Некоторые особенности систем управления эксплуатируемых магистральных самолетов

Структурные схемы систем управления самолетов В747, DC-10, L-1011, А300В. С 5 А, В757, В767, А310, А320,

Ил-86, и др. приведены на рис.7.39 ^7.65.В результате анализа этих схем можно отметить перечисленные ниже особенности штурвального управления этих самолетов.

747

1—штурвальные колонки; 2 —сервоприводы САУ:

3— устройства отключения и пересиливания сервопривода САУ;

4— сигналы выравнивания подканалов САУ; 5—двухкамерные рулевые

приводы внешних секшй руля высоты; б—комбинированные двухкамерные

рулевые приводы внутренних секций руля высоты; 7—загрузочная

пружина; 8—дублированный гидравлический автомат усилий;

9—внутренне секции руля высоты; 10—внешние секции руля высоты

Все самолеты имеют необратимые бустерные системы управления без перехода на ручное управление. Питание рулевых приводов самолетов В747, L-1011, С5А, Ил-86, Ан-124, Ил-96-300 осуществляется от четырех независимых гидросистем, а самолетов DC-10,A300B, A310,B757_767,A320,Ty-204—от трех; однако во всех случаях при отказе двух гидросистем обеспечивается безопасное

завершение полета. На всех самолетах широко применяется секционирование органов управления. При этом в канале крена, наряду с общепринятым секционированием интерцепторов, используется секционирование элеронов на внешний и внутренний(В747, DC-10, А300В, А310,…)с подключением внешнего элерона только на взлетно — посадочных режимах; секционирование руля высоты осуществлено на всех самолетах, кроме L-1011. Для повышения эффективности управления по тангажу (особенно на посадочных режимах) на самолете L-1011 применен управляемый стабилизатор, кинематически соединенный с рулем высоты. Для повышения эффективности управления по рысканью на самолете DC-10, Ан-72 и Ан-74 используется двухзвенный руль направления, первое звено которого приводится рулевыми приводами, а второе—кинематическими связями. Рули направления этих самолетов имеют также обычное секционирование по размаху руля. Секции рулей и элеронов отклоняются рулевыми приводами, имеющими две и более камер. В последнее время предпочтение отдается рулевым приводам, состоящим из параллельно установленных однокамерных модулей, вместо тандемных. Такая конструкция позволяет избежать потери секции руля при рассоединении штока привода с секцией (Ил-86, Ил — 96-300, Ан-124, Ту-204, АЗООВ, АЗ 10, А320,…); на секциях интерцепторов практически всюду используются однокамерные приводы. Стабилизатор самолета L-1011 управляется четырьмя однокамерными приводами.

Для обеспечения управления самолетом в случае заклинення, разъединения или разрушения механической проводки в каналах тангажа и крена всех самолетов применяются две механические (чаще тросовые) проводки со специальными устройствами (муфты расцепки, пружинные тяги), позволяющими сохранить управление при таких отказах (B747,DC-10,L-1011,АЗООВ, С5А, В757,В767,АЗ 10,Ил — 86,—). На самолетах Ан-124 и Ил-96-300 применение принципа управления по усилию позволило решить вопросы безопасности полета с одной механической проводкой. В случае ее отказа(рассоединение или заклинение) управление самолетом осуществляется через электродистанционный контур управления по усилиям. Для снижения трения в системе(особенно при двух механических проводках), наряду со специальным конструктивным выполнением тросовой проводки, в каналах крена самолетов В747, А300В, DC-10, Ил-86,… установлены вспомогательные гидромеханические приводы; в каналах тангажа самолета В747 и крена самолета L-1011 применена последовательная установка рулевых приводов секций органов управления(привод последующей секции управляется от предыдущей секции). Все эти меры позволяют получить приемлемые для летчиков харектеристики систем управления.

Рис.7.40. Схема системы управления элеронами и интерцепторами самолета

1—штурвалы; 2—комбинированные двухкамерные приводы;

3—программные механизмы; 4—устройства отключения внешних

элеронов; 5—двухкамерные рулевые приводы внешних элеронов;

6— двухкамерные рулевые приводы внутренних элеронов;

7— внешние элероны; 8—внутренние элероны; 9—рукоятка

управления воздушными тормозами и интерцепторами; 10—пульт

управления воздушными тормозами; 11—суммирующие механизмы

интерцепторов; 12 — гидравлический кран;

