Устройства и датчики в многоконтурных САУ с электрогидравлическими исполнительными механизмами

Все мы знаем, что самолёт является сложной многоконтурной системой со своими устройствами и датчиками. Чтобы иметь представление о самолётах, а также его исполнительных механизмах необходимо рассмотреть ряд вопросов. В данном реферате будут рассмотрены следующие аспекты:
1. Самолёт и его гидравлическая система.
2. Чем управляет гидравлические комплекс самолёта?
3. Как ведется контроль за функционированием гидросистемы самолёта?
4. Автоматизация систем управления самолётом.

Гидравлическая система самолёта
Для приведения в действие систем управления самолетом и двигателем, других систем и агрегатов на самолете используют различные виды энергии со значительными потребителями мощности. В зависимости от вида используемой энергии системы бывают гидравлические, газовые и электрические.
Каждая энергосистема обладает специфическими свойствами и имеет те или иные преимущества.
На современных самолетах важное значение имеет гидравлическая система, быстрое развитие и резкий рост мощностей которой объясняется широким использованием гидроприводов рулевых поверхностей.
Гидравлическая система самолета обеспечивает управление системами и механизмами, определяющими безопасность полета. Надежность, живучесть и долговечность гидросистемы достигается совершенством конструкции агрегатов, многократным резервированием, как источника энергии, так и гидроприводов, автоматизацией управления, контроля работы и информации экипажа.
...

Агрегаты гидросистемы самолёта
Систему гидропитания можно рассмотреть на примере учебно-тренировочного самолета с электродистанционной системой управления. Операции управления с помощью гидросистемы и назначение основных агрегатов понятны из схемы системы.

Рис.3. Агрегаты гидросистемы самолёта
Гидравлическую систему самолета составляют две самостоятельные и независимые друг от друга системы, которые не имеют общих агрегатов (источников высокого давления, баков для рабочей жидкости, систем их наддува и дренажа, аппаратуры регулирования и управления):
• независимая бустерная система (левый борт) с питанием от гидронасоса, установленного на левом двигателе;
• независимая общая система (правый борт) с питанием от гидронасоса, установленного на правом двигателе.
Резервирование по гидропитанию обеспечивается параллельным питанием двухкамерных электрогидравлических приводов (бустеров) органов управления самолетом.
...

Чем управляет гидравлический комплекс самолёта?

Сеть потребителей состоит из отдельных частей, каждая из которых предназначена для привода в действие какого-либо механизма. 

Гидравлический комплекс современного
самолета предназначен для питания рабочей жидкостью:
◦ приводов системы управления самолетом и механизации крыла;
◦ сети уборки-выпуска шасси;
◦ механизмов поворота колес передней опоры;
◦ сети торможения колес;
◦ управления стеклоочистителями
◦ сети управления передним и задним грузолюком и др.
Каждая рулевая поверхность управления самолетом обеспечивается гидропитанием от максимального количества гидросистем, имеющихся на самолёте, а ответственные потребители (закрылки, шасси и т.д.) – как минимум от двух гидросистем. Это повышает надежность их работы, т.к. при выходе из строя одной из гидросистем потребитель продолжает работать от другой системы.
...

Как ведется контроль за функционированием гидросистемы самолёта?
Блок HSCU контролирует работоспособность гидросистемы и формирует сигналы для отображения рабочих параметров гидросистемы на дисплеях MFD (мнемокадр HYD) и аварийных текстовых сообщений выдаваемых на EWD в кабине экипажа.

Рис. 7. Дисплей MFD (мнемокадр HYD)

На мнемокадре гидравлической системы самолета (HYD) индицируется:
• уровень гидрожидкости для каждой гидросистемы;
• температуру гидрожидкости в каждой гидросистеме;
• давление в каждой гидросистеме;
• конфигурацию системы (работающие гидронасосы);
• положение перекрывных противопожарных клапанов (FWSOV);
• работу системы передачи мощности (PTU).
Источником информации о нештатной работе гидросистемы являются текстовые сообщения, выводимые на дисплей EWD, и сопровождающие их звуковые и световые сигналы.
...

Шасси самолёта
Шасси предназначено для стоянки и передвижения самолета по земле. Оно оснащено амортизаторами, поглощающими энергию ударов при посадке и при передвижении по земле, и тормозами, обеспечивающими торможение самолета при пробеге и рулении. Для устойчивого положения самолета на земле необходимы минимум три опоры. В зависимости от расположения опор шасси относительно центра тяжести самолета различают следующие основные схемы: а) с передней опорой, б) с хвостовой опорой и в) велосипедного типа.

Рис.8. Основные типы шасси
1 – передняя опора; 2 – главные опоры; 3 – задняя опора; 4 – подкрыльные опоры
Схема шасси и ее параметры определяют характеристики устойчивости и управляемости самолета при его движении по грунту, влияют на нагружение опор.
Трехопорная схема шасси с передней опорой характеризуется наличием двух основных опор, расположенных несколько позади центра тяжести, и одной передней, вынесенной на значительное расстояние вперед от центра тяжести самолета.
...

Системы уборки и выпуска шасси
Главные стойки шасси на легких самолетах обычно убираются в крыло или частично в крыло и в фюзеляж, а на тяжелых самолетах – в специальные гондолы на крыле или в фюзеляж (рис. 11). Передние стойки убираются в носовую часть фюзеляжа.

