Механизмы управления самолетом. Части самолета: конструктивное значение и особенности эксплуатации

Управление самолетом

2.1. Назначение и состав систем управления самолетом

Совокупность бортовых устройств, обеспечивающих управление движением самолета, называют системой управления самолетом. Поскольку процесс управления самолетом осуществляется пилотом, находящимся в кабине экипажа, а элероны и рули находятся на крыле и хвостовом оперении, между этими участками должна быть конструктивная связь. Она должна обеспечить высокую надежность, легкость и эффективность управления положением самолета.

Очевидно, что при отклонении управляющих поверхностей, действующее на них усилие возрастает. Однако это не должно привести к недопустимому увеличению усилий на рычагах управления.

Система управления самолетом может быть неавтоматической, полуавтоматической или автоматической. Если процесс управления осуществляется непосредственно пилотом, т.е. пилот посредством мускульной силы приводит в действие органы управления и устройства, обеспечивающие создание и изменение управляющих движением самолета сил и моментов, то система управления называется неавтоматической (прямое управление самолетом).

Неавтоматизированные системы могут быть механическими и гидромеханическими (см. рис. 6.1). Механические системы - это первые самолётные системы, на базе которых созданы все современные комплексные системы основного управления. Балансировка и управление здесь осуществляются непосредственно мускульной силой экипажа в течение всего полёта.

Рис.6.1. Неавтоматизированные механическая (а) и гидромеханическая (б) системы основного управления самолетом: 1 – командный рычаг; 2 – тяга проводки управления; 3 – качалка или роликовая направляющая; 4 – балансир массы проводки управления;

5 – двуплечая качалка, компенсирующая температурные изменения длины гермоотсека фюзеляжа; 6 – кронштейн навески руля; 7 – рычаг управления руля;

8 – двуплечий рычаг; 9 – пружинный загружатель командного рычага; 10 – механизм триммирования (снятия нагрузки); 11 – рулевой привод; 12 – гидравлический золотник; 13 – гидроцилиндр

На самолётах ГА основное управление осуществляется двумя пилотами с помощью двойных командных рычагов, механической проводки управления, кинематических устройств, регулирующих перемещения и усилия, и поверхностей управления.

Если процесс управления осуществляется пилотом через механизмы и устройства, обеспечивающие и улучшающие качество процесса управления, то система управления называется полуавтоматической. Если создание и изменение управляющих сил и моментов осуществляется комплексом автоматических устройств, а роль пилота сводится к контролю за ними, то система управления называется автоматической. На большинстве современных скоростных самолетов применяются полуавтоматические и автоматические системы управления.

Комплекс бортовых систем и устройств, которые дают возможность пилоту приводить в действие органы управления самолетом для изменения режима полета или для балансировки самолета на заданном режиме, называют системой основного управления самолетом (руль высоты, руль направления, элероны, переставной стабилизатор).

Устройства, обеспечивающие управление дополнительными элементами управления (закрылки, предкрылки, спойлеры) называют вспомогательным управлением или механизацией крыла.

В систему основного управления самолетом входят:

А) командные рычаги, на которые непосредственно воздействует пилот, прикладывая к ним усилия и перемещая их;

Б) проводка управления, соединяющая командные рычаги с элементами систем основного управления;

В) специальные механизмы, автоматические и исполнительные устройства.

Отклоняя штурвальную колонку на себя или от себя, пилот осуществляет продольное управление самолетом, т.е. изменяет угол тангажа, отклоняя руль высоты или управляемый стабилизатор. Поворачивая штурвал вправо или влево, пилот, отклоняя элероны, осуществляет поперечное управление, накреняя самолет в нужную сторону. Для отклонения руля направления пилот воздействует на педали. Педали используются также для управления передней опорой шасси при движении самолета по земле.

Пилот является важнейшим звеном в неавтоматической и полуавтоматической системах управления. Он воспринимает и перерабатывает информацию о положении самолета, действующих перегрузках, положении рулей, вырабатывает решение и создает управляющее воздействие на командные рычаги.

Основное управление самолетом должно удовлетворять следующим требованиям:

1. При управлении самолетом движения рук и ног пилота для отклонения командных рычагов должны соответствовать естественным рефлексам человека при сохранении равновесия. Перемещение пилотом командного рычага в определенном направлении должно вызывать нужное перемещение самолета в том же направлении.

2. Реакция самолета на отклонение командных рычагов должна иметь незначительное запаздывание, определяемое условиями устойчивости контура управления "пилот-самолет".

3. При отклонении органов управления (рулей, элеронов и др.) усилия на командных рычагах должны возрастать плавно, быть направлены в сторону, противоположную движению командных рычагов (препятствовать перемещению их пилотом), а величина усилий должна согласовываться с режимом полета самолета. Последнее необходимо для обеспечения пилоту "чувства управления" самолетом, способствующего пилотированию самолета. Предельные усилия на командных рычагах должны соответствовать физическим возможностям пилота.

4. Должна быть обеспечена независимость действия рулей: отклонение, например, руля высоты не должно вызывать отклонения элеронов, и наоборот.

5. Углы отклонения рулевых поверхностей должны обеспечивать возможность полета самолета на всех требуемых полетных и посадочных режимах, причем должен быть предусмотрен некоторый запас отклонения рулей.

2.2. Особенности конструкции систем управления самолетом

Основными конструктивными элементами систем управления являются командные рычаги, проводка управления и различные агрегаты (бустеры, механизмы загрузки и т.п.).

Проводка управления предназначена для передачи усилий с командных рычагов на управляемые поверхности. Проводка управления может быть выполнена гибкой или жесткой.

Рис.6.2. Схема действия триммера: 1 – электромеханизм; 2 - триммер

При длительном полете самолета с отклоненными рулями для снятия усилий с командных рычагов применяются триммеры, которые представляют собой дополнительную рулевую поверхность, устанавливаемую на задней части основного руля. Триммеры отклоняются на необходимые для снятия усилий углы по желанию пилота. Это обеспечивается специальной механической проводкой из кабины экипажа к триммерам или при помощи управляемых из кабины экипажа электромеханизмов (см. рис. 6.2.).

Отклоняя триммер в сторону, противоположную отклонению руля, нагрузку, передающуюся на командные рычаги, можно уменьшить до сколько угодно малой величины. Компенсирующий момент от триммера, противодействующий шарнирному моменту, возникает вследствие большого плеча силы, приложенной к триммеру, хотя сама сила и невелика.

