СИСТЕМА РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТА Российский патент 1997 года по МПК B64C13/00 B64C13/04 G05G13/00 

Изобретение относится к авиационной технике, может быть использовано в системах управления летательных аппаратов и предназначено для ручного управления самолетов авиации общего назначения.

Известна система ручного управления самолетом, содержащая жестко соединенные между собой две штурвальные колонки, кинематически связанные по каналам тангажа и крена, соответственно, с рулем высоты, элеронами и рулевыми машинами системы автоматического управления, при этом элероны содержат триммеры, механически связанные со своими электроприводами (см. К. Г. Удалов, О. В. Шам. "Самолет Як-40". Система управления самолетом. М. "Транспорт". 1992, с. 51, 60).

Известна система ручного управления самолета, содержащая жестко соединенные между собой две штурвальные колонки, кинематически связанные с рулем высоты и элеронами. Триммер левого элерона и триммер руля высоты механически связаны с соответствующими электромеханизмами (см. И. В. Радченко, В. П. Крамчанинов, В. П. Дубровицкий. "Самолет Ан-2". М. "Транспорт", 1969, с. 128 146; Н. К. Рябов, Н. Ф. Юшта "Практическая аэродинамика самолета Ан-28", М. "Транспорт", с. 4 12).

Известна также система ручного управления самолета, содержащая жестко соединенные между собой две штурвальные колонки, кинематически связанные по каналам тангажа и крена с рулем высоты и элеронами, причем триммеры руля высоты посредством винтовых механизмов, установленных на стабилизаторе, и тросовой проводки связаны со штурвальчиками, расположенными на центральном пульте, а триммер левого элерона связан с электромеханизмом, установленным в носке этого элерона [1]
По своему назначению и техническому решению наиболее близкой к предлагаемой системе ручного управления является система управления самолета Л-410 УВП, которая была принята в качестве прототипа.

Прототип имеет следующие недостатки: конструктивное решение механической проводки системы управления, которая используется для управления триммерами руля высоты или элеронами, не обеспечивает использование триммеров в качестве триммеров-сервокомпенсаторов или триммеров-антисервокомпенсаторов без введения в систему управления дополнительных элементов. Этот недостаток не позволяет, например, в процессе летно-исследовательских и доводочных испытаний оперативно после каждого полета изменять загрузочные характеристики рычагов управления посредством изменения коэффициента сервокомпенсации (для уменьшения загрузки) или антисервокомпенсации (для увеличения загрузки).

Необходимость этого требования вызвана тем, что при создании самолетов авиации общего назначения весом до 8 т проектировщики систем управления сталкиваются с проблемой обеспечения требуемой загрузки рычагов управления посредством аэродинамических сил от подвижных управляемых поверхностей. Такой аэродинамический способ загрузки рычагов управления является оптимальным с точки зрения "чувства" управления, воспринимаемого пилотом, а также компоновки и веса механической проводки системы управления.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков путем расширения функциональных возможностей системы ручного управления.

Для достижения поставленной цели в известной системе ручного управления самолета, содержащей рычаг управления, кинематически связанный с аэродинамической управляющей поверхностью, которая содержит триммер, механически связанный с электроприводом, и кнопку триммирования, размещенную на рычаге управления и электрически соединенную с электроприводом, механическая проводка, соединяющая электропривод с триммером, содержит качалку, один конец которой подвижно закреплен к неподвижной поверхности, например к крылу или оперению, а второй свободный конец качалки выполнен в виде регулировочного механизма крепления, содержащего вилку с двумя вертикально расположенными шлицевыми проушинами, и два симметрично расположенных вертикальных паза, в которых посредством крепежного болта с двумя шлицевыми шайбами шарнирно установлена с возможностью перемещения регулируемая по длине тяга триммера. Причем ось симметрии указанных пазов проходит через ось вращения аэродинамической управляющей поверхности. Кроме того, к корпусу качалки шарнирно закреплена тяга механической проводки, соединяющей качалку с электроприводом.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с вышеприведенными аналогами и прототипом показывает, что предлагаемая система ручного управления самолета отличается наличием регулировочного механизма крепления, совмещенного с одной из качалок механической проводки управления. При этом конструктивное выполнение регулировочного механизма крепления и его связи с другими элементами системы управления позволит расширить функциональные возможности системы за счет использования триммера как в качестве триммера-сервокомпенсатора, так и триммера-антисервокомпенсатора с возможностью точной регулировки коэффициентов серво- и антисервокомпенсации.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема системы ручного управления самолета по каналу тангажа; на фиг. 2 конструктивное решение качалки с регулировочным механизмом крепления; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2.

Система ручного управления самолета содержит рычаг управления 1, например штурвал, кинематически связанный по каналу тангажа посредством механической проводки 2 с аэродинамической управляющей поверхностью рулем высоты 3. Руль высоты содержит триммер 4, механически связанный с электроприводом 5.

Кнопка триммирования 6, размещенная на штурвале 1, электрически соединена с электроприводом 5. Механическая проводка, соединяющая электропривод 5 с триммером 4, содержит качалку 7, которая одним концом 8 (фиг.2) подвижно закреплена посредством кронштейна 9 к неподвижной поверхности к стабилизатору 10.

