ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА ВЕРТОЛЕТАХ-КРАНАХ
Если обычные перевозки крупногабаритных грузов без особых затруднений осуществляются вертолетами посредством наружной подвески, то для специальных монтажно-строительных работ потребовался вертолет-кран. Для того чтобы летчик мог видеть переносимый на внешней подвеске груз и место его опускания, на таких вертолетах установлена подвесная кабина (рис. 2.11).
В подвесной кабине имеется дополнительное управление, которым пользуется во время операции по монтажным работам один из летчиков (км может быть командир вертолета или второй пилот), называемый летчиком-оператором. Летчик-оператор спускается в подвесную кабину через специальный люк, сидит лицом к хвосту вертолета и через прозрачный пол видит транспортируемый груз и место для его установки. Пилотирование вертолета-крана в полете к месту производимых монтажностроительных работ и обратно осуществляется летчиком из верхней (нормальной) кабины. При работе вертолета на небольшой высоте с применением наружной подвески в работу вступает летчик-оператор.
|
Рис. 2. 11. Вертолет-кран с грузом на внешней подвеске |
Необычное расположение летчика и рычагов управления в подвесной кабине относительно нормального направления полета вертолета (полет хвостом вперед) накладывают некоторые специфические требования к проектированию системы управления. Это управление в подвесной кабине состоит из управления циклическим шагом несущего винта, шагом хвостового винта и управления общим шагом несущего винта. Все эти виды управления связаны с основным управлением в верхней кабине. Такие виды управления, как раздельное управление газом двигателей, управление тормозом несущего винта, управление остановом двигателя и управление пожарным краном летчику-оператору не нужны и в подвесной кабине не устанавливаются.
Для облегчения пилотирования на таком вертолете обязательно должен быть установлен автопилот и стабилизатор оборотов несущего винта.
Включение автопилота в систему управления должно быть осуществлено по дифференциальной схеме с тем, чтобы летчик мог работать одновременно с ним (см. гл. III). При выполнении этого условия автопилот будет парировать все угловые перемещения вертолета, значительно увеличит его устойчивость и даст возможность летчику сосредоточить свое внимание на траекторном управлении, а это особенно важно, так как его основной задачей является достаточно точно положить груз в заданное место.
Управление циклическим шагом в кабине оператора должно несколько отличаться от основного управления.
При рассмотрении балансировочных кривых по крену (рис. 2. 12) видно, что на режиме висения и малых скоростей поступательного полета балансировочное положение ручки управления будет справа от нейтрали. ‘
Летчик-оператор в подвесной кабине пилотирует машину, повернувшись на 180° относительно своего нормального положения в верхней кабине вертолета. Поэтому, чтобы не заслонять ему обзора вниз, необходимо ручку циклического шага конструктивно изгибать вправо относительно летчика-оператора, чтобы компенсировать ее уход влево на режиме висения и малых скоростей.
Имеющийся опыт по пилотированию из подвесной кабины дает возможность утверждать, что летчику приятнее иметь несколько различную эффективность управления на режимах нормального полета и полета при наведении вертолета над объектом монтажа. Это может быть выполнено в виде некоторой нелинейности в продольном управлении и в управлении хвостовым винтом, что при сохранении крайних углов отклонения автомата перекоса и общего шага хвостового винта уменьшит эффективность
ручки и педалей около их нейтрального положения. Такое желание летчика объясняется тем, что большая длина хвостовой балки фюзеляжа, которую он видит и которая при небольших перемещениях ручки и педалей значительно перемещается, дает ему как бы дополнительно зрительную ориентацию точного положения вертолета над объектом монтажа, которой он не имеет, сидя в нормальной кабине вертолета. В то же время нецелесообоаз — но лишать его нормальных запасов управления при крайних положениях ручки и педалей из-за возможных порывов ветра и других непредвиденных обстоятельств, которые могут потребовать использования полной мощности управления.
Наличие на вертолете-кране автопилота и стабилизатора оборотов несущего винта, а также указанные выше особенности кинематики управления в подвесной кабине являются минимально необходимыми условиями, обеспечивающими возможность его пилотирования летчиками достаточно высокого класса.
Введение в систему управления таким вертолетом дополнительных автоматических устройств значительно облегчило бы его пилотирование и сократило время обучения. Одним из этих устройств может быть система гашения колебаний груза на внешней подвеске. Метод гашения колебаний груза путем перемещения точки его подвеса был впервые предложен М. Л. Милем и В. А. Кожевниковым. Устройство в соответствии с этим методом использует сигнал угла отклонения троса от вертикали и вводит его в систему управления, перемещая вертолет в противофазе с колебаниями груза, что приводит к гашению колебаний.
Другим устройством, облегчающим выполнение крановых операций на вертолете, может явиться система стабилизации его на режиме висения относительно заданной точки на земле с помощью допплеровского измерителя путевой скорости. Кроме этого, нужно отметить, что при работе на режиме висения относительно земли летчику полезно знать действительную скорость полета вертолета относительно воздушной среды. Существующие датчики воздушной скорости, измеряющие непосредственно скоростной напор, неработоспособны на вертолете на режиме висения и малых скоростей. Задачу индикации малой воздушной скорости полета вертолета решает специальный прибор, предложенный А. Д. Новиковым, позволяющий также при необходимости получать электрические сигналы величины и направления этой скорости. Указанные
сигналы могут быть поданы через автопилот в систему управления вертолетом для демпфирования движения в горизонтальной плоскости при воздействии резких порывов ветра.
Прибор состоит из приемника полного напора, установленного на лопасти несущего винта и соединенного трубопроводом с электрическим датчиком давления, установленным на втулке винта. Электрический сигнал давления через токосъемник поступает на вычислитель и указатель прибора (рис. 2. 13). Давление рпн, которое воспринимает электрический
|
Рис. 2. 13. Датчик малых воздушных скоростей вертолета: /—анероидная коробка; 2—потенциометр электрического датчика давления; 3—токосъемник, аередающий сигнал с вращающейся втулки на фюзеляж; 4—приемник полного давления на лопасти несущего винта |
датчик, будет являться разностью давления полного напора от приемника давления и давления от центробежных сил в проводке к приемнику полного напора. Электрический датчик выдает сигнал, амплитуда которого пропорциональна абсолютной величине воздушной скорости, а фаза (относительно какого-либо фиксированного значения азимута)—углу скольжения вертолета (3. Полученный сигнал подается на вычислитель, где происходит его преобразование в сигналы, пропорциональные составляющим воздушной скорости вдоль продольной и поперечной осей вертолета. Эти сигналы могут быть использованы для индикации скорости или для подачи в автоматические устройства.