Шарнирный момент руля можно уменьшить, применяя аэродинамическую компенсацию, т.е. создавая с помощью аэродинамической силы носового участка руля момент, противоположный моменту от силы хвостового участка (см. рис. 6.3.). Наиболее широкое распространение получила осевая аэродинамическая компенсация - смещение оси вращения руля от его передней кромки. Центр давления аэродинамической силы руля лежит приблизительно на 1/3 его хорды. Если ось вращения руля приблизить к линии центра давления, то тем самым уменьшится плечо аэродинамической силы. Уменьшение плеча дает уменьшение шарнирного момента руля, а следовательно, уменьшает нагрузку на рычаг управления рулем.

Иногда аэродинамический компенсатор представляет собой часть рулевой поверхности, вынесенной вперед только у края руля, а не по всей длине (см. рис. 6.4.). Такая разновидность осевой аэродинамической компенсации получила название роговой и применяется на легких нескоростных самолетах.

На элеронах применяется также и так называемая внутренняя аэродинамическая компенсация. Компенсатор находится в пространстве за задним лонжероном крыла и соединен с ним герметичной гибкой перегородкой. Разность давлений, действующих на компенсатор, создает необходимый эффект. Внутренний компенсатор не выходит в поток и не увеличивает сопротивление.

Схема сервокомпенсатора (флетнера): 1 – тяга управления рулем;

2 – руль; 3 - сервокомпенсатор

Наряду с осевой компенсацией, применяются сервокомпенсаторы (или флетнеры). Принцип действия его подобен действию триммера. В то же время между ними имеется существенное различие. Если триммер отклоняется только по командам пилота и отклонение руля не вызывает поворота триммера, то сервокомпенсатор при помощи четырехзвенного механизма отклоняется всегда в сторону, обратную отклонению основного руля. Иногда используются триммеры - флетнеры - это флетнеры, длина жесткой тяги которых может изменяться с помощью электрического привода, и поэтому они могут работать и как триммер, и как сервокомпенсатор.

Считается, что мощная аэродинамическая компенсация и, следовательно, ручное управление, т.е. управление самолетом без усилителей, возможны только при скоростях полета, соответствующих числу М не более 0,9. Поэтому в систему управления скоростного самолета включают специальные механизмы и приводы, позволяющие преодолеть эти затруднения.

На тяжелых неманёвренных самолётах, имеющих большой диапазон эксплуатационных центровок и высокую механизацию крыла, для обеспечения балансировки возникает необходимость дискретно-переставляемого или триммируемого стабилизатора. Дискретно-переставляемый стабилизатор - это переставной стабилизатор, отклоняемый пилотом или автоматически на фиксированные углы. Триммируемый стабилизатор используется для продольной балансировки самолёта и снятия усилий с рычага управления. Такой стабилизатор отклоняется пилотом в пределах рабочего диапазона нажатием специальной кнопки управления. Скорость отклонения триммируемого стабилизатора небольшая: 0,3-0,5 град./с. Применение триммируемого стабилизатора для балансировки самолёта позволяет на всех режимах полёта использовать весь диапазон возможных углов отклонения руля высоты для манёвра и парирования возмущений, что повышает безопасность полёта и расширяет эксплуатационные возможности самолёта. Вследствие этого такая схема управления продольным движением получала наибольшее распространение на пассажирских самолётах.

2.3. Рычаги управления самолетом

На современных самолетах гражданской авиации управление разделяется на две группы - ручное и ножное.

Ручное управление применяют для воздействия на элероны и руль высоты (см. рис. 6.6.). Командным рычагом в системах управления средних и тяжелых самолетов является штурвальная колонка. Для легких самолетов может быть применена ручка.

Движение штурвала влево (против часовой стрелки) приведет к образованию левого крена. Соответственно поворот штурвала вправо (по часовой стрелке) вызовет появление правого крена.

"Дача штурвала от себя" вызовет снижение, пикирование самолета. И, наоборот, при перемещении штурвала "на себя" самолет будет подниматься, кабрировать. Независимо от конкретного конструктивного исполнения на всех самолетах определенное движение штурвала или ручки вызовет эволюцию самолета одинакового характера.

Ножное управление предназначено для управления рулем направления. "Дача правой ноги" вперед приведет к правому развороту.

Таким образом, конструкция управления предусматривает, чтобы изменение положения самолета в пространстве соответствовало естественным рефлексам человека.

На средних и тяжелых самолетах устанавливают спаренные командные рычаги для двух пилотов: левого и правого. В длительном полете, в сложных условиях один пилот будет перегружен. К тому же, если один из них по каким-либо причинам (например, по болезни) не сможет осуществлять управление, второй заменит его. Командные рычаги конструктивно связаны друг с другом, их движения абсолютно синхронны и одинаково воздействуют на управляющие поверхности.

Максимальные усилия на рычагах управления, потребные для пилотирования самолёта не должны превышать по абсолютной величине:

35 кгс - в продольном управлении;

20 кгс - в поперечном управлении;

70 кгс - в путевом управлении.

На продолжительных режимах полета обеспечивается балансировка самолёта по усилиям. Максимальные кратковременные (не более 30 с) усилия на рычагах управления, потребные для пилотирования самолёта при возникновении маловероятных отказных состояний, не должны превышать:

50 кгс - в продольном управлении;

30 кгс - в поперечном управлении;

90 кгс - в путевом управлении.

Уменьшить усилие можно с помощью аэродинамической компенсации, например триммеров. Однако в системе управления могут возникнуть значительные усилия, превышающие возможности человеческого организма. В этих случаях в систему управления включают усилители. Например, гидравлические. Особенно это необходимо для сверхзвуковых самолетов, у которых при преодолении звукового барьера возникают значительные усилия.

Усилители, установленные в системе управления, называются бустерами. Бустеры располагают возможно ближе к управляющим поверхностям, чтобы сократить длину и массу конструктивных элементов цепи управления. Бустерное управление обычно разделяют на две схемы: обратимую и необратимую. В обратимой схеме усилия на рычагах управления пропорциональны величине шарнирного момента управляющей поверхности. В этом случае большая часть усилия воспринимается бустером и только небольшая часть усилия необходимого для отклонения рулей, передается на рычаг управления. В необратимой схеме все усилие, необходимое для отклонения управляющей поверхности, создается бустером. Здесь пилот не будет ощущать на командных рычагах управления никакого усилия и не ощутит изменения режима полета по нагрузке на рычаге управления. Считается естественным, что ручка управления оказывает сопротивление перемещению. Для создания такого эффекта в необратимых схемах предусматривают загружатели различных конструкций.

