АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ МАНЕВРЕННОЙ НАГРУЗКОЙ КРЫЛА И ДЕМПФИРОВАНИЕ АЭРОУПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ САМОЛЕТА

Принцип действия автоматов управления маневренной нагрузкой крыла.

Решающее значение при нагрузке крыла имеет изгибающий момент,: возникающий при вертикальном маневре самолета. Уменьшение изги­бающего момента и снижение нагрузки на крыло с помощью автоматики производится путем смещения центра давления к фюзеляжу (рис. 8.6). При обычном управлении самолетом центры давления (ЦД) каждого крыла находятся на значительном расстоянии от фюзеляжа. Поэтому при верти-. кальном маневре кривая нагрузки на крыло имеет выпуклый эллиптический вид. .

Требуемое изменение формы кривой аэродинамической нагрузки крыла ; осуществляется с помощью его органов механизации. Для этой цели могут быть использованы две пары симметрично отклоняемых внутренних и внешних элеронов. Вместо внутренних элеронов могут также исполь­зоваться внутренние секции закрылков. Тогда при вертикальном маневре внешние элероны отклоняются симметрично вверх и уменьшают подъем­ную силу, а следовательно, и нагрузку на близкой к концевой части крыла. Внутренние элероны и закрылки отклоняются симметрично вниз и увеличи­вают подъемную силу, а значит, и нагрузку на близкой к корневой части крыла.

Центры давления каждого крыла смещаются к фюзеляжу и форма кривой аэродинамической нагрузки крыла принимает вогнуто-выпуклый вид. Это позволяет снизить требования к прочности конструкции крыла,

Рис. 8.6. Распределение нагрузки на крыло при обычном управле­нии (1) и при управлении манев­ренной нагрузкой (2)

определяемые нормальными перегрузками при маневре. Для решения этой задачи предназначены автоматы управления маневренной нагрузкой крыла.

Автомат управления маневренной нагрузкой крыла (А УН) — средство автоматического управления, обеспечивающее перераспределение нагрузок на крыло при маневре самолета путем симметричного отклонения органов управления маневренной нагрузкой (например, внутренних и внешних элеронов) при возникновении избыточной нормальной перегрузки.

Простейший автомат управления маневренной нагрузкой крыла реали­зует следующие законы управления внутренними и внешними элеронами:

Д6*™=к5— Дпу, (8.29)

■Д5£її„= — к^—Дп,, (8.30)

где Д8* вит > Д5э. в?ш~ автоматическое отклонение соответственно внутренних и внеш­них элеронов автоматом управления маневренной нагрузкой крыла из нейтрального положения; к„’ “т, кпэ ”“-передаточные коэффициенты по избыточной нормальной перегрузке соответственно в канале внутренних и внешних элеронов.

Так как непосредственное управление подъемной силой для разгрузки крыла не должно ухудшать характеристик продольной управляемости самолета, сохранение обычного процесса нарастания нормальной пере­грузки в ответ на отклонение колонки штурвала является обязательным. Поэтому автомат управления маневренной нагрузкой крыла обычно комп — лексируется с автоматом продольного управления. Этим достигается со­гласованное действие руля высоты и органов механизации, обеспечиваю­щих перераспределение нагрузки по размаху крыла. При этом освобож­даются внутренние элероны для решения задач бокового управления. Закон управления внешними секциями элеронов принимает вид

Д§э. внш= -кДхв — к*;“"Дпу, (8.31)

где к5“ш — передаточный коэффициент по отклонению колонки штурвала в канале внешних элеронов.

Автомат управления маневренной нагрузкой крыла (рис. 8.7) содержит датчик положения колонки штурвала ЦП, датчик избыточной нормальной перегрузки ДЛУ, вычислительный блок устойчивости и управляемости БВУУ, сервопривод рулей высоты из состава автомата продольного управления СТ75В и сервопривод внешних секций элеронов С775эвнш.

