Плавающие концевые выключатели

Балансировочное положение элеронов и руля направления во сем диапазоне эксплуатационных режимов при полете с снимет — ичной тягой почти не отличается от нейтрального. Совсем другая артина с балансировочным положением руля высоты, которое, как равило, меняется в весьма значительных пределах. Если не учиты — ать влияния веса самолета на балансировочное положение руля ысоты, то наибольшее отклонение руля вниз +6Rl будет при боль — юй скорости полета самолета и задней центровке (рис. 4.4). Наи — ольшее отклонение руля высоты вверх — 6В2 будет на малой скоро-

сти и передней центровке самолета.

Тогда диапазон изменения баланси­ровочных положений руля высоты

) = *.!+*..•

Для самолета Ил-18 диапазон возможного изменения балансиро­вочных положений руля высоты Дбв>10° (при изменении центровок в эксплуатационном диапазоне, а скоростей — от максимальной крей­серской до скоростей захода на по­садку). Если диапазон возможных отклонений руля ограничить только этими 10°, не увеличивая его на некоторую величину, потребную для стабилизации и управления самолета от автопилота в продольной плоскости то при отказе автопилота, вызывающем отклонение руля высоты вверх, на боль­ших скоростях самолет выйдет на недопустимые углы атаки и пе­регрузки.

Если диапазон отклонений руля высоты ограничен исходя из соображений безопасности, то при изменении режима полета, вызы­вающем продольную перебалансировку самолета, концевой выклю­чатель срабатывает. В таких условиях для обеспечения нормальной работы автопилота необходимо часто его переключать (выключить и после балансировки самолета вновь включить).

Для захода на посадку, когда изменения режимов происходят очень часто, подобное использование автопилота неприемлемо. Это обстоятельство привело к применению в автопилотах, используемых не только в маршрутном полете, но и при заходе на посадку, так называемых плавающих концевых выключателей. Такое назва­ние объясняется тем, что выключатель все время следит («плава­ет») за изменением балансировочного положения руля высоты.

Рассмотрим принцип действия плавающего концевого выключа­теля (рис. 4.5). Как и в обычном концевом выключателе, кулачок плавающего выключателя жестко связан с рулем высоты (выход­ным валом рулевой машинки), а контакты К и К2, в отличие от обычного выключателя, подвижны. Они смонтированы на плате, которая с помощью следящей системы (на рис. 4.5 не показана) поворачивается при изменении балансировочного положения руля высоты, как бы следя за ним.

В таком случае угол поворота кулачка, вызывающий размыка­ние контактов, выбирается исходя из величин углов отклонения руля высоты, потребных для стабилизации самолета автопилотом

1 Подробно по этому вопросу см. Белогородский С. Л. «Некоторые вопросы методики определения углов отклонения руля высоты самолета, необхо — " димых для работы продольного канала автопилота». Труды ГосНИИ ГА. Вып. 29, 1962, с. 53.

в условиях турбулентности и управления самолетом через автопилот. Эти углы, как по­казывает летная эксплуата­ция, невелики.

Важное значение играет правильный выбор скорости отработки платы. При этом руководствуются следующими соображениями. Изменение балансировочного положения руля высоты происходит мед­ленно. Практически в процессе полета наиболее быстрое изме­нение продольной балансиров­ки самолета наблюдается при выпуске механизации крыла и изменении скорости полета во время захода на посадку (этап взлета нами не рассматрива­ется). Этот режим является расчетным при выборе скоро­сти поворота платы. Очевидно, что скорость поворота должна быть не меньше скорости изме­нения балансировочного поло­жения руля высоты.

С другой стороны, эту ско­рость целесообразно сделать по возможности меньшей с тем, чтобы плата не успевала поворачиваться вслед за ру­лем при кратковременных ыстрых отклонениях руля высоты, возникающих в режимах ста- илизации и управления. Иными словами, сигнал, проходящий на ледящую систему поворота платы, необходимо пропустить через ‘ильтр низких частот с передаточной функцией типа

Учитывая, что на кулачок, жестко связанный с рулем высоты, се отклонения руля, включая кратковременные, проходят без како — о-либо преобразования, систему плавающего выключателя можно редставить следующей структурной схемой (рис. 4.6).

Сигнал отклонения руля высоты проходит на суммирующий лемент по двум цепям: по одной — без преобразования, что соот — етствует прохождению отклонений руля на кулачок, а по другой — ерез низкочастотный фильтр, что соответствует его прохождению а плату. В суммирующем элементе эти сигналы вычитаются и

Рис. 4.7. Эквивалентная струк-
турная схема плавающего кон-
цевого выключателя

разностный сигнал, пропорциональный отклонению руля высоты от балансировочного положения, поступает на нелинейный (релейный) элемент; зона нечувствительности этого элемента соответствует выбранному ограничению отклонения руля высоты. Если отклоне­ние руля высоты превышает допустимую величину, то на выходе нелинейного элемента появляется сигнал на прекращение дальней­шего отклонения.

При отключении от сумматора цепи с передаточной функцией

W[р)=—— Ї—- мы приходим к структурной схеме обычного (не-

Т р ■+■ 1

плавающего) концевого выключателя. Практически тот же эффект получается, если постоянная времени Т фильтра низких частот велика.

Рассмотренная структурная схема плавающего концевого вы­ключателя может быть заменена эквивалентной схемой (рис. 4.7).

Звено с передаточной функцией W(р)~ — обеспечивает про-

Т р

хождение только высокочастотных сигналов отклонения руля высо­ты от его балансировочного положения. Получить звенья с такими передаточными функциями можно на пассивных элементах в виде цепочек RC. Логарифмическая частотная характеристика этого звена представлена на рис. 4.8, а.

