3.16. Елементі системи керування літаком [1], c. 111-116

Керування літаком складається з систем керування кермом висоти (КВ), кермом напряму (КН) і елеронами (Е).

Схема розміщення поверхонь керування літаком Ан-148.

Схема розміщення поверхонь керування літаком Ту-204-300.

FASINDO

Будь-яка система керування літаком складається з командних важелів керування, що знаходяться в кабіні екіпажу, і механічної або електричної передачі (проводки), що зв’язує важелі керування з рульовими поверхнями (органами керування – Е, КН і КВ) літака. З початку розвитку авіації в системах керування літаком застосовувалась тільки механічна проводка. На сучасних літаках все частіше впроваджується електрична передача керуючих сигналів до приводів органів керування, як надійніша в роботі, зручніша в прокладці, має меншу масу і низку інших переваг.

Командні важелі керування як в механічній, так і в електричній передачах відхиляються руками і ногами льотчика.

У механічній передачі керуюче зусилля, що створюється мускульною силою льотчика, через проводку керування передається на органи керування (Е, КН і КВ) і відхиляє їх. Величина кута відхилення керма залежить від величини зусилля, прикладеного льотчиком до важелів керування.

В електричній передачі, при відхиленні важелів керування, виробляється електричний керуючий сигнал, який по дротах передається на приводи органів керування. Приводи органів керування відхиляють рульові поверхні на кут, пропорційний величині керуючого сигналу.

Керування кермом висоти і елеронами конструктивно зв'язане між собою – воно здійснюється одним важелем, що має два ступені свободи (одна для КВ, друга для Е). Цей важіль, що зветься залежно від свого конструктивного виконання ручкою керування (легкі літаки рис. 3.40) або штурвальною колонкою (важкі літаки рис. 3.41), приводиться в дію руками льотчика. Керування кермом напряму здійснюється від іншого важеля, що має одну ступінь свободи. Цей важіль називається педалями (рис. 3.42) і переміщається ногами льотчика.

При відхиленні ручки керування (штурвальної колонки) на себе кермо висоти відхиляється вгору і створює додаткову силу лобового опору горизонтального хвостового оперення. Ця додаткова сила створює обертаючий момент, який прагне повернути літак відносно його поперечної осі (осі OZ зв’язаної системи координат) вгору і літак повертається вслід за ручкою керування, тобто носом вгору (рис. 3.40). При відхиленні ручки керування (штурвальної колонки) від себе кермо висоти відхиляється вниз і літак повертається вслід за ручкою, тобто носом вниз.

Рис. 3.40. Керування кермом висоти.

При відхиленні ручки або обертанні штурвалу вправо, правий елерон піднімається, а лівий елерон опускається. Піднімальна сила лівої частини крила збільшується, а піднімальна сила правої частини крила зменшується. Це приводить до обертання літака відносно його поздовжньої осі (осі ОХ зв’язаної системи координат) в правий бік і створення правого крену літака. Переміщення ручки або обертання штурвалу вліво викликає підняття лівого елерона і опускання правого. При цьому відбувається, відповідно до відхиленню елеронів, зміна піднімальної сили правої та лівої частин крила і літак створює лівий крен (рис. 3.41).

Рис. 3.41. Керування елеронами.

Керування кермом напряму здійснюється за допомогою ніжних педалей. Якщо льотчик переміщає праву педаль вперед, то кермо напряму відхиляється вправо і створює додаткову силу лобового опору вертикального хвостового оперення. Ця додаткова сила створює обертаючий момент, який прагне повернути літак щодо його нормальної (вертикальної) осі (осі OY зв’язаної системи координат) в правий бік. Літак повертає вправо (рис. 3.42). Якщо льотчик переміщає ліву педаль вперед, то кермо напряму відхиляється вліво і літак повертає вліво.

Рис. 3.42. Керування кермом напряму.

Отже, система керування літаком виконана так, щоб дія на командні важелі відповідала рефлексам льотчика, тобто збережений принцип природності руху ручки і педалей. Принцип природності полягає в тому, що “літак іде за ручкою або педалями”:

– при відхиленні ручки на себе – КВ відхиляється вгору і літак піднімає ніс;

– при відхиленні ручки від себе – КВ відхиляється вниз і літак опускає ніс;

– при відхиленні ручки вправо – правий Е піднімається, а лівий Е опускається і літак отримує правий крен;

– при відхиленні ручки вліво – лівий Е піднімається, а правий Е опускається і літак отримує лівий крен;

– рух вперед правої ноги, що діє на педаль, викликає відхилення КН вправо і розворот літака вправо;

– рух вперед лівої ноги викликає відхилення КН вліво і розворот літака вліво.

