2. Автомати демпфірування
Як на керованість, так і на стійкість літака великий вилив робить його здатність демпфірувати кутові коливання. На деяких режимах польоту, особливо на великих висотах, зменшуються власні аеродинамічні моменти демпфірування й літаки мають тенденцію до бічних і поздовжніх коливань. Частота цих коливань така, що льотчик не встигає парирувати їх відхиленням рулів, а навпаки, ще більше розгойдує літак.
Коливання літака заважають точно витримувати заданий режим польоту, негативно позначаються на точності ведення прицільної стрільби й бомбометання. Крім того, льотчик швидко стомлюється, намагаючись ліквідувати коливання літака. Демпфуючі властивості літака можна поліпшити штучним застосуванням автоматичних пристроїв, так званих автоматів демпфірування.
Автомати демпфірування (демпфери) призначені для поліпшення демпфуючих властивостей літака й забезпечують автоматичне відхилення руля на кут, пропорційний кутовій швидкості літака щодо відповідної осі. Створюваний при цьому момент руля точно так само, як і момент природного демпфірування, спрямований протилежно кутовій швидкості обертання літака й парирує це обертання. Автомати демпфірування при необхідності можуть установлюватися в каналі керування кожною рульовою поверхнею літака. Вони дозволяють значно поліпшити динамічні властивості літака й характеристики керованості.
Відхилення демпфером рульової поверхні визначається законом керування. Для демпфера тангажа закон керування записується в такий спосіб:
де
- кут
відхилення руля висоти;
-
передаточне
число демпфера по кутовій швидкості
,.
Аналогічний вид мають закони
керування демпферів крену й рискання.
Рис. 3.
Принцип дії автомата демпфірування розглянемо за структурною схемою, зображеною на рис. 3. Чутливим елементом демпфера є датчик кутової швидкості ДУС щодо тієї осі, коливання навколо якої повинні гаситися. Він являє собою гіроскоп із двома ступенями волі. Сигнал, пропорційний кутовій швидкості, підсилюється підсилювачем У та подається на двигун рульового агрегату управління РАУ, що управляє гідропідсилювачем ГУ бустерної системи руля. У результаті руль відхиляється для відбивання кутової швидкості обертання літака. Пропорційність відхилення руля кутової швидкості забезпечується твердим зворотним зв'язком ОС. Коли кутова швидкість стане рівною нулю, відхилення руля теж стане рівним нулю.
Рульові агрегати демпферів являють собою електромеханічні розсувні тяги й включаються в проводку керування по так званій послідовній схемі (рис.4).
Рис. 4.
У цій схемі переміщення руля залежить як від відхилення ручки керування РУ, так і від переміщення штока кермового агрегату РАУ. Таке включення РАУ не порушує звичайного керування рулями, але звільняє льотчика від зайвих операцій по усуненню коливань.
У зв'язку зі зміною ефективності рулів по швидкості й висоті польоту однієї й тієї ж кутової швидкості повинні відповідати різні відхилення руля. Ця зміна передаточного числа по кутовій швидкості забезпечується коректором передаточних чисел КІТЧ.
Основним результатом дії демпфера є істотне зменшення амплітуди коливань і часу перехідного процесу (рис. 5, графік 2).
Рис. 5.
При тому самому відхиленні ручки керування стала кутова швидкість ωуст обертання літака при працюючому демпфері менше, ніж без демпфера. Це пояснюється тим, що автомат демпфірування протидіє виникненню кутової швидкості незалежно від причин, що її викликали.
Щоб не погіршити керованість літака, автомат демпфірування забезпечує відхилення руля лише в певних межах. Льотчик сприймає результат дії автомата як збільшення природного демпфірування, і для виконання маневру літака він повинен відхилити ручку керування на трохи більше значення, чим це необхідно при виключеному автоматі демпфірування.
Для підтримки необхідного рівня надійності в процесі експлуатації демпфери піддаються перевіркам за допомогою наземних переносних пультів на функціонування й відповідність передаточних чисел їхнім заданим значенням. Перевіряються також параметри РАУ й підсилювача.
Характерними відмовами демпферів є розбалансування швидкісних гіроскопів, вихід з ладу двигуна кермового агрегату, "заїдання" вихідного штока РАУ. Більшість відмов демпферів приводить до різкого переміщення штока РАУ в одне із крайніх положень. Так як максимальне переміщення штока РАУ викликає відхилення руля всього на 10-20 % загальної витрати рулів, то льотчик може парирувати виникле збурювання відхиленням органів керування, а потім виключити демпфер.