13—однокамерные рулевые приводы интерцепторов; 14—секции

интерцепторов; 15—интерцепторы используемые для управления по

крену и торможения; 16—интерцепторы используемые только для

торможения

Рис.7.41. Схема системы управления рулем направления самолета Боинг 747 1—педали; 2—тяга связи педалей правого и левого летчиков; 3—тросовая проводка системы триммирования; 4—загрузочное устройство с механизмом триммирования; 5—регулятор передаточных чисел Кш; 6—комбинированные двухкамерные рулевые приводы; 7—дублированиный демпфер рыскания; 8—секции руля направления

Рис.7.42. Схема системы управления рулем высоты самолета DC-10: 1—штурвальные колонки; 2—тросовая проводка; 3—автомат усилий; 4—сервоприводы САУ; 5—комбинированный двухкамерный рулевой привод; 6—секции руля высоты; 7—сервопривод системы управления подъемной силой; 8—выход от системы управления подъемной силой

Рис.7.43. Схема системы управления элеронами и интерцепторами самолета DC-10 I— штурвалы; 2—загрузочные механизмы; 3—механизм триммирования; 4—устройства отключения; 5—комбинироввнные двухкамерные рулевые приводы; 6—внешние элероны; 7—внутренние элероны; 8—вспомогательные рулевые приводы; 9—устройства для балансировки; 10—механизм изменения передачи от элеронов к интернепторам; II— система управления подъемной силой; 12—устройства включения; 13—выход от закрылков; 14—система автоматического управления интерцепторами на земле; 15—система управлення интерцепторами; 16—однокамерные рулевые приводы интерцепторов; 17—секции итнерцепторов; 18—выход от закрылков и предкрылков

Для уменьшения разброса производных усилий по перегрузке вследствие изменения режимов полета, центровки и веса самолета градиент загрузки штурвальной колонки в канале тангажа самолетов(В747, DC-10, А300В, L-1011, А310, В757, В767, С5А, MD-11, Ил-86, Ан-124,…) регулируется в зависимости от скоростного напора и положения стабилизатора. Самолеты со значительной автоматизацией продольного управления(Ил-96-300, Ту — 204, А320,…) имеют нерегулируемую пружинную загрузку. Требуемые значения производных усилий и перемещений по
перегрузке на этих самолетах обеспечиваются с помошью автоматики СУУ и СДУ. В каналах крена и курса практически всех самолетов применены нерегулируемые пружинные загрузочные устройства.

Рис.7.44. Схема системы управления рулем направления самолета DC-10 1—педали; 2—тяга связи педалей правого и левого летчиков; 3—тросовая проврдка системы триммирования; 4—загрузочное устройство с механизмом триммирования; 5—комбинированные двухкамерные рулевые приводы; 6—демпфер рыскания; 7—передние секции руля направления; 8—задние секции руля направления

к*

На самолетах В747, DC-10, А300В, С5А, В757, В767, АЗ 10, Ил-96, Ил-86, MD-11, Ил-96-300, Ту-204, Як-42 для продольной балансировки используется триммируемый стабилизатор, что обеспечивает в течение полета нейтральное положение штурвальной колонки. Летчик всегда имеет возможность отклонить руль высоты на полный угол (при этом возможно исключить триммерный механизм как потенциальный источник активных отказов). На самолете L-1011 с управляемым стабилизатором продольная балансировка осуществляется с помощью специального “медленного” электромеханического привода, включенного в проводку управления дифференциально. Системы управления стабилизатором всех самолетов сохраняют свою работоспособность, как минимум, при одном отказе как в управляющих цепях, так и силовом приводе

Рис.7.45, схема системы управления рулем высоты и стабилизатором самолета L-1011 1—штурвальные колонки; 2—устройства расцепки; 3—пружинные тяги с сигнализаторами заклинення механической проводки; 4—тросовая проводка; 5—сервоприводы САУ; б—тросовая проводка системы триммирования; 7—цепь балансировки; 8—автомат усилий с механическим триммированием; 9—автомат усилий с электрическим тринммированием и с коррекцией усилий по числу М; 10—механизмы нелинейности; 11—связи для синхронизации триммериых механизмов; 12—золотниковые коробки; 13—силовые цилиндры; 14—система обратной связи; 15—стабилизатор; 16—руль высоты

стабилизатора. Управление стабилизатором на всех самолетах(кроме L-101 ^осуществляется с помощью дублированных электрических цепей. Однако на случай их отказа на самолетах В747, DC-10, А300В, С5А, В757, В767, А310, Ту-204, MD-11, имеется резервное механическое управление от специального штурвальчика или рычага, который одновременно является индикатором положения стабилизатора и его движения. Самолеты В747, DC-10, А300В, В757, В767, АЗ 10, Ил-76, Ил-86 имеют минимальную автоматизацию ручного управления: в канале курса—демпферы рысканья и механизм регулирования Кшн(последнее—главным образом по условиям прочности); в канале тангажа используется улучшение характеристик управляемости по скорости на предельных числах М, осуществляемое

