и с большими ходами. Тросовая проводка, как правило, дублирована, что повышает надежность управления и жесткость проводки.

Рулевые машины автопилота здесь встроены непосредственно в гидроусилители, представляя вместе с ними единый агрегат. Рулевые машины включены в цепь управления по дифференциальной схеме, что позволяет летчику управлять вертолетом одновременно с включенным автопилотом.

Схема управления, приведенная на рис. 4.2 и 4.3, принята на вер­толете Сикорского S-58. Характерной особенностью этой схемы является способ установки гидроусилителей 3 (см. рис. 4.2) основной гидроси­стемы, а также наличие второй группы вспомогательных гидроусилите­лей 2, скомпонованных совместно с электрическими рулевыми машинами автопилота. Рассмотрим эту схему более подробно.

В системе управления несущим винтом три гидроусилителя 3, уста­новленные на главном редукторе, работают совместно при управлении общим шагом. Два из них работают совместно в поперечном управле­нии, а в продольном управлении работает только один гидроусилитель.

Гидроусилители в этой системе имеют увеличенный рабочий ход силовых штоков, а в проводку управления введено довольно сложное кинематическое устройство 1, обеспечивающее от дифференциальных качалок раздельное управление циклическим и общим шагом несущего винта.

/ педали; 2—ручка управления; 3- рычаг «шаг—газ»; 4—муфта управления загрузочными меха­низмами; 5 — загрузочный механизм ручки управления; 6—рулевая машина КАУ-ЗОБ; 7—механизм ограничения отклонения рычага «шаг—газ»; 8—рычаги подачи топлива в двигатели; 9—гидроуси- г,™^Ь путевого Управления РП-28ЛХ; 10— гидроусилитель поперечного управления РП-28П; 11— 0^Р°^илитель управления общим шагом РП-28УШ; 12—гидроусилитель продольного управления ’ 1 винтовой механизм управления стабилизатором; 14—шестеренчатый мультипликатор увравлениЯ;,/5-"тросы управления стабилизатором; /6-^гросы путевого управления — 17— гидравлический демпфер путевого управления; 18—тяги продольного и поперечного управления;

19—роликовые направляющие

Последовательно с указанными гидроусилителями в цепи управле­ния установлены еще три гидроусилителя, работающие от вспомогатель­ной гидросистемы. Они смонтированы в единый блок вместе с электри-

Рис. 4. 2. Управление несущим винтом вертолета S-58: /—дифференциальное кинематическое устройство; 2—блок вспомогательных гидроусилителей и электрических рулевых машин автопилота; 3— гидроусилители основной системы; 4— рычаг «шаг — газ»; 5—ручка управления; 6—пружинный механизм ручки управления; 7—муфта управления за­грузочным механизмом

ческими рулевыми машинами, через которые в систему управления включен автопилот по дифференциальной схеме.

При перемещении тяги 1 (см. рис. 4.3) управления общим шагом движение штока вспомогательного гидроусилителя 4 через систему дифференциальных рычагов передается на все три основных гидроуси — лнтеля, одновременно срабатывающих на увеличение или уменьшение общего шага несущего винта.

При работе поперечного управления тяга 2 через гидроусилитель 5 и систему качалок перемещает один из основных гидроусилителей вверх,

Рис. 4.3. Кинематическая схема работы гидроусилителей управления несущим винтом вертолета SJ58:

I, 2, 3—тяги соответственно от рычага общего шага, попереч-
ного и продольного управлений; 4, 5, 6—гидроусилители общего
шага, поперечного и продольного управлений вспомогательной
гидросистемы; 7—гидроусилители основной гидросистемы

а другой вниз, отклоняя тем самым автомат перекоса в поперечном направлении.

При продольном управлении тяга 3 через гидроусилитель 6 и си­стему качалок передает движение на один из силовых гидроусилителей, отклоняя тем самым автомат перекоса в продольном управлении. Штоки силовых гидроусилителей 7 подсоединены к кольцу автомата перекоса в точках, расположенных на взаимно перпендикулярных осях, поверну­тых относительно осей вертолета на угол опережения фуПр.