В конструкциях современных самолетов, когда неизмеримо возросли требования к экономичности полета, непосредственное управление полетом с использованием мускульной силы пилота не может обеспечить выбор наивыгоднейшего режима в каждый момент времени. Изменяющиеся условия (направление ветра, восходящие и нисходящие потоки воздуха, климатические изменения) требуют мгновенного принятия решения и соответствующих действий, особенно в условиях скоростного полета. Это может быть выполнено только быстродействующей ЭВМ. Поэтому на современных самолетах устанавливают автоматизированные системы управления. Основными составляющими таких систем являются автопилоты, управляемые бортовыми ЭВМ. Задачу обеспечения достаточной надежности систем управления конструкторы решают, создавая две или три независимые системы управления агрегатом. При отказе одной из систем вступает в действие вторая и т.д. В системах управления самолетами новых поколений механическая передача усилий пилота к управляющим поверхностям не применяется, элероны и рули соединены с исполнительными механизмами (например, рулевыми агрегатами), управление которыми пилот осуществляет дистанционно с помощью электрических сигналов.

2.3.1. Проводка управления

Проводка управления связывает командные рычаги непосредственно с рулями или гидроусилителями рулей. К ней подключаются исполнительные механизмы систем автоматического управления. Конструкция проводки управления может быть гибкой, жесткой и смешанной.

Гибкая проводка состоит из тросов, роликов, качалок, секторов и других деталей. В этом случае все усилия в системе управления передаются с помощью тросов - стальных канатов, свитых из прядей проволоки. В самолетостроении применяют прочные, гибкие тросы с большим сроком службы, не подвергающиеся коррозии. Перед установкой на самолет трос предварительно вытягивают под нагрузкой, составляющей около 50% разрушающей. Это делается для того, чтобы избежать вытяжки троса в процессе работы. Вытяжка троса от растягивающих усилий в процессе работы может привести к ослаблению троса и нарушению управления самолетом.

Трос вытягивается в процессе эксплуатации под нагрузкой и нуждается во внимательном уходе, контроле и смене из-за износа. Вследствие различного теплового удлинения стального троса и дюралевой конструкции самолета гибкая проводка дополнительно нагружается. Необходимо устанавливать элементы автоматического регулирования натяжения тросов.

Для обеспечения достаточной долговечности тросов желательно, чтобы действующие в тросе при управлении самолетом усилия составляли не более 10% от усилия, разрушающего трос.

Тросы проходят вдоль каркаса самолета, выходя при этом из гермокабины или входя в нее. Для обеспечения герметичности в местах прохода троса через перегородки устанавливают гермоузлы различной конструкции.

Жесткая проводка состоит из тяг, качалок, рычагов, валов, направляющих устройств и кронштейнов. Так как тяги могут работать на растяжение и на сжатие, то для обеспечения управления достаточно одной линии тяг (т.е. жесткая проводка - однопроводна).

В системе управления встречаются случаи, когда управляющие поверхности должны отклоняться на различные углы. Например, руль высоты и элероны должны отклоняться на разные углы вверх и вниз, поскольку при их отклонении возникают разные усилия от действия воздушных потоков. Схема управления, при которой отклонение командных рычагов на один и тот же угол в разные стороны приводит к неодинаковым отклонениям управляющих поверхностей, называется дифференциальной.

На практике с целью компенсации недостатков обеих систем чаще всего используют смешанную проводку управления в виде сочетания жесткой и гибкой проводок.

Важным устройством в системе проводки управления на современных самолетах являются выводы тяг и тросов из герметических кабин и отсеков. Обычно это делается с помощью специальных коробок герметизации, в которых поступательное движение тяг преобразуется с помощью качалок-рычагов во вращательное, а поворачивающиеся валы легко герметизируются с помощью кольцевых уплотнений.

Если самолёт имеет устройство для стопорения рулей и элеронов при стоянке его на земле, в конструкции предусматриваются специальные механизмы, исключающие вылет самолёта с застопоренными рулями и элеронами. В случае применения внешних устройств стопорения (струбцин) перед вылетом самолёта необходимо убедиться в их снятии. На самолётах с необратимым бустерным управлением демпфирование рулевых поверхностей при ветровых возмущениях на стоянке обеспечивается силовыми приводами.

С ростом скоростей полета интенсивно увеличиваются усилия, потребные для отклонения рулевых поверхностей. Пилот, летящий на самолете с непосредственным, не автоматическим управлением, замечает это по значительному возрастанию усилий, требуемых для отклонения командных рычагов. На больших скоростях и высотах значительно изменяются углы отклонения рулей, потребные для балансировки самолета. С ростом скорости полета они уменьшаются, а с ростом высоты полета - увеличиваются.Всистему управления скоростного самолета включают гидроусилители, представляющие собой гидравлическую следящую систему. Гидроусилитель состоит из исполнительного механизма - силового цилиндра двойного действия и распределительного, следящего механизма, чаще всего золотникового типа. 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. Рабочий ход золотника, необходимый для перепуска жидкости обычно очень невелик и измеряется несколькими миллиметрами. Поэтому практически сразу после начала перемещения пилотом командного рычага начинает перемещаться и исполнительный шток гидроусилителя. Исполнительный шток силового цилиндра непосредственно или через промежуточные элементы проводки отклоняет рулевую поверхность, которую обслуживает данный гидроусилитель.

2.3.2. Стопорение рулей и элеронов

Во время стоянки на земле рули и элероны стопорятся с целью исключения их колебаний от ветровых нагрузок.

Чаще всего для стопорения рулей и элеронов используется механическая система непосредственного управления или электромеханическая система дистанционного управления, заканчивающаяся реверсивными электродвигателями с механизмом стопорения.

Принцип действия системы стопорения сводится к защемлению рулей и элеронов относительно планера. Для этого на рулях (элементах проводки управления) имеются гнёзда, в которые входят стопоры механизмов. Руль направления и элероны стопорятся в нейтральном положении или в положении правого крена, а руль высоты - в нижнем положении, что обеспечивает уменьшение кабрирующего момента при сильном ветре и страхует от самопроизвольного стопорения в полёте. Механизм стопорения благодаря конусу наконечника и дополнительной пружине позволяет ставить рычаг управления в положение "Застопорено" независимо от положения руля и элеронов. Последующее перемещение рулей и элеронов приводит к самостопорению.

При штормовом предупреждении стопорение рулей и элеронов производится с помощью струбцин. На некоторых самолётах с бустерной системой управления рули и элероны автоматически стопорятся рулевыми приводами.

2.4. Назначение и состав вспомогательного управления самолётом

Вспомогательные системы управления значительно проще основной системы, они включают только часть ее агрегатов. Обычно это командные рычаги, проводка и исполнительные механизмы, приводящиеся в движение гидравлическими, электрическими, пневматическими устройствами или механическими приспособлениями.

Работа всех элементов механизации крыла (закрылков, предкрылков и спойлеров) основана на управлении пограничным слоем на поверхности крыла и изменении кривизны профиля крыла. Механизация крыла позволяет улучшить взлётно-посадочные и манёвренные характеристики самолёта, увеличить его полезную нагрузку и повысить безопасность полёта.