регулированием загрузки штурвальной колонки по числу М. На самолетах более поздних выпусков(за исключением С5А), Ан-124, А320, Ил-96-300, Ту-204, MD-11 в продольном управлении применяются системы улучшения устойчивости и управляемости (СУУ) различного уровня сложности, включая СУУ для самолетов с малыми запасами устойчивости (Ан-124, Ил-96-300), а также системы электродистанционного управления (А320,Ту-204).

Рис.7.47. Схема системы управления рулем направления самолета L-1011 1—педали; 2—тяга связи педалей правого и левого летчиков; 3—тросовая проводка системы триммирования; 4—загрузочное устройство с механизмом триммирования; 5—гидросистемы А. В.С.; 6—демпфер рыскания; 7—блок управления; 8—электрокраны; 9—двухкамерные силовые цилиндры; 10—система обратной сзязи; И—цилиндры ограничителей отклонения руля направления; 12—электрокраны; 13—система ограничения хода руля направления; 14—руль направления

Для предотвращения попадания на предельные углы атаки все самолеты оборудованы тактильной сигнализацией (тряска штурвальной колонки), предупреждающей о приближении к срывным режимам. На некоторых самолетах, помимо тактильной сигнализации, применены ограничители опасных режимов(ОПР), которые препятствуют выводу самолета на предельные режимы полета (Ан — 124, А320, В767, Ил-96-300, Ту-204).

Таким образом, штурвальное управление пассажирских, самолетов большой пассажировместимости—это высоконадежное необратимое бустерное управление без перехода на ручное, при легком (по усилиям) управлении самолетом, с автоматизацией, используемой для улучшения характеристик устойчивости и управляемости. На смену механическим системам управления с ограниченной

автоматизацией все больше внедряются системы, использующие электродиетанционное управление рулями(А320,Ту-204,…)« На основе СДУ осуществляется комплектование различных автоматических систем самолета, обеспечивается высокий уровень пилотажных и летно-технических характеристик самолета, повышается комфорт экипажа и пассажиров, упрощается эксплуатация системы управления.

12—однокамерные рулевые приводы руля высоты;

Практически все рассмотренные магистральные пассажирские самолеты оборудованы системами автоматического управления (САУ), которые по функциональному назначению и уровню резервирования обеспечивают автоматическое управление на всех этапах полета, включая посадку по категории Ш ИКАО(В747, DC — 10, L-1011, А300В, АЗ 10, В757, В767, А320, Ил-96-300, Ту-204, MD11,…), САУ самолетов DC-10,L-1011,A300B,… состоят из двух

Рис.7.49. Схема системы управления элеронами и интерцепторами самолета А-ЗООВ 1—штурвалы; 2—пружинные тяги с сигнализаторами механического заклинення; 3—вспомогательный рулевой привод; 4—сервопривод САУ; 5—сигнал зависания от закрылков; б—механизм триммирования; 7—загрузочный механизм; 8—загрузочные пружины; 9—центрирующие пружины; 10—устройства отключения; 11—трехкамерные рулевые приводы внутреннего и внешнего элеронов; 12—пружинные тяги; 13—рычаг управления у летчика; 14— сервопривод автоматического управления наземными интерцепторами; 15— селектор управления интерцепторами; 16—гидравлические цилиндры; 17—однокамерные рулевые приводы секций интерцепторов; 18—внешние элероны; 19—внутренние элероны; 20—интерцепторы-элероны; 21— интерцепторы- воздушные тормоза; 22—интерцепторы наземного торможения; 23—люфтовое устройство

дублированных подсистем (четырех подканалов); при возникновении отказа в одном из подканалов отключается одна дублированная подсистема, а при появлении отказа в следующем из подканалов происходит полное отключение САУ. На крейсерском режиме полета на этих самолетах работает только одна дублированная подсистема САУ (другая находится в резерве), при этом обеспечивается возможность летчику подключить резервную подсистему. При

автоматической посадке включаются обе подсистемы и заход на посадку по категории III ИКАО допускается только при всех исправных каналах САУ.

