СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЕРТОЛЕТОВ СИКОРСКОГО

Автопилот вертолета S-58 стабилизирует углы тангажа, крена и курса на установившихся и переходных режимах полета. На режиме крейсерского полета автопилот стабилизирует дополнительно заданную барометрическую высоту полета. В специальном варианте автопилот, кроме того, стабилизирует положение вертолета относительно опущен­ной в воду гондолы гидроакустической станции поиска подводных лодок.

Для выполнения этих функций автопилот имеет четыре независимых канала: тангажа, крена, направления и высоты. Исполнительными уст­ройствами в каждом канале являются гидроусилители системы управ­ления, объединенные с электромеханическими дифференциально вклю­ченными рулевыми машинами. В путевом управлении имеется система, состоящая из гидроусилителя с рулевой машиной, пружинного меха­низма и гидравлического демпфера, с помощью которой происходит раз­мыкание обратной связи сервопривода при отклонениях дифферен­циально включенной рулевой машины, превышающих ±50% ее хода, благодаря чему происходит перемещение педалей в нужное балансиро­вочное положение.

В каналах тангажа и крена автопилота имеются компенсационные датчики, обеспечивающие центрирование дифференциально включенных рулевых машин на всех режимах полета.

Канал курса отключается при установке летчиком ног на педали управления.

Автопилот состоит из следующих агрегатов:

1) агрегат управления (блок, в котором находится гировертикаль автопилота, механизм согласования канала направления и усилители всех четырех каналов с необходимыми вспомогательными цепями) слу­жит для выработки управляющих сигналов во всех каналах автопилота;

2) пульт управления служит для включения автопилота и сигнали­зации включения. На нем имеются две кнопки-лампочки включения: одна — для каналов тангажа, крена и направления, вторая — для ка­нала высоты, соответствующие кнопки отключения, ручки центровки каналов тангажа и направления и нуль-индикатор, который может быть подключен к выходу каждого из каналов;

3) коробка сервопривода, в которой размещены выходные усилители сервопривода всех четырех каналов. Кроме того, на лицевой панели имеются выключатели поканального выключения каждого из каналов, переключатели нуль-индикатора пульта управления, проверки каналов и регулировочные потенциометры центрирования и скоростной обратной связи сервопривода. Коробка размещается в кабине летчиков, за спиной первого (правого) летчика;

4) электромеханические рулевые машины, которые крепятся на со­ответствующем гидроусилителе системы управления (и могут быть сняты при поставке вертолета без автопилота). Рулевая машина состоит из двухфазного двигателя-генератора переменного тока мощностью около 3—5 вт, на валу которого находится ходовой винт с ходовой гай­кой. Максимальное перемещение гайки соответствует 10 оборотам винта. Ходовая гайка с помощью дифференциального рычага воздейст­вует на золотник гидроусилителя. С ходовой гайкой связан потенцио­метрический датчик обратной связи;

5) компенсационные датчики тангажа и крена, представляющие со­бой индукционные датчики отклонения ручки по тангажу и крену;

6) корректор высоты, являющийся барометрическим датчиком отклонения высоты полета от заданной с электрическим выходом;

7) кнопки выключения автопилота на ручках управления, служащие для одновременного отключения всех каналов автопилота;

8) концевые выключатели на педалях, служащие для перевода ка­нала направления на режим согласования при постановке летчиком ног на педали.

Датчиком канала направления автопилота служит бортовая курсо­вая система МА-1 с сельсинным выходом.

Четыре канала автопилота (рис. 6.6) имеют иде"йтичные усили­тельные блоки УБ. Каждый усилительный блок состоит из следующих функциональных узлов: предварительный усилитель сигнала угла ПУ, предварительный усилитель сигнала угловой скорости ПС, дифферен­цирующий контур ДК, суммирующее устройство СУ и выходной усили­тель ВУ. В канале тангажа сигнал сельсина гировертикали при включе­нии автопилота через реле Pi подается на вход усилительного блока ка­нала тангажа. Там происходит усиление и дифференцирование сигнала и суммирование сигнала с его производной, причем относительная доля производной в суммарном сигнале определяется потенциометром R2. Суммарный сигнал с выхода выходного усилителя ВУ поступает на маг­нитный усилитель мощности МУ, который управляет двухфазным индук­ционным двигателем Дв в электрической рулевой машине. Сигнал дат­чика обратной связи, уровень которого регулируется потенциометром R3, складываясь с сигналом тахогенератора ТГ (гибкая обратная связь сервопривода) при включенном автопилоте через реле Р2, одновременно суммируясь с сигналами индукционных датчиков ручки ввода центровки РЦ и компенсационного датчика тангажа КДТ, подается на усилитель ПУ усилительного блока канала через потенциометр Rb Таким образом, потенциометром Ri можно регулировать обратную связь сервопривода одновременно с уровнем тахосигнала, а потенциометром R3 — только сиг­нал жесткой обратной связи.

Работа канала крена происходит аналогично, но с тем отличием, что в нем нет ручки центровки и, кроме того, сигнал компенсационного датчика КДК пропускается через звено запаздывания 33 с большой постоянной времени для предотвращения излишнего повышения эффек­тивности управления вертолета по крену.

Необходимо отметить, что каналы тангажа и крена автопилота не имеют механизмов согласования. Учет центровки вертолета в канале тангажа обеспечивается ручкой центровки, а в канале крена отсутст­вие рывка при включении автопилота обеспечивается регулировкой ней­трального положения компенсационного датчика, производимой после отладочного полета.

