АВТОМАТИЧЕСКОЕ ТРИММИРОВАНИЕ

Некоторые общие сведения об усилиях на органах
управления в установившемся полете

Для управления самолетом в полете необходимо отклонять его управляющие поверхности: элероны и рули высоты и направления. На отклоненную поверхность действует аэродинамическая сила, создающая относительно оси вращения (шарнира) этой поверхно­сти момент. Под действием этого момента, получившего название шарнирного, отклоненная поверхность стремится вернуться к по­ложению, при котором шарнирный момент становится равным ну­лю. Чтобы удержать управляющую поверхность в отклоненном положении, летчику необходимо прикладывать усилие к соответ­ствующему рычагу управления: штурвалу [23] и педалям.

где /Нщ в — безразмерный коэффициент шарнирного момента;

Зр. в — площадь руля высоты; bр. п — хорда руля высоты;

k — коэффициент торможения скорости у оперения.

Величина и направление действия шарнирного момента опреде­ляются величиной подъемной силы Ур. в и точкой ее приложения относительно оси вращения руля высоты. В свою очередь величина и точка приложения подъемной силы зависят от угла атаки гори­зонтального оперения аг.0 и угла отклонения руля высоты бв (рис. 3.104). Поэтому коэффициент тШв является функцией угла откло­нения руля высоты 6в и угла атаки горизонтального оперения аг.0

где т ‘•°=————

ш <Ь,-.о

Рис. 3.104. Изменение величины и точки приложения подъемной силы руля высоты в зависимости: 7 — от угла атаки горизонтального оперения аг. о; б — угла отклонения руля ВЫСОТЫ 6 в

 

дтш

дЬ

Величина коэффициента оказывает первостепенное влияние Ета величину усилий, которые летчик должен прикладывать к штур­валу. С помощью различных конструктивных мероприятий удается получить приемлемые с точки зрения управляемости самолета зна­чения этого коэффициента х.

В установившемся полете в соответствии с уравнением (1.11) гумма моментов, действующих в продольной плоскости вокруг осп Ог, равна нулю. Руль высоты занимает вполне определенное для данного режима полета положение. Угол отклонения руля высоты, необходимый для продольной балансировки самолета в установив­шемся полете (М, = 0), называется балансировочным у г л о м.

При изменении скорости и высоты полета, веса и центровки са­молета и в некоторых других случаях продольная балансировка самолета нарушается. Чтобы восстановить ее на новом режиме, не­обходимо соответственно отклонить руль высоты. Для удержания руля высоты в новом балансировочном положении летчику необ­ходимо прикладывать к штурвалу некоторое постоянное усилие. Иногда при изменении режима полета потребные для балансиров­ки усилия могут достигать недопустимо больших значений. Вместе с тем, как показывает летная практика, даже небольшие постоян­ные усилия, длительно прикладываемые к штурвалу, сильно услож-

1 Рассмотрение ведется применительно к системам управления без необрати­мых гидроусилителей (бустеров).

няют пилотирование самоле­та и утомляют летчика. Для снятия такого рода усилий применяют триммеры и пе­редвижные стабилизаторы.

Триммер представляет собой вспомогательную по­верхность (маленький руль), устанавливаемую в задней части руля высоты (рис.

.3.105).

Управление триммером осуществляется летчиком с помощью штурвальчика, связанного с триммером механической передачей, или с помощью специального электромеханизма, включаемого на­жатием переключателя.

При отклонении триммера подъемная сила горизонтального опе­рения практически не меняется, поскольку площадь триммера со­ставляет менее 10% площади руля. Вместе с тем, благодаря тому что триммер расположен на большом расстоянии от оси вращения руля высоты, момент, создаваемый триммером относительно этой оси, получается весьма значительным.

Влияние этого момента на шарнирный момент учитывается в уравнении для коэффициента шарнирного момента

дт

‘Ї. где тшв ==:

1 дгв

•; Та — угол отклонения триммера.

Подставив значение пгт — из (3.177) в (3.175) и учитывая (3.174), і получим зависимость для определения величины усилия на штур­вале

(<ГЧ,, + /«.Н+ А ■»*

Допустим, что на некотором установившемся режиме, характе­ризуемом параметрами ar.0l и бВі, летчик путем отклонения трим­мера на угол тВ1 снял усилия со штурвала или, иначе говоря, от­балансировал самолет по усилию. Затем самолет был переведен на другой установившийся режим с параметрами аг.0з и бВ2. Для ба­лансировки по усилию РБ^0 на этом режиме триммер был откло­нен на угол тЕі. Условие балансировки по усилию может быть вы­полнено только в том случае, если шШ[! =0. Имея в виду, что в

j первом приближении коэффициенты П1^ И /Пш’* являются

юстоянными величинами, легко определить приращение Дтв = тВ2 — — тВ| как функцию приращений Лаг. о = аґ. о2 — 2r. Ql и Д&в = 6В2 — oRу.

^шГ-0А5г.0 + т^Лйв

Дтв=——————— :————- •

^шВ

Взяв производные по времени от обеих частей этого равенства, ложно определить необходимую для балансировки скорость откло — ієния триммера:

де с*—производная коэффициента подъемной силы по углу атаки;

D — коэффициент, характеризующий скос потока от крыла; ао — угол атаки, при котором су — 0; ф — угол установки оперения;

Еф — скос потока от фюзеляжа;

ш2об г, о — коэффициент продольного момента самолета без горизонталь­ного оперения;

т— производная коэффициента момента;

/гв— коэффициент эффективности руля высоты;

С Ц о о

mzJ — мера продольной устойчивости по перегрузке; mZp—коэффициент продольного момента силы тяги.

Большинство из этих параметров являются или могут считаться величинами постоянными. К переменным величинам относятся су, п, mZo6.г. о и mZp. Они меняются при изменении скорости полета, зеса, центровки самолета и конфигурации самолета, тяги двигате­лей и др. Поэтому необходимая скорость отклонения триммера оп­ределяется быстротой изменения указанных характеристик.

На режимах маршрутного полета конфигурация самолета, как травило, не меняется. Если самолет летит с постоянной скоростью, го балансировка самолета нарушается главным образом вследствие выгорания топлива. При этом уменьшается вес самолета и меняет* :я его центровка, а значит, меняются величины су и тс/. Аналогич­но обстоит дело и при сбросе груза. На легких самолетах заметное изменение центровки и, следовательно, величины тс% может вы­звать переход пассажиров с одного места на другое.

На-режимах взлета и посадки изменения полетного. веса самоле­та оказываются несущественными ввиду их кратковременности.

Вместе с тем на этих режимах значительно меняются скорости са­молета. Соответственно меняется величина су. Вследствие измене­ния конфигурации самолета меняются величины тсгу и mZuб. г.0- Если ось двигателя, вдоль которой направлена его тяга, лежит вы­ше или ниже ц. т. самолета, изменение тяги двигателей приводит к изменению величины тХр. Как показывает опыт летной эксплуата­ции, наибольшие скорости перебалансировки самолета имеют мес­то на режимах взлета и посадки.

Выше мы довольно подробно познакомились с продольной ба­лансировкой самолета по усилию путем отклонения триммеров. Уменьшение усилий на штурвале может быть также достигнуто путем отклонения стабилизатора. В этом случае изменяются угол атаки горизонтального оперения аг.0 и угол отклонения руля высо­ты 6В (происходит нагружение стабилизатора и разгрузка руля высоты). В соответствии с (3.176 и 3.177) это приводит к изменению тШв. По ряду причин такой метод балансировки в настоящее время применяется ограниченно.