При отклонении колонки штурвала в сторону положительного прира­щения перегрузки датчиком ДП формируется сигнал иДх, пропорциональ­ный смещению колонки штурвала относительно балансировочного поло­жения, соответствующего перегрузке пу =1. Вычислитель БВУУ форми­рует управляющий сигнал и5 на сервопривод внешних элеронов, ко­торый отклоняет их задней кромкой вверх, создавая отрицательную подъ­емную силу на конце крыла. Одновременно автоматом продольного управления отклоняется руль высоты, вызывающий изменение угла атаки на увеличение общей подъемной силы. Отклонение внешних элеронов создает пару сил и не мешает каналу руля высоты. При этом суммарная

263

т

Рис. 8.7. Функциональная схема автомата управления маневренной нагрузкой крыла

 

подъемная сила зависит лишь от утла атаки. Уменьшение подъемной силы вследствие симметричного отклонения элеронов компенсируется соответст­вующим увеличением отклонения руля высоты и угла атаки.

Отрицательная обратная связь по перегрузке обеспечивает формиро­вание управляющего сигнала и5 пропорционально сигналу un с датчика ДЛУ. Чем больше положительное приращение перегрузки, тем больше отклонение задней кромки внешних элеронов вверх. При этом положи­тельная обратная связь в канале руля высоты позволяет восполнить потерю в подъемной силе путем увеличения угла атаки.

По сигналу Дхв устанавливается изодромный фильтр, с помощью которого от колонки к элеронам регулируется начальная фаза маневра:

Тогда при продолжительном отклонении колонки штурвала автомат реагирует лишь на изменение перегрузки.

Рис. 8.8. Изгибные колебания крыла: «“1-й тон крыла; 6-2-й тон крыла ————————————————- >

о:

Рис. 8.9. Изгибные колебания фюзеляжа: а — 1-й тон фюзеляжа; б-2-й тон фюзеляжа; в-3-й тон фюзеляжа

Управление маневренной нагрузкой крыла лишь при наличии избыточ­ных нормальных перегрузок позволяет сохранить требуемое эллиптическое распределение подъемной силы по размаху крыла на крейсерском режиме полета, когда ny = 1. .

Принцип действия автоматов подавления аэроупругих колебаний фюзе­ляжа. Самолету как упругому телу свойственны собственные формы и частоты упругих колебаний. Наиболее существенны изгибные колебания фюзеляжа в вертикальной плоскости (рис. 8.8). Сочетание формы и частоты собственных колебаний фюзеляжа называют тонами фюзеляжа. Аэро­упругие колебания фюзеляжа вызываются как собственным движением самолета, так и внешними возмущениями. Наиболее существенно влияние ветровых воздействий. Доля упругих колебаний в создании вредных нор­мальных перегрузок растет с увеличением массы самолета, так как неиз­бежно уменьшается жесткость конструкции. Силовые эффекты, сопутст­вующие полету в турбулентной атмосфере, оказывают отрицательное физиологическое влияние на экипаж, пассажиров, являются причиной усталостных повреждений и даже разрушений конструкции. Поэтому перед автоматикой ставится задача снизить вредное воздействие аэроупругих колебаний фюзеляжа (рис. 8.9).

Автомат подавления (демпфирования) аэроупругих колебаний фюзеляжа (А ПА К) — средствоавтоматического управления, обеспечивающее уменьше­ние амплитуды аэроупругих колебаний конструкции самолета путем сим­метричного отклонения органов управления аэроупругими колебаниями (например, внешних элеронов или органов непосредственного управления подъемной силой) при возникновении разности между избыточной нор­мальной перегрузкой, обусловленной движением самолета как твердого тела, и избыточной перегрузкой упругого самолета.

Простейший автомат подавления аэроупругих колебаний фюзеляжа реализует следующий закон управления внешними элеронами:

лСГ — -4г (Ап, — ЛпГ Ь (8.33)

А <,АПАК

где Доэ внш — отклонение внешних элеронов автоматом подавления аэроупругих колебаний фюзеляжа из нейтрального положения; Лпу-избыточная нормальная перегрузка в центре масс самолета; Дп*пр-избыточная нормальная перегрузка упругого самолета в точке приложения управляющей силы органа управления аэроупругими колебаниями; к — пере даточный коэффициент по разности избы­точных нормальных перегрузок в канале внешних элеронов.

Функциональные схемы цифроаналогового автомата подавления аэро­упругих колебаний аналогичны функциональным схемам АНУПС и АНУБС.

РАЗДЕЛ III