Автомати регулювання управління

Автомати регулювання управління призначені для автоматичної зміни в польоті твердості завантаження ручки управління й передатного відношення проводки управління з метою забезпечення гарних характеристик статичної керованості літака у всьому діапазоні швидкостей і висот польоту.

Необхідність установки на літак АРУ пояснюється наступними обставинами.

Ручне управління літаком можливо тільки в тому випадку, якщо літак як об'єкт керування володіє на всіх режимах польоту цілком певними характеристиками стійкості й керованості.

Під стійкістю літака прийнято розуміти його здатність повертатися до вихідного режиму польоту при впливі збурювань, а під керованістю - здатність переходити від одного режиму польоту до іншого при впливі на важелі керування.

Стійкість і керованість літака тісно зв'язані між собою. Надмірно стійким літаком управляти важко, тому що він погано реагує на відхилення рулів і для здійснення маневру необхідно велике відхилення ручки керування. Пілотування нестійкого літака також важке, а іноді й неможливе, тому що найменше відхилення ручки управління приводить до різкої зміни режиму польоту.

Переміщення командних важелів керування й зусилля, що прикладають до них, є основними й необхідними зворотними зв'язками для льотчика по керуючому впливі.

Керування сучасними надзвуковими літаками здійснюється за допомогою гідропідсилювачів (бустерів) за необоротною схемою, у якій аеродинамічні моменти не передаються на ручку керування. Однак льотчик не може управляти літаком, не відчуваючи зусиль,,на ручці керування при її переміщенні. Ці зусилля дозволяють льотчикові правильно розміряти відхилення ручки керування з виконуваним маневром. Тому при необоротній схемі керування застосовуються пружинні завантажувальні пристрої, що створюють зусилля на ручці керування.

На керованість літака впливають швидкість і висота польоту, які можуть змінюватися у великому діапазоні. З їхньою зміною змінюється ефективність рулів і шарнірний момент від аеродинамічних сил, що передаються на ручку керування. Так, зі зменшенням висоти й збільшенням швидкості польоту збільшується щільність повітря й швидкісний напір, у результаті чого збільшуються ефективність рулів і шарнірний момент і для виконання однієї й тієї ж еволюції необхідно відхиляти рулі на менший кут. Тому при цих умовах передатне відношення від ручки керування до рулів повинне зменшуватися. Зі збільшенням висоти й зменшенням швидкості польоту зменшуються щільність повітря й швидкісний напір, а отже, ефективність рулів і шарнірний момент від рулів. У зв'язку із цим передатне відношення від ручки керування на руль необхідно збільшувати.

Передатне відношення на завантажувальний механізм зі збільшенням швидкості й зменшенням висоти польоту необхідно збільшувати.

Таким чином, для одержання однакового керування літаком необхідно змінювати
передаточне число від ручки керування до руля й завантажувального механізму залежно від висоти польоту й швидкісного напору. Автомат регулювання управління, істотно полегшує пілотування літака, робить його природним і схожим на пілотування літака в системі керування рулями без гідропідсилювачів. Він дозволяє льотчикові зберігати практично однакову техніку пілотування при зміні швидкості й висоти польоту в широких
межах.

Конструктивно. АРУ можуть бути виконані з одним або двома виконавчими електромеханізмами, а також у вигляді двох незв'язаних між собою систем.

В останньому випадку одна система забезпечує регулювання передаточного числа від ручки керування до стабілізатора (АРУ), а інша - зміну твердості завантаження ручки керування (АРЗ).

Принцип дії АРУ розглянемо на прикладі АРУ з одним виконавчим електромеханізмом ЗД (рис. 1).

Рис. 1.

При відхиленні ручки керування 1 механізм 3 повертається навколо осі 2. При цьому через шток 4 і кінематичний зв'язок 5 переміщення передається на гідропідсилювач ГУ, що забезпечує поворот стабілізатора 6 літака. Одночасно при повороті механізму З відбувається деформація пружини завантажувального механізму ЗМ, що створює на ручці керування зусилля, пропорційне її відхиленню від вихідного положення. Змінюючи положення штока електромеханізму триммерного ефекту МТЕ, тобто крапки закріплення другого кінця пружини, можна знімати зусилля з ручки.

Керування електромеханізмом МТЕ відбувається за допомогою перемикача П, розташованого на ручці керування літаком, зміна передаточного числа - від ручки керування до стабілізатора, і зміна твердості завантаження ручки керування здійснюється шляхом відповідного регулювання плечей 1_б й 1₃ за рахунок переміщення штока 4 електромеханізма ЗД.

Зміна плечей 1_б й 1₃ залежно від швидкісного напору й висоти польоту здійснюється відповідно до програми регулювання (рис.2).

Рис 2

Керування виконавчим механізмом АРУ здійснюється по командах блоку керування БУ з потенціометром зворотного зв'язку ПОС.

На зльоті й на малих швидкостях у землі (при q < q ), коли керованість літака не досягла оптимальної, шток механізму АРУ займає положення, що відповідає (велике плече) і (легко). При подальшому збільшенні швидкісного напору плече зменшується, підтримуючи постійну керованість літака, а плече зростає, збільшуючи завантаження ручки керування й імітуючи тим самим збільшення моменту руля,

Починаючи зі швидкісного напору q = q _макс., коли з ростом числа М починає зменшуватися ефективність рулів, плече залишається рівним (мале плече), а плече залишається максимальним.

Зі збільшенням висоти польоту число М збільшується при тій же швидкості й тому обмеження зміни плеча наступає раніше. На певній висоті польоту H шток механізму повністю висувається й залишається в такому положенні на всіх швидкостях польоту.

Схема АРУ передбачає як автоматичне, так і ручне керування. Положення штока контролюється по покажчику. Покажчик має грубу оцифровку шкали в одиницях швидкості й висоти польоту. '

АРУ є життєво важливим пристроєм, від якого залежить безпека польоту. Найнебезпечнішими в таких автоматах є відмови, при яких відбувається зменшення розташовуваного діапазону кутів відхилень органа керування. Наприклад, при відмові АРУ в положенні штока на малому плечі діапазон відхилення стабілізатора може виявитися недостатнім для виводу літака на посадковий кут атаки, що приводить до збільшення посадкової швидкості.

Відмова АРУ в положенні штока на великому плечі найнебезпечніша на малих
висотах і великих швидкостях польоту. У цьому випадку льотчик може відхилити
ручку керування на величину, більшу, ніж потрібно для зміни режиму польоту, що може
привести до розгойдування літака.

Так як відмова АРУ може привести до аварійної ситуації, у процесі експлуатації йому варто приділяти особливу увагу.

При попередній підготовці автомата перевіряється його точність роботи по програмі за допомогою установки ППУ-АРУ, що дозволяє імітувати швидкісний напір і розрідження в системі ПВД літака.

У польоті льотчик контролює роботу АРУ по покажчику* положення. У випадку великих розбіжностей покажчика АРУ й показань покажчика приладової швидкості (більше 100 км/ч) необхідно перейти на ручне керування й при посадці перевести виконавчий механізм на велике плече.