Элементами механизации передней части крыла являются поворотные носки, предкрылки, носовые щитки, щитки Крюгера.

Элементами механизации задней части крыла являются поворотные закрылки, щелевые закрылки (без выдвижения, выдвижные одно-, двух-, трёхщелевые), закрылки Фаулера, поворотные и скользящие (выдвижные) щитки.

Эффективность элементов механизации крыла зависит от относительных размеров, формы и положения относительно основной части крыла.

Элементы механизации передней части крыла обеспечивают ликвидацию срыва потока на крыле при больших углах атаки самолёта. Наиболее эффективными элементами механизации передней кромки являются предкрылки.

Схемы механизации передней части крыла: 1 – поворотные носки; 2 – носовой щиток; 3 – щиток Крюгера; 4 – предкрылок. Схемы механизации задней части крыла: 1 – тормозной щиток; 2 – поворотный щиток; 3 – скользящий щиток; 4 – поворотный закрылок; 5 – щелевой поворотный закрылок; 6 – вы-движной поворотный закрылок;

7 – закрылок Фаулера; 8 – двухщелевой закрылок; 9 – двухщелевой закрылок в комбинации с интерцептором; 10 – трехщелевой закрылок.

Наиболее эффективными и распространенными элементами механизации задней части крыла являются щелевые выдвижные закрылки (они увеличивают кривизну и площадь несущей поверхности).

Спойлеры (интерцепторы) - это аэродинамические органы управления самолётом, выполненные в виде щитков, в рабочем положении выступающими над поверхностью крыла под углом к набегающему потоку. Спойлеры устанавливаются на верхней поверхности крыла и в рабочем положении уменьшают его подъёмную силу; используются на правом или левом крыле в качестве органа поперечного управления (совместно с элеронами), а при одновременном выпуске на правом и левом крыле как гасители подъемной силы в полёте или тормозные щитки при пробеге на земле.

При отказах в системе управления элеронами спойлеры, работающие в элеронном режиме, служат резервным вариантом управления по крену. Преимущество спойлеров перед другими органами управления (например, элеронами) состоит в том, что они устанавливаются в той части крыла, в которой задняя кромка использована для размещения закрылков.

2.4.1. Управление закрылками

Закрылки могут быть установлены по всему размаху крыла или по его части (в этом случае различают внутренние и внешние закрылки).

При использовании закрылков увеличение подъёмной силы происходит за счёт изменения кривизны профиля крыла, увеличения площади несущей поверхности, аэродинамической интерференцией закрылка с основной частью крыла (например, щелевой закрылок, закрылок Фаулера), реакцией выдуваемой струи газа (например, струйный закрылок).

Выпуск и уборка закрылков производится с помощью гидро- и электроприводов, которые через трансмиссию вращают винтовые механизмы, перемещающие закрылки назад и вниз Профиль отклонения закрылков задаётся направляющими рельсами.

Конструкция закрылков аналогична конструкции крыла. Управление закрылками осуществляется с помощью рукоятки управления, которую устанавливают на заданный взлётный или посадочный угол отклонения закрылков.

Контроль за положением закрылков осуществляется по приборам и сигнализации. При рассинхронизации закрылков срабатывает система предельного рассогласования, которая включает сигнализацию, останавливает закрылки и включает противоуборочные тормоза.

Предкрылки могут быть установлены по всему размаху крыла или по его части (в этом случае обычно в концевых сечениях).

Внешний контур предкрылков выполняется по форме контура передней части крыла, и в убранном положении предкрылки "вписываются" в исходный профиль крыла. Задняя часть предкрылков формирует профиль щели между предкрылками и крылом. Через щель струя воздуха поступает на верхнюю поверхность крыла, за счёт чего на ней увеличивается зона безотрывного обтекания.

Отклонение предкрылков приводит к увеличению кривизны профиля, значительному смещению вниз по потоку точки отрыва пограничного слоя на верхней поверхности крыла, что, в свою очередь, существенно увеличивает критический угол атаки. При выдвижении предкрылков одновременно увеличивается суммарная площадь крыла и, следовательно, его полная подъёмная сила.

Отклонение предкрылков производится с помощью гидро- или электроприводов, которые через трансмиссию вращают винтовые механизмы, перемещающие предкрылки вперёд и вниз. Профиль отклонения предкрылков задаётся направляющими рельсами.

В настоящее время на современных самолётах используется система совмещённого управления закрылками и предкрылками, которая выдаёт команду на выпуск или уборку предкрылков от рычага управления закрылками.

Контроль за выпущенным или убранным положением предкрылков осуществляется по сигнализации. В случае рассинхронизации предкрылков, так же как и в системе управления закрылками, срабатывает система предельного рассогласования.

2.4.2. Система управления спойлерами

Спойлеры устанавливаются на верхней поверхности крыла перед закрылками. Их площадь обычно составляет 5-8% площади крыла. Отклоняются они вверх на 45-60 град. обычно после касания самолётом грунта и обжатия главных стоек шасси. Эффект спойлеров проявляется двояко. Во-первых, выдвинутые в поток, они вызывают рост сопротивления, и во-вторых, способствуют резкому уменьшению подъёмной силы крыла (их поэтому иногда называют "гасителями подъёмной силы"), а это приводит к увеличению нагрузки на опоры и повышению эффективности использования колёсных тормозов.

Как правило, спойлеры работают в нескольких режимах. Например, на самолёте Ил-76 спойлеры работают в тормозном, элеронном и совместном режимах. Управление спойлерами - следящее и осуществляется с помощью бустеров.

Управление спойлерами в элеронном режиме осуществляется штурвалами; в тормозном режиме - ручкой управления, расположенной на центральном пульте; в совместном режиме - от штурвалов и ручки одновременно (см. рис).В элеронном режиме спойлер поднимается на том крыле, где элерон отклоняется вверх. В тормозном режиме спойлеры поднимаются на обоих крыльях пропорционально ходу ручки. В совместном режиме углы отклонения спойлеров того крыла, где элерон отклонился вверх, складываются из углов отклонения в элеронном и тормозном режимах.

Элеронный режим используется на всех этапах полёта. Тормозной режим используется в следующих случаях:

При необходимости увеличения вертикальной скорости снижения самолёта. Угол выпуска спойлеров в этом случае подбирается таким, который обеспечит необходимую скорость снижения;

На пробеге после касания ВПП колёсами основных опор шасси. При этом используется полный угол выпуска спойлеров - 20 град. Одновременно на земле при обжатых шасси от ручки управления спойлерами на 40 град. выпускаются тормозные щитки.