Такая кинематическая схема выгодно отличается тем, что измене­ние общего шага не вызывает нежелательного наклона автомата пере­коса, как это имеет место в первой схеме. Вместе с тем появляется воз­можность сравнительно просто ввести нужные зависимости отклонения автомата перекоса от общего шага, помогающие изменить в желаемую сторону балансировочные кривые вертолета. Так, в частности, на вер-

Рис. 4.4. Схема управления легкого вертолета: педали; 2—ручка управления; 3—рычаг управлення общим шагом; 4—чриммерные механизмы с загрузочными пружинами; 5—управление перенастройкой оборотов несущего винта; 6—управле­ние тормозом несущего винта; 7—гидроусилители; 8—ползун автомата перекоса; 9—кольцо автомата перекоса

толете S-58 одновременно с увеличением общего шага происходит откло­нение автомата перекоса от себя и влево. В результате этого баланси­ровочная зависимость продольного положения ручки управления по ско­рости полета приближается к линейной, а в поперечном направлении кривая балансировочного положения ручки управления практически не имеет наклона. Это существенно улучшает работу автопилота на верто­лете (см. разд. 6, гл. V). В то же время наличие в управлении одинна­дцати рулевых агрегатов (семь гидроусилителей и четыре электрические машины), а также большого количества шарниров усложняет конструк­цию и эксплуатацию, создает лишние возможности образования люфтов в цепи управления.

Система путевого управления вертолета S-58 представляет интерес с точки зрения включения в нее автопилота и описана в разделе гидро­усилителей.

Схема управления легкого вертолета приведена на рис. 4.4.

Монтаж проводки управления из кабины по каркасу фонаря в ряде случаев облегчает компоновку фюзеляжа и позволяет иметь более про­сторную кабину [28].

Конструктивное оформление объединенного управления двигате­лями и системой «шаг—газ» вертолета Ми-6, оборудованного двумя газотурбинными двигателями со свободной турбиной, показано на рис. 4.5. При управлении рычагом 1 «шаг—газ», кроме изменения

Рис. 4. 5. Система управления общим шагом и двигателями вертолета Ми-6 с автопило­том АП-34Б: /—рычаг «шаг—газ>’ ; 2—рычаги раздельного управления двигателями; 3—рулевая машина; диф­ференциальные рычаги; 5—пружинная тяга; 6—электромагнитная муфта; 7—концевые зыключатели; ° рычаги управления двигателями; 9—гидроусилитель общего шага; 10—рычаг общего шага

общего шага несущего винта, изменяется и режим работы двигателей. Кроме этого, имеется возможность путем поворота рукоятки коррекции газа и^рычагов 2 раздельного управления изменять режим работы дви­гателей без именения шага несущего винта. В эту систему ручного управления двигателями включена рулевая машина 3 типа КАУ-30Б, работающая помимо ручного управления также и от сигналов электрон-

ного автомата оборотов как раздвижная тяга[29]. В целях увеличения безопасности системы рулевая машина работает от автомата оборотов в ограниченных пределах (порядка 40—50% его полного хода). Как следствие этого, на ряде переходных режимов полета, когда «раздвиж­ная тяга» встает на упор, летчику приходится посредством рукоятки коррекции газа вмешиваться в управление двигателями, устанавливая «раздвижную тягу» в среднее положение. Делается это в соответствии с показанием индикатора положения раздвижки довольно редко и лет­чика не затрудняет.

В автомате оборотов имеется потенциометрический задатчик оборо­тов несущего винта, позволяющий в ограниченных пределах менять в полете настройку постоянных оборотов.

Устройство, состоящее из электромагнитной муфты 6 и пружинной тяги 5, обеспечивает автоматическое «затяжеление» ручки общего шага в случае, когда двигателям задан режим максимальной мощности. Это предотвращает чрезмерное увеличение общего шага несущего винта и падение его оборотов ниже допустимых и достигается при помощи кон­цевых выключателей 7, выдающих сигнал, когда рычаги подачи топ­лива 8 поворачиваются в положение, соответствующее режиму макси­мальной мощности. Сигнал от концевых выключателей включает элек­тромагнитную тормозную муфту 6 и тем самым препятствует дальней­шему перемещению рычага «шаг—газ» вверх. Перемещение же его вниз обеспечивается силой сжатия пружинной тяги 5. В случае необхо­димости летчик может пересилить электромагнитную муфту 6, приложив к ручке «шаг—газ» усилие 10—15 кГ. Точность поддержания заданных оборотов несущего винта около 0,5—1% обеспечивается автоматом оборотов.

На рис. 4. 6 приведена схема системы управления силовой установ­кой американского вертолета Вертол ХН-16 с двумя одновальными дви-

Рис. 4. 6. Система управления двигателями вертолета Вертол ХН-16: /—рычаг общего шага; 2—кулачок связи «шаг—газ»; В—рычаги раздельного управления дви­гателями; 4—самотормозящийся механизм; 5—пружинные тяги; 6 самогормозящиися меха­низм; 7—сервопривод; В—’топливный регулятор двигателя № 2; 9—рычаг останова; 10 топлив­ный регулятор двигателя ЛЪ 1; 11—рычаг газа; /2—сервопривод; _ 13—‘стопор регулятора; 14 ре­гулятор оборотов; /5—привод настройки регулятора оборотов; 16—ручка настройки регулятора оборотов