Канал курса при выключенном автопилоте, но включенном питании находится в режиме согласования. При этом реле Р4 разомкнуто, якорь реле Ps находится в левом (на схеме) положении, реле Р6 замкнуто и сигнал угла курса с выхода сельсина с механизма согласования подается на усилитель УМ механизма согласования, управляющий двигателем Дв-МС, который в свою очередь через редуктор поворачивает ротор сельсина С, «обнуляя» выходной сигнал. При включении канал реле Р4 замыкается, якорь реле Р5 перебрасывается вправо и реле Ре размы­кается. Если летчик хочет выполнить разворот, он ставит ноги на педали. При этом срабатывают концевые выключатели, установленные на пе­далях, что приводит к замыканию реле Ре и «обнулению» входного сигнала.

Работа канала высоты ясна из схемы. При включении канала про­исходит замыкание реле Р8 и размыкание реле Р7. Реле Р7 размыкается в связи с тем, что при стабилизации высоты нет надобности в дифферен­цировании сигнала высоты.

Агрегаты автопилота показаны на рис. 6.7.

На последующих моделях вертолетов Сикорского применена более совершенная схема автопилота. Автопилот, обеспечивая угловую ста билизацию, является частью системы автоматического управления, ре­шающей задачи стабилизации заданной траектории полета вертолета. При больших нагрузках на ометаемый диск отказ даже дифферен­циально включенного автопилота крайне нежелателен по соображе­ниям прочности лопастей. Поэтому схема предусматривает резервиро­вание датчиков и усилителей и двухкратное резервирование автопш — лотных золотников гидроусилителя с применением двух моделей сервопривода для обеспечения автоматического переключения на дуб­лирующий автопилотный золотник при отказе основного. ^

В качестве датчиков применяются датчики угловых скоростей ДУС (рис. 6.8), к сигналу которых добавляется сигнал интеграла, получае­мый с помощью корректирующих цепей КЦ — Сигналы каждого из трех ДУС подаются на каждый из трех кворум-элементов КЭ, которые яв­ляются логическими цепями. Если один из трех входных сигналов кворум-элемента отличается от двух других, он не пропускается на вы­ход. Благодаря этому при отказе любого из ДУС все три кворум-эле­мента блока датчиков будут выдавать правильные сигналы. Для сиг­нализации об отказе при этом служит схема, состоящая из трех ком­параторов (элементов сравнения) и логических схем «И» и «ИЛИ». Компаратор является устройством, которое выдает выходной сигнал

при появлении различия между двумя его входными сигналами. Схема «ИЛИ» выдает выходной сигнал при появлении любого из сигналов на ее входе. Схема «И» выдает выходной сигнал при одновременном появ­лении всех входных сигналов. Таким образом, при отказе одного ДУС два компаратора выдают сигнал и на выходе схемы «ИЛИ» появляется сигнал, используемый для оповещения летчика о первом отказе в блоке ДУС. Одновременно появляются два входных сигнала в схеме «И», однако выходного сигнала она не выдает.

Аналогичная ситуация происходит при отказе в блоке усилителей, где при любом одном отказе корректирующей цепи КЦ или усилителя У все три кворум-элемента КЭ продолжают выдавать правильные сиг­налы. Выходные сигналы кворум-элементов блока усилителей подают­ся на автопилотные золотники гидроусилителя Зол Л и Зол.2 и на две электронных модели сервопривода Ml и М2. Нормально работает один (основной) автопилотный золотник Зол Л.

Переключение гидроусилителя на работу от дублирующего золот­ника Зол.2 производится путем снятия давления с основного золотника и подачи его на дублирующий с помощью электрогидрокрана, управ­ляемого переключающим реле ПР. Выходные сигналы гидроусилителя и моделей сравниваются с помощью двух компараторов К, выходы которых подаются на схему «И» (III). При появлении разности в вы­ходных сигналах гидроусилителя и моделей срабатывают оба компа­ратора и схема «И» (III), выдающая сигнализацию об отказе серво­привода и одновременно «запитывающая» реле ПР, которое включает в работу резервный золотник Зол.2. Вместе с тем срабатывает реле Р, подключающее еще один компаратор к выходу гидроусилителя и моде­ли Ml. Нужно отметить, что выход из строя одной из моделей не влечет за собой ложного переключения золотника (при исправном сервопри­воде).

Таким образом, по этой схеме обеспечивается нормальная работа автопилота при любом одном отказе в блоке датчиков или в блоке уси­лителей или в сервоприводе и подается сигнал о месте отказа. При двух отказах в любом из упомянутых блоков система становится нера­ботоспособной и о наступлении такой ситуации летчик оповещается с помощью схемы «ИЛИ» (IV).

Комбинированный гидроусилитель, применяемый с таким автопи­лотом, как отмечалось, имеет две автопилотные головки, каждая из которых состоит из поляризованного реле и системы сопло—заслонка. По сигналам этих головок гидроусилитель работает в дифференциаль­ном режиме. Особенностью является применение механической обрат­ной связи в контуре сервопривода. Это позволяет избежать характер­ного для обычных схем комбинированных гидроусилителей последова­тельного включения автопилотного сервопривода ручного управления; здесь как ручное управление, так и отработка сигналов автопилота в дифференциальном режиме осуществляется с помощью одного и того же золотника. Отсутствие электрических датчиков обратной связи су­щественно повышает надежность сервопривода (правда с некоторым ухудшением точности).

Другой особенностью является применение режима параллельной рулевой машины. Это достигается использованием третьей автопилот­ной головки, работающей по сигналам траекторной стабилизации си­стемы автоматического управления. Головка управляет сигнальным цилиндром, соединенным с ручкой управления через находящийся в этом цилиндре пружинный триммерный механизм. Цилиндр имеет элек­трический датчик обратной связи, обеспечивающий высокую точность при траекторной стабилизации. Через эту головку осуществляется и триммирование вертолета. Схема гидроусилителя показана на рис. 6.9.