2.5. Система управления на частном примере самолета «cessna-172»

Система управления самолетом

2.5.1. Общие сведения

Система управления самолетом включает в себя руль высоты (РВ), на котором установлен триммер, руль направления (РН), элероны и взлетно-посадочные устройства - закрылки. В кабине пилотов установлены:

Два штурвала для управления РВ и элеронами;

Две пары педалей для управления РН;

Один штурвал для управления триммером РВ;

Рычаг управления триммером РН;

Ручка управления закрылками;

Управление элеронами и РВ осуществляется левым или правым штурвалом через механическую проводку, состоящую из тяг, качалок и тросовой проводки. Триммер РВ отклоняется с помощью тросовой проводки.

Управление триммером РВ осуществляется с помощью штурвала через тросовую проводку.

Управление. РН осуществляется с помощью педалей через тросовую проводку.

Управление триммером руля направления осуществляется ручкой управления триммером РН за счет дополнительной загрузки педалей.

Управление закрылками осуществляется ручкой управления. Электрический сигнал подается от ручки управления на электродвигатель, который в свою очередь через тросовую и тягу отклоняет закрылки.

2.5.2. Основные технические данные

(1) Углы отклонения элеронов:

Вверх..........................- 20°

Вниз............................+ 15°

(2) Углы отклонения РН........±17º44" ±1º

(3) Углы отклонения РВ:

Вверх………………..- 28°±1º

Вниз…………………+ 23°±1º

(4) Углы отклонения триммера РВ:

Вверх ……………….-28º (+1º;-0º)

Вниз ………………...+13º (+1º;-0º)

(5) Угол отклонения закрылков от 0º до 40º (+0º; -2º)

2.5.3. Поперечное управление. Управление элеронами.

Общие сведения

С помощью элеронов обеспечивается поперечное управление самолетом. Пилот управляет элеронами отклонением левого и правого штурвала.

2.5.4. Описание назначения системы, перечень подсистем

Система управления элеронами состоит из двух штурвалов, один для пилота второй для дополнительного пилота, присоединенная к рулевой колонке и связанная универсальными соединениями с U-образным управляющим элементом, находящимся за панелью приборов. Боковое вращение любого из штурвалов передается на элероны, по одному на каждое крыло, через серию звездочек, цепей, шкивов, тросов, угловых рычагов.

Особенности ее устройства, расположение подсистем

1. 
   Проставка
2. 
   Ролик
3. 
   Шплинт троса
4. 
   Тандер
5. 
   Угловая качалка
6. 
   Элерон
7. 
   Передаточный трос между элеронами
8. 
   Трос правого элерона
9. 
   Втулка
10. 
    Трос левого элерона
11. 
    Кронштейн ролика

Описание

U-образный Элемент управления (штурвальная колонка

16. Передаточный

19. Болт осевой

20. Болт тяги

21. Втулка направляющая

Со стопорением

22. Штурвал 2-го пилота

23. Трубчатая тяга

24. Замок колонки

25. Втулка

26. Штурвал 1-го пилота

28. Универсальное

Соединение

29. Замок

30. Шарнирное

Соединение

1. Зубчатый механизм

4. Цепь галя

6. Тандерное соединение

8. Распределительный

9. Стопор

10. Стопор

11. Проставка

12. Подшипник

13. Коническая шайба

14. Стопор

2.5.5. Отыскание и устранение неисправностей

2.5.6. Управление рулем направления с триммером (путевое управление)

Общие сведения

Описание назначения системы, перечень подсистем

На рабочем месте каждого пилота имеются две педали ножного управления без механизма регулировки. Педали используются для управления РН, а также для торможения колес и которые также управляют разворотом колеса передней стойки шасси. Обе пары педалей соединены между собой жесткой тягой. Отклонение одной пары педалей ведет к синхронному отклонению другой пары.

2.5.7. Описание

Узел педалей смонтирован в общем, кронштейне, установленном на полу кабины.

Основными частями узла педалей являются две педали, два кронштейна, на которых они установлены и элементы механизма торможения колес.

Педаль, установленная в кронштейне на подшипниках, состоит из подножки и прикрепленной к ее носку тормозной педали (рис. 027.6). В подножках педалей левого пилота имеются отверстия для установки приспособления стопорения педалей. Тормозная педаль кинематически связана с соответствующим цилиндром торможения.

На нижней части плеча узла педалей левого пилота закреплен сектор тросовой проводки управления РН. К сектору подходит тяга, которая связана с рычагом, установленным в нижней части плеча узла педалей правого пилота.

На секторе установлены регулируемые упоры, ограничивающие перемещение педалей и соответственно проводки управления. Ответные нерегулируемые упоры расположены на специальных кронштейнах.

2.5.8. Описание работы системы, подсистемы, изделия

При отклонении вперед правой (левой) педали кронштейн перемещается вместе с ней и через регулировочную тягу, поводок, муфту и валик поворачивает плечо педали с сектором. Левая (правая) педаль при этом отходит назад. Отклонение педалей левого пилота вызывает синхронное отклонение педалей правого пилота. Аналогичные действия вызывает отклонение педалей правого пилота.

Ход педалей составляет +73 мм.

При отклонении рычага тримировая связанный с ним валик перемещает вперед или назад по направлению полета муфту, которая через поводки и регулировочные тяги перемещает педали.

Система управления руля направления с триммером РН

1. 
   Соединительный хомут-скоба
2. 
   Кронштейн управления
3. 
   Правый задний трос
4. 
   Левый задний трос
5. 
   Муфта
6. 
   Шплинт
7. 
   Ролик
8. 
   Штанга руля направления
9. 
   Трос руля направления

1. 
   Хомут
2. 
   Шайба
3. 
   Втулка
4. 
   Стопорная гайка
5. 
   Левый передний трос
6. 
   Правый передний трос
7. 
   Левый трос
8. 
   Правый трос

Педали руля направления

1. 
   Цилиндр
2. 
   Педаль руля направления
3. 
   Пружина
4. 
   Проставка
5. 
   Тормозная рейка
6. 
   Цилиндр цапфы
7. 
   Хвостовая штанга руля направления
8. 
   Опора подшипника
9. 
   Возвратная пружина
10. 
    Тяговая труба тормозов
11. 
    
