Общие положения

Успешное применение СУУ в системах управления самолетов создало предпосылки к переходу на электрическое управление рулевыми приводами органов управления.

Под электрической системой дистанционного управления рулями (СДУ) обычно понимается система, в которой управление приводами рулей осуществляется по электрическим сигналам, передаваемым по проводам. Сигналы управления создаются электрическими датчиками рычагов управления летчика и в случае необходимости дополнительно также датчиками параметров движения самолета. Формирование требуемого закона управления самолетом осуществляется электронным вычислителем СДУ (см. главу 8)

[61.

В авиационной практике нашли применение несколько видов СДУ, различающиеся структурой и характером выполняемых функций.

—СДУ, являющаяся фактически аналогом механической системы управления (МСУ). Такого вида СДУ используется, например, для управления интерцепторами, при выполнении функций резервного управления в случае отказа основной системы управления, которой, в частности, может быть механическая система управления или система управления с более сложной структурой. В этой СДУ отклонение рычага управления вызывает адекватное отклонение поверхности управления. Из-за простоты структуры иногда такую СДУ называют прямой связью или “электрической палкой”.

~’ Комбинированная система управления полетом, представляющая комбинацию электродистанционной (СДУ) и механической (МСУ) систем управления. В зависимости от структуры системы управления полетом эти системы могут работать как совместно, так и поочередно. Обычно функции основного управления выполняет СДУ как система, обеспечивающая более высокие пилотажные характеристики, чем МСУ, а МСУ выполняет функции резервного управления на случай отказа основного управления. Совместное применение СДУ и МСУ позволяет реализовать разнородное резервирование, являющееся мощным средством обеспечения высокой надежности управления при различных видах отказов. Область применения такой комбинации систем ограничена возможностями МСУ в обеспечении характеристик устойчивости и управляемости самолета при отказе СДУ.

В связи с расширением использования волоконно-оптических линий связей (ВОЛС) для передачи управляющих сигналов к рулевым приводам, а также при обмене данными появляется новый перспективный вид СДУ, который получил название световой системы дистанционного управления полетом. Этот вид СДУ практически ничем не отличается по своим функциям от рассмотренной ранее СДУ за исключением использования в этой системе световых сигналов вместо электрических для управления самолетом.

Переход к СДУ был обусловлен рядом обстоятельств, основными из них были:

(1) . Опыт применения, систем СУУ показал, что электрическая резервированная систему может вполне успешно конкурировать по надежности с механической системой управления. Это было достигнуто благодаря внедрению совершенных принципов резервирования, позволивших поднять надежность электрических систем до уровня механической системы. При этом данные о надежности были подкреплены летной практикой.

(2) . При увеличении размеров самолета и возрастании числа органов управления значительно усложнилась механическая система управления. Все сложнее стало обеспечивать заданные динамические характеристики системы при наличии люфтов, упругости, инерционности и трения в проводке; для повышения надежное™ проводки необходимо было ее также резервировать, что сказалось на увеличении ее веса и ухудшении динамических и статических характеристик.

(3) . Широкая автоматизация управления самолетом, направленная на улучшение характеристик устойчивости и управляемости и повышение летно-технических данных самолета, могла быть наиболее просто реализована на основе электрической системы дистанционного управления. СДУ, в отличии от МСУ, обладает существенно большей гибкостью в формировании законов управления, лучшей динамикой, большей разрешающей способностью, что очень важно для перспективных самолетов, имеющих малые запасы статической устойчивости и/или локальную неустойчивость.

(4) . С увеличением размеров самолетов возрастает влияние изгибных деформаций конструкции самолета и температуры на характеристики механической системы. Применение СДУ позволяет существенно уменьшить влияние отмеченных факторов на характеристики управляемости самолета и устойчивость системы.

Вместе с тем СДУ целесообразно прежде всего использовать для пассажирских и транспортных самолетов крупных размеров, аэродинамические характеристики которых изменяются в широких пределах. На самолетах этого класса при использовании СДУ может быть получено уменьшение веса системы и обьемов под ее размещение.