Рис. 11. Основные схемы уборки главных стоек шасси:
а – колеса убираются в фюзеляж, главные стойки крепятся к крылу; б – шасси убираются в крыло; в – шасси убираются в фюзеляж

Убираются стойки вращением их в основном относительно одной оси и редко относительно двух осей (уборка с разворотом). Колесные тележки практически всегда при убирании поворачиваются относительно стойки так, чтобы в убранном положении занимать наименьший объем.
На большинстве самолетов передние стойки убираются движением вверх-вперед (против потока), реже вверх-назад (рис. 12). В аварийном случае способ вверх-вперед обеспечивает выпуск передней стойки под действием ее веса и набегающего потока воздуха.
...

Система поворота колес передней опоры
Система поворота колес передней опоры предназначена для выполнения разворотов на рулении и выдерживании направления на ВПП на взлете и посадке, а также обеспечивает демпфирование колебаний (типа «шимми») колес передней опоры в режиме свободного ориентирования.
Система управления поворотом колес – гидромеханическая, может работать в одном из двух режимов: в рулежном или взлетно-посадочном. Управление поворотом выполняется рукоятками на рулении, а на разбеге и пробеге – педалями ножного управления. При выключенной системе колеса свободно ориентируются при буксировке самолета по рулежной дорожке (ВПП). Дросселирование перетекающей жидкости между полостями рулевых цилиндров предотвращает возникновение колебаний колес. Система управления поворотом колес передней опоры состоит из механической проводки управления распределительно-демпфирующими механизмами, гидравлических рулевых механизмов и механической обратной связи.

Рис. 13.
...

Тормозная система шасси самолёта

Тормозная система предназначена для торможения на рулении, пробеге и стоянке самолета.
На тяжелых самолётах применяются колёса с дисковыми гидравлическими тормозами.
Дисковые тормоза состоят из набора дисков, поочередно соединенных (через один) с барабаном колеса и вращающихся вместе с ним, и дисков, закреплённых неподвижно на оси колеса.
Гидравлическая часть тормоза представлена корпусом гидроцилиндров.

Рис. 14. Гидравлическая часть тормоза
Гидроцилиндров тут 14 - по семь на основную и альтернативную системы торможения, расположенных через один.
На рис. 15 хорошо видно, что системы работают не одновременно (один поршень не задействован, другой прижимает диски).

Верхние гидроцилиндры имеют штуцеры для стравливания воздушных пробок после установки тормоза:

Рис. 16. Штуцеры для стравливания воздушных пробок

Внизу тормоз имеет датчик температуры

Рис. 17.
...

Особенности бустерной системы управления
С ростом скоростей полета увеличиваются усилия, потребные для отклонения рулевых поверхностей. Пилот, летящий на самолете с непосредственным, неавтоматическим управлением, замечает это по значительному возрастанию усилий, требуемых для отклонения командных рычагов.
В таких случаях в систему управления включают гидроусилители (бустеры), представляющие собой гидравлическую следящую систему. Гидроусилитель состоит из исполнительного механизма – силового цилиндра двойного действия и распределительного, следящего механизма, чаще всего золотникового типа (рис. 20). Отклоняя командные рычаги, пилот воздействует на связанный с ними проводкой управления золотник, для отклонения которого требуются незначительные усилия.
Золотник распределяет поток жидкости, подаваемой под большим давлением, направляя его в ту или иную полость силового цилиндра. Исполнительный шток силового цилиндра отклоняет рулевую поверхность.

Рис. 20.
...

Рычаги управления самолетом
На современных самолетах гражданской авиации управление разделяется на две группы – ручное и ножное.

Рис. 21. Схема ручного управления элеронами и рулями высоты:
1 – штурвальная колонка; 2 – штурвал; 3 – ось вращения штурвала; 4 – механическая проводка от штурвальной колонки до рулей высоты; 5 – руль высоты; 6 – рычаг управления рулем высоты; 7 – элероны; 8, 11 – проводка управления элеронами; 9, 12 – качалка управления элеронами; 10 – подшипники
Ручное управление применяют для управления рулём высоты и элеронами (рис. 21). Командными рычагами являются штурвальная колонка и штурвал.
Вращение штурвала влево (против часовой стрелки) приведет к образованию левого крена. Соответственно поворот штурвала вправо (по часовой стрелке) вызовет появление правого крена.
Перемещение штурвальной колонки «от себя» вызовет пикирование самолета. И, наоборот, при перемещении штурвальной колонки «на себя» самолет будет кабрировать.
...

Автоматизация систем управления самолетом
Управление полетом современного самолета обеспечивается пилотом и специальными автоматическими системами, служащими для облегчения пилотирования, улучшения качества и эффективности управления.
В систему управления современным самолетом включают специальную систему автоматического управления (САУ), обеспечивающую без участия пилота или под его контролем выполнение следующих функций:
◦  пилотирование по заданному заранее или рассчитанному в полете маршруту, на заданной высоте и с заданной скоростью;
◦  улучшение характеристик устойчивости и управляемости самолета (демпферы);
◦  управление двигателями (автомат тяги);
◦  автоматический уход на второй круг и т.д.

Рис. 22. Блок управления автопилотом

Рис. 23. Структурная схема автопилота
Рулевые машинки автопилота имеют прямое подключение в проводку управления, обеспечивая согласованное отклонение элементов управления и рычагов управления.
...