За конструктивним виконанням проводка керування може бути гнучкою, жорсткою або змішаною (рис. 3.43).

Рис. 3.43. Схема проводки керування:

а) – гнучка: 1 – педаль; 2 – ролик; 3 – трос; 4 – кермо напряму;

б) – жорстка: 5 – кермо висоти; 6 – качалка; 7 – елерон; 8 – тяга; 9 – ручка.

На рис. 3.43 чітко видно елементи системи керування польотом літака:

– в кабіні літака знаходяться командні важелі керування – педаль 1 (має одну ступінь свободи) і ручка 9 (має два ступені свободи);

– рульові поверхні (органи керування) – кермо напряму 4 (розташовано на килі), кермо висоти 5 (розташовано на стабілізаторі) і елерони 7 (розташовані на кінцях правої і лівої частин крила). Органи керування – це рухомі частини конструкції літака;

– проводка – тяги 8, трос 3, качалки 6 і ролик 2.

Гнучка проводка керування (рис. 3.43, а) виконується з тонких сталевих тросів, діаметр яких вибирається залежно від навантаження, що діє, і не перевищує 8 мм. Оскільки троси можуть працювати лише на розтягування, то керування кермом у такому разі виконується за двопровідною схемою. Керуючий сигнал від педалей 1 до керма напряму 4 передається через гнучкий трос 3. Для зменшення провисання тросів керування на прямолінійних ділянках і їх підтримки використовуються ролики 2 і текстолітові направляючі.

У місцях перегину троса керування для зміни його напряму встановлюються ролики 1 (рис. 3.44), які пресують із текстоліту і для зменшення тертя при їх обертанні вмонтовують на шарикопідшипниках. Підшипники роликів насаджуються на вісь, яка закріплюється в кронштейні 2. Кронштейн 2 зазвичай відливають з магнієвих сплавів.

Рис. 3.44. Кронштейн з роликами для зміни напряму тросів керування.

Окремі ділянки тросів з’єднуються тандерами 1, а трос до тандерів і секторів кріпиться коушами 2 (рис. 3.45).

Рис. 3.45. З’єднання тросів:

1 – тандер; 2 – коуш.

Гнучку проводку не слід застосовувати при передачі великих зусиль, а також в тих випадках, коли від керування вимагається велика точність виконання. Для виконання цих вимог застосовується жорстка проводка.

Жорстка проводка (рис. 3.43, б) є системою жорстких тяг і качалок. Качалки служать проміжними опорами, які необхідні для ділення тяги на порівняно короткі ділянки. Чим коротше тяга, тим менша імовірність вібрацій. Але чим більше роз’єднань у тяги, тим більша маса проводки. Вузол з роликовими направляючими 1 тяг 2 показаний на рис. 3.46. Тяги 2 мають трубчастий перетин, виготовляються з дюралюмінію, рідше зі сталі. Тяги між собою, а також з качалками з’єднуються наконечниками 3 з одним або двома вушками, в які вмонтовані шарикопідшипники, що допускають перекіс між осями тяги. Окремі наконечники мають різьбу для можливого регулювання довжини проводки.

Рис. 3.46. Вузол з роликовими направляючими тяг.

Для підвищення надійності керування кожна тяга іноді виконується з двох труб, вставлених одна в іншу. Основною трубою є зовнішня труба, а внутрішня – дублер основної труби. Кожна труба окремо може повністю сприйняти розрахункове навантаження, що доводиться на цю тягу.

Тяги жорсткої проводки 2 (рис. 3.47) вмонтовують на качалках 1 (рис. 3.47) і роликових направляючих 1 (рис. 3.46). Качалки служать для зміни напряму руху (рис. 3.47, а), а також для зміни зусиль в тязі (рис. 3.47, б). Всі качалки мають шарикопідшипники, що зазвичай допускають незначний перекіс кілець. Підшипники виключають можливість заїдань від перекосів при неточностях монтажу або деформаціях літака.

Рис. 3 47. Типи качалок: а) для зміни напряму руху; б) для зміни зусиль в тязі:

1 – качалка; 2 – жорстка тяга.

Переваги жорсткої проводки такі: відсутність витягу проводки при експлуатації, що унеможливлює утворення люфтів; малі сили тертя; висока живучість. Недоліки жорсткої проводки в порівнянні з гнучкою – велика маса і потреба в значних об'ємах для її розміщення.