12. 
    Главный цилиндр
13. 
    Скоба
14. 
    Угловой рычаг
15. 
    Одиночная ступица

1. 
   Тяговая труба тормозов
2. 
   Передняя штанга руля направления
3. 
   Главный цилиндр
4. 
   Скоба
5. 
   Угловой рычаг
6. 
   Одиночная ступица

Руль направления

Противовес

1. 
   Верхний шарнир
2. 
   Втулка
3. 
   Прокладка
4. 
   Центральный шарнир
5. 
   Шайба
6. 
   Гайка
7. 
   Нижний шарнир
8. 
   Верхний обтекатель

11. Нижний обтекатель

12. Кронштейн управления РН

13. Металлизация

Система управления триммером руля направления

1. 
   Конструкция консоли
2. 
   Рукоятка
3. 
   Рычаг
4. 
   Скоба
5. 
   Пружинное устройство триммера руля направления
6. 
   Штанга руля направления.
7. 
   Угловой рычаг.
8. 
   Тяга.

Описание

Рычаг в сборе, управляемый пилотом, соединен качалкой с пружинной тягой триммера, который, в свою очередь, соединен непосредственно с педалью руля в сборе и, соответственно, с рулем направления. Рычаг в сборе расположен в центре консоли и служит для перемещения рычага и жесткой фиксации триммерной системы в одной из трех позиций: справа или слева от центра, или на нейтральной позиции. Рычаг также служит для индикатора отбалансированного положения.

Наиболее часто встречающиеся или возможные неисправности

2.5.9. Управление рулем высоты с триммером

(продольное управление)

Общие сведения

Рули высоты приводятся в действие с помощью энергии, передаваемой через движение вперед-назад U-колонки пилота. Эта энергия поступает в рули высоты через систему, состоящую из, тросов и такелажа. Тросы рулей высоты с конечной стороны прикреплены напрямую к 2х плечей качалке, установленной между рулей высоты. Данный 2х плечая качалка служит промежуточным соединением между половинками руля высоты и как опорный узел болтов-ограничителей перемещения. Триммер РВ установлен на правой половинке руля высоты.

Описание

1. 
   Ролик
2. 
   Задний верхний трос
3. 
   Шплинт
4. 
   Задний нижний трос
5. 
   2х плечая качалка
6. 
   Передний верхний трос
7. 
   Передний нижний трос

11. Передний угловой рычаг

12. Кронштейн

13. Тандер

Рули управления высотой

1. 
   Обтекатель руля высоты
2. 
   Триммер руля высоты
3. 
   Наконечник тяги
4. 
   Кронштейн управления триммером
5. 
   Весовой баланс
6. 
   Узел трубы
7. 
   2х плечая качалка
8. 
   Кронштейн узла навески РВ
9. 
   Защелка
10. 
    Горизонтальный
    стабилизатор
11. 
    Болт-ограничитель перемещения
12. 
    Гайка

Система управления триммером

Триммер находится на правом руле высоты и управляется при помощи органа управления смонтированного в основании. Усилие для управления триммером передается через цепи, тросы и механизм управления триммером. Механический указатель, находящийся рядом с органом управления триммером показывает положение триммера. Положение «Носом вверх» достигается при перемещении триммера в нижнее положение.

Наиболее часто встречающиеся или возможные неисправности

Устранение неисправностей

Устранение проблем триммера

Система управления рулями и триммерами (часть 2 из 2).

Стабилизатор состоит из переднего и заднего лонжеронов, нервюр и элементов жесткости, центральной, левой и правой оболочечных панелей, а также формованных обшивок передней кромки. В стабилизаторе также находится привод триммера руля высоты. Конструкция руля высоты состоит из формованных обшивок передней кромки, переднего лонжерона, заднего швеллера, нервюр, оси вращения и качалки, левой верхней и нижней V-образных гофрированных панелей обшивки, и правой верхней и нижней V-образных гофрированных обшивок, имеющих на задней кромке вырез для триммера. Триммер руля высоты состоит из лонжерона, нервюры, верхней и нижней V-образных гофрированных панелей. Передние кромки левой и правой половин руля высоты имеет выступы с балансировочными грузами.

Управление самолетом

Система управления самолетом состоит из элеронов, руля направления, руля высоты. Рулевые поверхности управляются через механическую проводку с использованием штурвала для элеронов и руля высоты, и педалей для руля направления/тормозов.

Для педалей предусмотрены удлинители. Они состоят из лицевой части педалей, двух вставок и двух пружинных зажимов. Для установки удлинителей, зацепите нижний зажим удлинителя за нижнюю часть педали и защелкните верхний зажим за верхнюю часть педали. Проверьте, что удлинители надежно закреплены. Для снятия удлинителей произведите операции в обратной последовательности.

Система триммирования

На самолете предусмотрена управляемая вручную система триммирования руля высоты. Триммирование руля направления производится при помощи триммерной поверхности, управляемой от расположенного вертикально колесика, вмонтированного в центральной панели. Вращение триммерного колесика вперед переводит самолет на пикирование, назад - на кабрирование. Триммирование руля направления выполняется при помощи пружинного устройства, соединенного с системой управления рулем направления, и триммерного рычага, смонтированного на пульте управления. Триммирование руля направления выполняется подъемом триммерного рычага вверх до выхода из стопора, а затем перемещением его вправо или влево до выбранной позиции триммирования. Перемещение рычага вправо приводит к повороту самолета вправо, соответственно, перемещение рычага влево поворачивает самолет влево.

Однощелевые закрылки выпускаются и убираются установкой рычага переключателя (находится с правой стороны) на приборной панели в позицию заданного отклонения закрылков. Рычаг переключателя перемещается вверх и вниз по щелевой панели, которая обеспечивает механические упоры в положениях 10° и 20°. Для установки закрылков в положение более 10°, переместите рычаг переключателя вправо для снятия с упора и перевода в требуемое положение. Шкала и указатель слева от рычага показывают положение закрылков в градусах. Цепи системы управления закрылками защищены 10-амперными АЗС, промаркированными надписью FLAP, расположенными с левой стороны панели выключателей и управления.

Закрылки.

План

1. 
   Виды и назначение систем управления.
2. 
   Требования к системе управления..
3. 
   Органы управления и командные посты управления.

Виды и назначение систем управления .

Системы управления самолетом можно подразделить на:

• 
  основную систему управления, предназначенную, главным образом, для изменения траекторий движения самолета, его балансировки и стабилизации на задаваемых режимах полета;
• 
  дополнительные системы управления, предназначенные для управления двигателями, шасси, закрылками, тормозными щитками, воздухозаборниками, реактивным соплом и др.

Система управления современным самолетом представляет собой совокупность электронно-вычислительных, электрических, гидравлических и механических устройств, обеспечивающих решение следующих задач:

• 
  пилотирования самолета (изменение траекторий полета) летчиком в неавтоматическом и полуавтоматическом режимах;
• 
  автоматического управления самолетом на режимах и этапах полета, предусмотренных ТТТ;
• 
  создания достаточной мощности для отклонения органов управления;
• 
  реализации на самолете необходимых (заданных) характеристик устойчивости и управляемости самолета;
• 
  стабилизации установленных режимов полета;
• 
  повышения безопасности полета путем своевременного оповещения экипажа о подходе к опасным (по скорости, высоте, перегрузкам, углам атаки, скольжения и крена и другим параметрам) режимам полета и выдачи команд на отклонение органов управления, препятствующих выходу на эти режимы.