Второй свободный конец качалки 7 выполнен в виде регулировочного механизма крепления 11, содержащего вилку 12 с двумя вертикально расположенными ушками 13 и 14, которые содержат два симметрично расположенных вертикальных паза 15 и 16, по периметру которых на внешних поверхностях 17 и 18 ушек 13 и 14 имеются шлицы. Регулируемая по длине тяга 19 триммера 4 шарнирно соединена с качалкой 7 посредством болта 20, двух шлицевых шайб 21 и 22 и гайки 23. Ось симметрии 24 пазов 15 и 16 проходит через ось вращения 25 (фиг. 1) руля высоты 3. Тяга 26 с одной стороны шарнирно соединена с качалкой 7, а с другой стороны через двуплечую качалку 27 с электроприводом 5.

Система ручного управления работает следующим образом.

Для изменения параметров движения самолета по каналу тангажа пилот должен отклонить штурвал 1 в направлении от себя или на себя (на пикирование или кабрирование). При этом посредством механической проводки 2 в соответствующую сторону отклоняется руль высоты 3, создавая аэродинамические управляющие моменты, величина которых пропорциональна усилиям, прикладываемым пилотом к штурвалу 1.

Если пилот сбалансировал самолет по каналу тангажа и ему надо полностью или частично снять усилия со штурвала, то он должен включить режим триммирования нажатием кнопки 6 в соответствующую сторону (на пикирование или кабрирование). При этом начинает работать электропривод 5, у которого выходной шток, совершая поступательное перемещение, через двуплечую качалку 27, тягу 26, качалку 7 и тягу 19 приводит к отклонению триммер 4 в соответствующую сторону (вверх или вниз).

Представленная электромеханическая система триммирования может работать в "чисто" триммерном варианте, если ось шарнирного соединения тяги 19 и качалки 7 совпадает с осью вращения 25 руля высоты 3 (фиг. 1). Если же ось шарнирного соединения тяги 19 находится выше оси вращения руля высоты (фиг. 2), то триммерная поверхность будет работать как триммер-антисервокомпенсатор. Этот вариант используется на малых самолетах, где необходимо искусственно увеличивать усилия, чтобы получить требуемые загрузочные характеристики рычагов управления.

Если же ось шарнирного соединения тяги 19 находится ниже оси вращения руля высоты, то триммерная поверхность работает как триммер-сервокомпенсатор и используется для уменьшения шарнирных моментов руля высоты, а следовательно и для уменьшения усилий на рычагах управления. Этот вариант часто используется в безбустерных системах управления средних и даже больших самолетов.

Представленное конструктивное решение электромеханического триммирования с регулировочным механизмом позволяет точно и в большом диапазоне устанавливать величины коэффициентов серво- и антисервокомпенсации.

Таким образом, использование предложенного технического решения системы ручного управления самолета с расширенными функциональными возможностями позволит:
обеспечить сокращение сроков летно-довочных испытаний самолета за счет оперативного изменения загрузочных характеристик рычагов управления;
сократить время на разработку и сэкономить материалы при изготовлении электромеханической системы триммирования за счет конструктивного совмещения одной из качалок с регулировочным механизмом;
обеспечить пилоту естественные кинестетические ощущения о режимах полета путем аэродинамического способа загрузки рычагов управления, который является оптимальным с точки зрения "чувства" управления, воспринимаемого пилотом.

Кроме этого, улучшается компоновка и уменьшается вес системы ручного управления в целом.

Использование: в системах управления летательных аппаратов. Сущность изобретения заключается в том, что механическая проводка, соединяющая электропривод с триммером, содержит качалку, один конец которой шарнирно закреплен на неподвижной поверхности крыла или оперения, а другой конец выполнен в виде регулировочного механизма, взаимодействующего с регулируемой по длине тягой триммера. Система расширяет функциональные возможности ручного управления самолета, в частности позволяет изменять загрузочные характеристики рычагов управления. 3 ил.

Система ручного управления самолета, содержащая рычаг управления, кинематически связанный с аэродинамической управляющей поверхностью, которая содержит триммер, механически связанный с электроприводом, и кнопку триммирования, размещенную на рычаге управления и электрически соединенную с электроприводом, отличающаяся тем, что механическая проводка, соединяющая электропривод с триммером, содержит качалку, один конец которой подвижно закреплен к неподвижной поверхности, например, к крылу или оперению, а второй свободный конец качалки выполнен в виде регулировочного механизма крепления, содержащего вилку с двумя вертикально расположенными шлицевыми проушинами и два симметрично расположенных вертикальных паза, в которых посредством крепежного болта с двумя шлицевыми шайбами шарнирно установлена с возможностью перемещения регулируемая по длине тяга триммера, причем ось симметрии пазов проходит через ось вращения аэродинамической управляющей поверхности, кроме этого, к корпусу качалки шарнирно закреплена тяги механической проводки, соединяющей качалку с электроприводом.