гателями.^ Двигатель имеет два рычага управления: рычаг останова, служащий для запуска и останова двигателя, и рычаг подачи топлива, положение которого определяет мощность на валу. Положение топлив­ного рычага каждого двигателя зависит от положения рычагов раздель­ного управления в кабине летчика. Одновременно топливные рычаги обоих двигателей перемещаются при повороте рукоятки коррекции и при перемещении рычага общего шага, причем зависимость положения топливных рычагов от положения рычага общего шага определяется профилем специального кулачка 2. Рычагами раздельного управления осуществляется запуск и останов двигателей путем воздействия на ры­чаги останова двигателей. Кроме того, этими рычагами может устра­няться разнорежимность работы двигателей.

На топливные рычаги, кроме рычагов раздельного управления, общего шага и коррекции, воздействует также регулятор оборотов несу­щих винтов, имеющий два синхронно связанных электрических серво­привода. Эти сервоприводы дифференциально включены в механическую проводку и могут изменять положение топливных рычагов в ограничен­ных пределах. В кабине летчика установлен рычаг управления приводом изменения настройки регулятора, с помощью которого можно дистан­ционно устанавливать любые стабилизируемые обороты (в определенных пределах). Рассматриваемая система содержит три самотормозящихся механизма (в которых положение выходного рычага изменяется только при перемещении входного рычага и не зависит от усилия на выходном рычаге) и две пружинные тяги. Точность поддержания оборотов этой системой составляет около 2% [54].

На рис. 4.7 показана схема системы управления двигателями вер­толета Вертол СН-47 «Чинук» с двумя двигателями со свободной тур­биной. Двигатель имеет трехпозиционный рычаг останова 3 с положе­ниями: «Стоп», «Малый газ» и «Полет». Запуск двигателя производится при положении «Малый газ». Перед взлетом рычаг должен быть пере­веден в положение «Полет». Второй рычаг 4 управления двигателем из­меняет настройку встроенного в двигатель регулятора оборотов свобод­ной турбины. Этот регулятор имеет статический закон регулирования с очень низким передаточным числом, обусловленным требованиями устойчивости системы при работе на всех эксплуатационных режимах. Из-за малого передаточного числа двигатель с регулятором имеет большую статическую ошибку по оборотам при изменении режимов полета, доходящую до 6—10%. В кабине летчиков имеются рычаги 1 раздельного управления для обоих двигателей. Каждый рычаг имеет три положения: «Стоп», «Запуск» и «Полет» и связан с соответствующим рычагом останова на двигателе электрической дистанционной передачей.

При переводе рычага в положение «Малый газ» одновременно вклю­чается система запуска двигателя. Для предупреждения запуска при заторможенных несущих винтах служит электрическая блокировка от концевого выключателя на тормозе трансмиссии.

На рычаге общего шага 10 установлены два нажимных выключа­теля изменения заданных оборотов: с помощью левого можно одновре­менно изменять настройку обоих двигателей, с помощью правого — на­стройку одного из двигателей для устранения разнорежимности. Пере­ключатель на рычаге общего шага включает электродвигатель с уста­новленным на его валу потенциометром. Этот потенциометр входит в мостовую схему вместе с потенциометром обратной связи привода рычага настройки регулятора оборотов и потенциометром 7, соединен­ным с рычагом общего шага, называемым компенсатором статической сшибки. Выход мостовой схемы усиливается транзисторным усилителем и подается на вход электродвигателя привода 5 рычага настройки регу­лятора оборотов.

При нажатии переключателя настройки вперед или назад происхо­дит увеличение или уменьшение стабилизируемых оборотов. При увели­чении общего шага потенциометр компенсации настраивает двигатели

* рис. 4.7. Схема системы управления двигателями вертолета Вертол СН-47 «Чинук»:

]—рычаги раздельного управления; 2—привод рычага останова; 3 рычаг останова; 4— рычаг настройки регулятора оборотов; 5—привод рычага на­стройки ’регулятора оборотов; б—потенциометр обратной связи; 7—потенцио­метр компенсатора статической ошибки; 8—’нажимной выключатель настройки обоих двигателей; 9—нажимной выключатель настройки двигателя № 1; 10— рычаг общего шага; Т—тормоз несущих винтов; Зап.^система запуска дви­гателей Я* 1 и № 2; П—потенциометр с приводом от электродвигателя;

" МУ—мостовая схема и усилитель

на более высокие обороты, благодаря чему уменьшается статическая ошибка системы. Для обеспечения надежности дистанционного электро­привода рычагов останова двигателей его питание осуществляется от автономной аккумуляторной батареи.