Требования к системе управления . Система управления должна обеспечивать в определенных пределах значения характеристик управляемости и устойчивости самолета в зависимости от его типа, весовой категории и диапазона скоростей с тем, чтобы самолет мог выполнять в заданных условиях эксплуатации все задачи, предусмотренные его назначением. Это основное требование (конкретизируемое в специальных нормирующих документах) должно выполняться при соблюдении общих ко всем частям и агрегатам самолета требований минимума массы системы, высокой надежности и безопасности полета, живучести. удобств осмотра, эксплуатации и ремонта. Специфические для системы управления требования:

• 
  углы отклонения органов управления должны обеспечивать с некоторым запасом возможность полета на всех требуемых полетных и взлетно-посадочных режимах (РВ вверх 20...35°, вниз 15...20°, РН 20...30° в обе стороны, элероны вверх 15...30°. вниз 10...20°, большие значения углов относятся к маневренным самолетам, меньшие - к неманевренным). Крайние положения органов управления должны ограничиваться упорами, выдерживающими расчетные нагрузки;
• 
  деформация фюзеляжа, крыльев, оперения и проводки механического управления не должна приводить к снижению максимально возможных углов отклонения органов управления и их эффективности или вызывать хотя бы кратковременное заклинивание системы управления;
• 
  величина максимальных кратковременных усилий на РУ, потребных для пилотирования самолета, зависит от типа и массы самолета и не должна превышать 500...600 Н в продольном управлении, 300...350 Н - в поперечном управлении, 900...1050 Н - в путевом управлении. Усилия на РУ должны нарастать плавно и быть направлены в сторону, противоположную движению РУ. На продолжительных режимах полета должна обеспечиваться балансировка самолета не только по моментам, но и по усилиям на РУ;
• 
  система управления должна работать плавно, без заеданий, автоколебаний и опасных вибраций, угрожающих прочности и (или) затрудняющих пилотирование. В проводке системы управления не должно быть люфтов;
• 
  размещение механизмов тяг, тросов и других деталей системы управления должно исключать возможность соприкосновения их с другими деталями, трения подвижных частей системы управления об элементы конструкции самолета, повреждения или заклинивания в процессе эксплуатации (грузами, пассажирами и т.д).Силы трения в проводке управления, передающиеся на РУ, также зависят от типа и массы самолета и не должны превышать 30..70Н. При больших значениях этих сил в системе управления надо предусматривать компенсаторы сил трения, снимающие эту нагрузку с РУ;
• 
  должны быть предусмотрены меры, исключающие возможность рассоединения элементов проводки механического управления, обесточивание или снижение давления в энергетических частях системы;
• 
  должно быть предусмотрено резервирование и дублирование основных жизненно важных элементов системы управления для повышения ее надежности;
• 
  для обеспечения высокой безопасности полетов необходимо, чтобы система управления включала устройства, не допускающие выхода самолета на опасные режимы полета и своевременно сигнализирующие о приближении таких режимов;
• 
  должно быть исключено попадание в систему управления посторонних предметов;
• 
  должна быть обеспечена независимость действий органов управления по крену и тангажу при отклонении ручки или штурвала.

Органы управления.

Устройства, посредством которых в процессе управления самолетом создаются необходимые для этого силы и моменты, называются органами управления. Их отклонение вызывает нарушение равновесия аэродинамических сил и моментов, в результате чего возникает вращение самолета с угловыми скоростями w(x,y,z) относительно связанной системы осей OXYZ и изменение траектории движения, или, наоборот, балансировку (стабилизацию) самолета на заданных режимах полета. Таким образом, отклонение органов управления обеспечивает:

• 
  поперечную относительно оси ОХ управляемость (элероны, флайпероны, элевоны, интерцепторы, дифференциально отклоняемые половины ЦПГО);
• 
  продольную относительно OZ управляемость (РВ, элевоны и др.);
• 
  путевую относительно оси ОУ управляемость (РН, ЦПГО).

Командные посты управления

Командные посты управления состоят из рычагов управления и элементов их крепления в кабине экипажа. Рычаги управления - это устройства, посредством которых (при отклонении которых) летчик вводит в систему управления управляющие сигналы и осуществляет их дозировку.

Командные посты ручного управления. Ручка управления служит для управления рулем высоты (ЦПГО) и элеронами (интерцепторами) в основном маневренных самолетов и представляет собой рычаг, имеющий две степени свободы. Шарнирное крепление нижней части ручки на оси или к оси и шарнирное крепление самих этих осей к полу кабины позволяют отклонять ручку: "на себя" до 400 мм и "от себя" до 180 мм при управлении рулем высоты (ЦПГО) и "вправо-влево" до 200 мм при управлении элеронами.

Рис. 22. 2. Элементы тросовой проводки управления.

Независимость управления в продольном и поперечном каналах в любой из кинематических схем установки ручки достигается выполнением определенных условий.

Штурвальное управление - колонки управления, служат для управления РВ неманевренных самолетов отклонением колонки управления "от себя" и "на себя" и элеронами - поворотом штурвала "влево-вправо". Штурвал расположен в кабине выше колен летчика и не требует при управлении самолетом такого большого пространства между ногами летчика, как ручка управления. Все это позволяет при штурвальном управлении уменьшить расстояние между педалями ножного управления и упростить компоновку кабины экипажа.

Рассмотрим достаточно типичное штурвальное управление самолета Ту-134. Колонка управления состоит из штурвала, литой головки, дюралевой трубы, литого колена и секторной качалки. В головке на шарикоподшипниках установлена свободно вращающаяся стальная ось. На ее конце на

Шпонках закреплен штурвал управления элеронами. От перемещения вдоль оси он зафиксирован с двух сторон гайками, навернутыми на наружную резьбу оси. На этой же оси на шпонках закреплена звездочка, через которую перекинута зубчатая цепь. К вильчатым наконечникам цепи присоединены тросы, спускающиеся внутри трубы колонки в колено, где они закрепляются на секторной качалке.

Командные посты ножного управления представляют собой различные механизмы, используемые для установки педалей управления РН. Различают педали, устанавливаемые на рычажно-параллелограммном механизме, качающиеся педали с верхней и нижней осями вращения, скользящие педали. Рычажно-параллелограммный механизм состоит из трубчатого рычага и тяги, закрепленных посередине на вертикальной оси в кронштейне крепления механизма педалей к полу кабины. На нижнем конце оси находится рычаг управления РН. Каретки педалей с педалями и замками регулировки педалей по росту летчика, установленные на болтах на концах рычага и тяги, образуют вместе с ними параллелограммный механизм. Это обеспечивает поступательное движение педалей (без их разворота) при управлении РН.

