Рулевые приводы и структура их энергопитания

7.4.1. Виды самолетных рулевых приводов

Рулевой привод (РП) является одним из основных элементов автоматизированной системы управления. В первых бустерных системах управления, применявшихся на аэродинамически устойчивых самолетах, РП в основном отрабатывали входные сигналы от летчика и САУ и, соответственно, требования к характеристикам РП определялись главным образом, исходя из условий обеспечения приемлемых характеристик ручного управления и САУ. При этом автоматические системы, как правило, имели свои исполнительные устройства (сервоприводы), которые через механическую систему управления передавали сигналы управления на вход РП.

С расширением автоматизации в обеспечении характеристик устойчивости, управляемости и повышения летных данных увеличилось число автоматических систем, включая системы повышения устойчивости самолета, которые требовали все более качественную отработку сигналов, т. е. значительно ужесточились требования к динамике, точности, надежности отработки сигналов этих систем сервоприводами (СП) и РП.

Практически это отразилось на увеличении полосы частот пропускания сигналов, в повышении скоростей и углов отклонения органов управления, в уменьшении зоны нечувствительности приводов или повышении их разрешающей способности, особенно при малом уровне сигналов, в повышении требований к стабильности характеристик СП и РП, в том числе при возможных отказах в них и т. д.

При этом большой уровень нагрузок, действующий на выходные силовые элементы привода, усложнил условия функционирования РП, что сказалось на характере взаимодействия СП и РП.

Современный рулевой привод самолета целесообразно рассматривать как следящую систему, которая содержит совокупность устройств, обеспечивающих преобразование, усиление,

контроль и отработку входных управляющих сигналов в выходные сигналы в виде перемещений механических звеньев, непосредственно связанных с органом управления. Поскольку функциональные характеристики привода тесно связаны с характеристиками систем энергопитания(гидросистемой, электросистемой), то только комплексная увязка параметров привода и его систем энергопитания может обеспечить высокие характеристики.

Степень "жесткости” требований к характеристикам приводов зависит от особенностей аэродинамических компоновок самолетов, характера функциональных задач, выполняемых системами, функциональной значимости системы для безопасности полета. Наиболее жесткие требования предьявляются к приводам современных самолетов, имеющих малые запасы аэродинамической устойчивости или локальную статическую неустойчивость.

В системах управления рулями самолета применяется большое число разнообразных РП—от простых одноканальных гидромеханических приводов, управляемых по механическому входному сигналу, до сложных многоканальных приводов электродистанционных систем, управляемых по электрическим входным сигналам и насыщенных электронными элементами. Структуры этих РП существенно изменялись в процессе эволюции систем управления и требований к ним.

Ниже приведена классификация основных типов приводов, в том числе приводов, которые рассматриваются для применения в системах управления магистральных самолете» (см. таблицу).

К указанной классификации следует сделать пояснения, касающиеся используемой терминологии, которая, к сожалению, еще не вполне устоялась, и некоторых конструктивных особенностей приводов.

Гидромеханический рулевой привод (ГМРП) —это привод, который имеет механическое входное звено, управление которым осуществляется механическим перемещением соединенной с ним проводкой. Этот тип привода длительное время был основным приводом систем НБУ. Конструктивно привод выполнялся одно-, двух и трехкамерным. Однако на современных самолетах, где он еще

www. vokb-la. spb. ru — Самолёт своими руками?!

применяется, отдается предпочтение однокамерным приводам (модулям). Необходимый уровень резервирования обеспечивается установкой нескольких однокамерных приводов на поверхность управления.

Электрогидравлический рулевой привод (ЭГРП) имеет электрическое входное устройство, на которое поступает электрический управляющий сигнал. С помощью ЭГРП осуществляется непосредственное управление рулями самолета по электрическим сигналам датчиков рычагов управления летчика и автоматических систем. Для выполнения этой функции ЭГРП должен располагать достаточной мощностью для преодоления аэродинамических нагрузок.

Комплексный агрегат управления (КАУ) представляет собой конструктивное объединение в одном агрегате гидромеханического привода и электрогидравлического сервопривода. Такое объединение позволяет, в частности, сократить промежуточные механические связи между сервоприводом и РП, уменьшить вес и габариты за счет интеграции компоновки. Объединение выхода сервопривода с механическим входом в КАУ осуществляется по дифференциальной схеме. Через КАУ обычно осуществляется одновременная отработка как электрических сигналов СУУ, так и механических сигналов ручного управления Этот тип привода нашел применение на вертолетах и некоторых самолетах, имеющих ограниченную автоматизацию управления.

Комбинированный привод по своей конструктивной компоновке весьма близок приводу КАУ, но в отличие от КАУ имеет два взаимоисключающих режима работы: управление по

электрическому или по механическому сигналам. Режим электрического управления используется для отработки сигналов САУ. При этом проводка управления, связанная с комбинированным приводом, перемещается во время работы САУ. Переход с одного режима на другой производится с помощью электрогидравлического переключателя режимов. Подобный тип привода, наряду с функциями рулевого привода (DC-10), часто используется для выполнения функций. вспомогательного привода (уменьшения трения) и

исполнительного привода САУ (В747).

Гидравлический следящий привод с дроссельным регулированием является самым распространенным приводом, испбльзуемым в системах управления самолетов. У дроссельного привода изменение объема рабочей жидкости в полостях гидродвигателя( цилиндра, гидромотора,…) осуществляется изменением давления рабочей жидкости.

В гидравлическом следящем приводе с объемным регулированием изменение скорости гидродвигателя (гидроцилиндра) производится изменением рабочих объемов гидродвигателя (гидроцилиндра, гидромотора…) или источника гидроэнергии (насоса). Этот привод пока не получил широкого распространения в системах управления ввиду его более высокой сложности, большего веса и габаритов по сравнению с дроссельным приводом. Однако этот привод обладает более высоким КПД, что дает возможность уменьшить энергопотребление системой управления. В связи с этим в последнее время существенно возрос интерес к этому приводу. Более подробно особенности привода с объемным регулированием рассмотрены ниже.

Под автономным рулевым приводом (АРП) обычно понимается привод, имеющий изолированный от других потребителей источник питания. Такие приводы в системах управления самолетов применяются редко. Чаще под автономным рулевым приводом понимается привод, который содержит внутри себя автономную гидросистему, но питание электродвигателя насоса этой гидросистемы производится от централизованной силовой системы электроснабжения.

Привод с централизованным питанием это привод, питание которого производится от централизованных бортовых гидросистем или электросистем. Централизованное питание наиболее распространенный вид питания на современных самолетах.