Легко реализуется звено с несколько другой характеристикой, позволяющее эффективно подавить более широкий спектр низких частот (рис. 4.8, б). Важным преимуществом такого способа реали­зации концевого выключателя является отсутствие сравнительно ненадежной следящей системы.

Теперь рассмотрим принцип действия и устройство плавающего концевого выключателя, примененного в продольном канале борто­вой системы автоматического управления БСУ-ЗП (рис. 4.9). Для выдачи сигнала, пропорционального углу отклонения руля высоты, служит датчик отклонения руля (ДОР). Он состоит из двух потен­циометров и электромагнитной муфты (ЭМ), связывающей щетки потенциометров с івьіходньїм валом ДОР, соединенным с системой управления рулем высоты. Питание на электромагнитную муфту

а) б)

Рис. 4.8. Асимптотические логарифмические частот­ные характеристики

ис. 4.9. Схема плавающего концевого выключателя рулевой машинки продоль­ного канала БСУ-ЗП

 

+ 27 в) подается при включении продольного канала автопилота, [осле его выключения происходит отпускание муфты. Одновре- енно щетки потенциометров с помощью центрирующих пружин станавливаются в среднее положение.

Сигнал постоянного тока с датчика через цепочку, состоящую з емкости С и сопротивления R1, поступает на вход релейного агнитного усилителя (РМУ), зашунтированного регулировочным опротивлением R2. Передаточная функция формирующей цепочки меет вид:

ТьР

Тьр + 1

Постоянная времени изодромного звена 7 s ^10 сек. Срабатыва — ие РМУ происходит при резком (ступенчатом) отклонении руля ысоты на угол Л6В==Ь2°. В зависимости от направления отклоне — :ия руля высоты в РМУ срабатывает определенное исполнительное еле ) или 2, замыкая цепь питания реле Р2 или РЗ. С контактов 1 еле Р2 и РЗ сигнал +27 в снимается в систему контроля и сигна — іизации, работа которой будет рассмотрена позднее. Через контак — ы 2 проходят цепи питания обмоток реле Р4 и Р5. Для их сраба- ывания необходимо, чтобы был замкнут контакт рукоятки «Спуск — одъем» и размыкающий контакт реле Р1.

Пока обмотки реле Р4 и Р5 обесточены, через их размыкаю­щие контакты проходят цепи от усилителя рулевой машинки к рабочим соленоидам. При сраба­тывании реле Р4 и Р5 соответст­вующая цепь разрывается и даль­нейшее отклонение руля высоты прекращается. С течением време­ни происходит заряд конденсато­ра С и спустя некоторое время после отклонения руля (~ 4+

+5 сек) происходит размыкание контактов РМУ. Вследствие этого происходит отпускание реле Р2 (РЗ) и Р4 (Р5). Цепи питания ра­бочих соленоидов восстанавливаются и происходит повторное от­клонение руля высоты на угол около 1,5—2,0°.

Допустим, что вследствие неисправности в автопилоте на выхо­де его усилителя появился сигнал, для компенсации которого руль высоты должен быть отклонен от балансировочного положения на угол Дбв. Если бы концевые выключатели отсутствовали, то руле­вая машинка сразу (за 0,2+0,5 сек) отклонила руль высоты на этот угол (рис. 4.10). При наличии плавающего концевого выклю­чателя движение руля имеет ступенчатый характер. Величина каж­дой «ступеньки» не превышает 2°, а ее продолжительность — 5 сек. Если не предпринять дополнительных мер, то в конце концов руль высоты отклонится на угол Д6В. Это в ряде случаев недопустимо. Поэтому в бортовой системе управления БСУ-ЗП предусмотрена совместная работа плавающего концевого выключателя со специ­альным устройством контроля резких отказов автопилота, которое отключает продольный канал автопилота после первого отклонения руля на 2°. Принцип действия подобного устройства будет рассмот­рен в дальнейшем.

Диапазон отклонений руля высоты, ограниченный концевым выключателем, обеспечивает стабилизацию движения самолета в продольной плоскости. Однако этот диапазон недостаточен для вы­полнения маневров, например для перевода самолета в режимы снижения и набора высоты. Поэтому на режимах управления само­летом с помощью автопилота предусмотрено снятие этих огра­ничений.

При повороте рукоятки «Спуск-подъем» происходит размыкание связанного с ней контакта, разрывающего цепь питания обмоток реле Р4 и Р5 (см. рис. 4.9). Вследствие этого в течение всего, вре — |мени управления рукояткой «Спуск-подъем» плавающий концевой выключатель не ограничивает отклонения руля высоты. В момент t включения режима стабилизации самолета на глиссаде (при «за- рхвате» глиссады) напряжение +27 в подается на реле времени (РВ) и реле Р1. Цепь питания обмоток реле Р4 и Р5У разомкнутая контактом реле Р1> по истечении времени задержки (5±1 сек)

восстанавливается через контакт РВ. Следовательно, в этом слу­чае плавающий концевой выключатель не ограничивает отклонений руля высоты в течение времени задержки реле РВ.

Весьма целесообразно корректировать диапазон допустимых от­клонений управляющих поверхностей в зависимости от режима полета. Применительно к плавающим концевым выключателям это означает целесообразность регулировки зоны нечувствительности нелинейного звена (см. рис. 4.6 и 4.7) по определенному закону в зависимости от скорости и высоты полета. На малых скоростях и высотах зона нечувствительности должна быть больше, а на боль­ших— меньше. Подобная корректировка зоны нечувствительности связана с определенными схемными и конструктивными трудностя­ми, поэтому пока она не применяется.