Одним из важнейших вопросов при применении СДУ является защита ее от внешних воздействий, имеющих электромагнитную природу (разряды электростатического электричества, электромагнитные импульсы и т. д.). В целом СДУ обладает меньшей помехозащищенностью, чем механическая система. Поэтому она требует более тщательной отработки функционирования в условиях воздействия упомянутых факторов, например, на специальных стендах с использованием имитаторов источников помех. При этом для повышения помехозащищенности СДУ могут использоваться волоконно-оптические линии связи, витая проводка, экранирование, установка специальных фильтров помех и т. д.

Таким образом, после завершения перехода на НБУ настал момент замены механической связи между рычагами управления летчика и приводами органов управления на электрическую связь. Однако эта замена может быть сделана только при условии обеспечения высокой надежности СДУ по крайней мере на уровне надежности механической системы (/>< 10~9 на час полета). Любое новое техническое решение в области систем управления, выполняющее жизненно важные функции, несмотря на очевидные преимущества, требует летной апробации для подтверждения преимуществ при соблюдении мер безопасности. В связи с этим в эволюции систем существуют так называемые переходные варианты систем (или гибридные, или комбинированные), в которых вопросы обеспечения безопасности решаются путем совместного использования с новыми принципами отработанных технических рашений. Так было, например, при внедрении НБУ без перехода на НРУ, когда на определенном этапе предусматривался переход на ручное управление. Только после подтверждения высокой надежности НБУ отпала необходимость применения резервной системы

управления.

При внедрении СДУ таким переходным вариантом системы была СДУ с механической системой управления (МСУ), При совместной работе СДУ и МСУ механическая система управления может выполнять функции резервного или аварийного управления. Это во многом зависит от того, какой уровень характеристик управляемости может обеспечить * механическая система при отказе основного управления (СДУ) для данного самолета, учитывая его характеристики устойчивости и управляемости.

Под резервной системой управления понимается система управления, которая предназначена для безопасного пилотирования самолета при отказе основного управления с некоторым ухудшением характеристик управляемости и ограничением режимов полета по сравнению с основным управлением. Функционирование резервной системы управления осуществляется, как правило, на отличных от основной системы управления принципах. Например, основная система электродистанционная, резервная — механическая, либо основная система-цифровая, резервная — аналоговая.

Под аварийной системой управления понимается система управления, которая предназначена для пилотирования самолета в особых ситуациях, вызванных отказами, которые характеризуются значительными ограничениями в пилотировании самолета и изменениями в характеристиках управляемости самолета, что требует немедленного завершения полета. Обычно численно нормируемое значение вероятности такой ситуации составляет ~1Ч0“6 на час полета.

Несмотря на существенные структурные различия систем резервного и аварийного управления с основной системой управления, которые в общем приводят к различию в их характеристиках, все же во многих случаях целесообразно совместное применение этих систем для обеспечения очень высоких требований к надежности управления, которые предьявляются к пассажирским самолетам. С помощью резервной или аварийной систем осуществляется разнородное резервирование в системе управления, которое является наиболее эффективным средством обеспечения безопасности полета при отказах различного рода,’ включая наиболее опасные так называемые отказы общего типа (т. е. полный отказ какой-либо резервированной системы, например, электронной, построенной на единых физических принципах).

Основная проблема, связанная с обеспечением совместной работы основной системы управления (СДУ) с системами резервного и аварийного управления-это существенное различие в их функциональных характеристиках, которое является причиной значительного рассогласования между выходными сигналами этих систем. Это рассогласование между системами, с одной стороны, вызывает возмущения в движении самолета во время перехода с одной системы на другую, а с другой стороны, приводит к ухудшению выходных характеристик системы управления при совместном применении основной и резервной (аварийной) систем из-за их нежелательного взаимодействия друг с другом.

В авиационной практике нашли применение несколько основных схем совместной работы МСУ и СДУ.

—соединение систем по дифференциальной схеме,

—поочередная работа систем (с замещением отказавшей системы резервной),

—обьединение двух разнородных систем на основе принципа управления по усилиям,

—совместная работа систем, каждая имеющая выход на отдельные органы управления (секции).