Рис.7.50. Схема системы управления рулем направления самолета А-300В 1—педали; 2—тяга связи педалей правого и левого летчиков; 3—тросовая проводка системы триммирования; 4—загрузочное устройство; 5—сервопривод САУ; б—устройство пересиливания; 7—сервопривод демпфера рыскания; 8—демпфер рыскания; 9—регулятор передаточных чисел Кш 10—центрирующая пружина; И—пружинные тяги; 12—однокамерные рулевые приводы руля направления; 13—руль направления

САУ самолетов В747, В757, В767, Ту-204, Ил-96-300,… имеют трехкратное резервирование, обеспечивающее сохранение работоспособности при первом отказе и безопасное отключение САУ при втором отказе.

Многие самолетыфС-Ю, L-1011, А300В, А310,…) имеют совмещенное управление на всех режимах полета, включаемое с начала взлета. Сервопривода САУ в режиме совмещенного управления работают от датчиков усилий, установленных на штурвальных колонках или проводке.

По требованиям нормативных документов (НЛГС, FAR-25) в САУ должны быть обеспечены пересиливание и отключение сервоприводов от проводки управления. Создание надежного и компактного устройства пересиливания и отключения для многократно резервированной САУ сложно, особенно, если подканалы

резервированного сервопривода связаны общей траверсой. В САУ рассматриваемых самолетов для упрощения устройства переключения часть реальных подканалов сервопривода заменяют их электронными аналогами или делают устройства подключения для каждого подканала. Например, в дважды сдвоенной САУ самолетов L-1011 и А300В четырехканальный сервопривод системы состоит из двух реальных и двух модельных (электронных) подканалов с ‘простыми переключающими устройствами в каждом реальном подканале; сервоприводы САУ продольного канала DC-10 имеют четыре отключающих устройства, а на самолетах В747, В757, В767 установлены три таких устройства; безопасность полета в случае отказов устройств переключения (вероятность которых повышается с увеличением числа отключающих устройств) достигается применением на этих самолетах межканальной механической связи по входу рулевых приводов и пружинных звеньев перед каждым рулевым приводом.

На самолетах, оборудованных СДУ(А320, Ту-204, Ан-124, Ил — 96-300,—) включение САУ производится через сервоприводы (рулевые приводы)СДУ. Поэтому при отключении САУ сервоприводы

продолжают работать, обеспечивая отработку сигналов СДУ и СУУ.

Рис.7.54. Схема управления рулем высоты и стабилизатором самолета с помощью комбинированнаой системы (МСУ+ СДУ)

устройство расцепки Рис.7.55. Схема управления элеронами и интерцепторами самолета с помощью комбинированной системы

Рис.7.56. Схема управления рулем направления самолета с помощью комбинированной системы

рис.7.57. Схема системы управления рулем высоты транспортного самолета

Рис.7.58. Схема системы управления элеронами и интерцепторами транспортного самолета

аварийное управление рулем направления Рис.7.59. Схема системы управления рулем направления транспортного самолета

На всех рассматриваемых самолетах с механической проводкой управления сервоприводы САУ каналов тангажа и крена включены в механическую проводку по параллельной схеме, обеспечивающей отработку рычагов управления.

стабилизатор Рис.7.60. Схема системы управления рулем высоты и стабилизатором, использующая разнородное резервирование Сервоприводы САУ практически всех рассмотренных самолетов резервированные, электрогидравлические. В связи с тенденцией ресширения применения систем электродистанционного управления в качестве основного управления на перспективных пассажирских самолетах отработка всех сигналов систем, воздействующих на рули(СУУ, САУ, ОПР, и др.), производится приводами СДУ. Обычно это приводы интегральной компоновки, которая объединяет в одном агрегате сервопривод и рулевой привод и имеет только электрические входы (А320, Ту-334,…). Поэтому сервоприводы САУ как самостоятельные исполнительные устройства САУ теряют свое значение. Функции по отработке сигналов САУ переходят к СДУ. В начале эксплуатации большинства рассмотренных здесь пассажирских самолетов применялись в основном аналоговые

автопилоты (В747, DC-10, L-1011, A300B, Ил-86,…). Однако в дальнейшем при модификациях самолетов аналоговое оборудование

Рис.7.6 1. Схема системы управления элеронами и интерцепторами, использующая разнородное резервирование

Рис.7.62. Схема системы управления рулем направления, использующая разнородное резервирование

Рис.7.65. Схема системы управления рулем направления самолета А320 Таким образом, автоматическое управление современных и перспективных пассажирских самолетов основано на использовании САУ на всех этапах полета; это разгружает экипаж, обеспечивает достаточно точное выдерживание заданных режимов типовой траектории полета, особенно при подходе к земле. Комфортность управления самолетом летчиком в режиме САУ обеспечивается применением совмещенного управления.