Посты ножного управления с качающимися педалями с верхней и нижней осями . Пост с верхней осью вращения механизма педалей со смонтированными на оси подвесками педалей устанавливается на литых опорах пульта, закрепленных на полу кабины. Подвеска педалей состоит из двух штампованных дюралевых поводков, соединенных в верхней части осью, а в нижней части - трубой с шарнирно установленной на ней литой педалью. Подвески с педалями свободно вращаются вокруг оси на подшипниках в поводках. Внутри нижней трубы смонтирован стопорный механизм с рукояткой, соединяющий подвеску с одним из шести отверстий в секторной качалке. Это обеспечивает регулировку педалей под рост летчика и преобразование отклонений педалей в поворот вертикального рычага трехплечей качалки управления РН.

Посты ножного управления со скользящими педалями требуют специальной платформы с направляющими трубками для перемещения по ним кареток с подножками педалей. Движение кареток должно синхронизироваться тросами. Тросы через сектор должны быть связаны с тягой управления РН или использоваться в качестве проводки управления к РН. Получается сложное громоздкое трудно компонуемое в кабине устройство. Поэтому посты ножного управления со скользящими педалями использовались крайне редко.

Элементы су, назначение и схемы включения в су усилителей, виды усилителей. автоматика в системе управления.

Источником энергии для отключения органа управления в этой системе оставалась мускульная сила летчика или усилие рулевых машин (РМ) автомата. Управление РВ осуществляется от штурвальной колонки с помощью тросовой проводки, проложенной на роликах по обоим бортам фюзеляжа до и тяг к РВ. В хвостовой части фюзеляжа слева на борту расположена РМ автомата (АП) соединенная тросами с проводкой управления РВ. Управление элеронами осуществляется от штурвала. Управление РН ----«---- от педалей, которые через вал под кабины летчика соединялись тросами в направляющих роликах по правому борту фюзеляжа с качалкой и тягой к РН в хвостовой части фюзеляжа. Триммеры РН и элеронов отключаются с помощью электромеханизма с электродистанционным управлением. Автомат обеспечивает стабилизацию самолета на задаваемых летчиком режимах полета и используется при бомбометании.

Гидравлические усилители в СУ

Управлять вручную только за счет мускульной силы с увеличением Мш становилось все труднее и наконец, стало практически невозможным. Внедрение ГУ в СУ способствовала необходимость улучшения характеристики устойчивости и управляемости самолетов автоматизация СУ в этих целях также не требовалось использования гидравлических или электромеханических усилителей мощности.

Рис. 22.3. Принципиальная схема конструкции ГУ. Автоматика в системе управления с ГУ, включенным по необратимой схеме.

СУ САМОЛЕТОМ ТУ-134

Предельное, путевое и поперечное управление самолетом осуществляется РВ, РН, элеронами и интерцепторами РВ и элероны приводятся в действие вручную посредством штурвальных колонок и штурвалов. РН управляют с помощью однокамерного ГУ-СУ самолетом ИЛ-86. Управление по тангажу осуществляется РВ и СТ. Управление РВ производится с помощью двух штурвальных колонок соединенных между собой и с ГУ РВ механической проводкой. ГУ включены по необратимой схеме.

В системе управления РН , состоящего из двух секций, каждая из которых управляется тремя ГУ- педаль, РМ АП, винтовые механизмы ЗМ, МТЭ, качалка, центрирующая спружение, механизм ограничения хода педалей с электроприводом.

В отличии от агрегатов, включенных в канал продольного управления, в систему управления РН включен еще демпфер рыскания для улучшения боковой устойчивости самолета.

Управление по крену осуществляется с помощью элеронов и интерцепторов. Штурвалы обоих летчиков соединены между собой и с ГУ элеронов и интерцепторов механической проводкой. Штоки ГУ (по три на элерон и по одному ГУ на интерцептор) крепятся непосредственно к секции элеронов и интерцепторов. Внутренние секции интерцепторов (по три на каждом крыле) могут использоваться в качестве воздушных тормозов и гасителей подъемной силы на пробеге и управляется через смесительный механизм как от штурвалов, так и от специального рычага установленного в кабине экипажа.

Управление элевонами. На самолетах без ГО, выполненных по схеме «бесхвостовое» поперечное и продольное управление осуществляется при помощи элевонов, располагающихся на месте элеронов .

При движении ручкой вперед элевонического РВ должны отключаться на обеих консолях крыла внизу. При движении ручкой вправо-влево элевоны отключаются, как элероны.

Дальнейшее развитие СУ может быть связано с уменьшением запаса статической устойчивости самолета, обеспечивающим повышение его аэродинамического качества из-за снижения потерь на балансировку самолета и выигрыш в массе за счет снижения площади и массы ГО. Однако это потребует введение в СУ автоматов продольной устойчивости. Перспективен переход на электродистанционное насыщенное компьютерами с большой степенью резервирования управление с боковыми ручками управления вместо традиционных штурвальных колонок.

Автоматика в СУ включает перечисленные выше устройства (РАУ), основным назначением которых является улучшение характеристики устойчивости и управляемости самолета в полете без вмешательства летчика.

Механизмы (автоматы) изменения передаточных отношений от рулей к рычагам управления (РУ) и от ЗМ к РУ могут быть выполнены в виде различных вариантов механизмов передачи или автоматов.

АРУ- автоматы регулировки управления. Они реагируют не только на изменение режима полета - скоростного напора и высоты полета Н, но и на центровку самолета Хт. ЗМ - загрузочные механизмы при использовании ГУ, включенных в СУ по необратимой схеме, служат для имитации аэродинамических нагрузок на рычагах управления, изменяя усилие на них в зависимости от величины их перемещения.

МТЭ - механизм триммерного эффекта предназначен для снятия нагрузок от ЗМ на рычаг управления. Его электромеханизм реверсивного действия летчик включает при на одном из пультов управления.

РАУ- рулевой агрегат управления представляет собой раздвижную тягу и эл.механизм. при включении которого происходит перемещение выходного звена РАУ и изменяется длина РАУ. При перемещении штока РАУ происходит перемещение золотника ГУ и отключение органа управления штоком ГУ.

Расчетные величины сил, приложенных к рычагам управления

1270...2350Н - для ручки, штурвальной колонки при управлении РВ;

640...1270Н - для ручки, штурвала при управлении элеронами;

1760...2450Н - для педалей при управлении РН.

Ключевые слова.

СУ – система управления, РУ – рычаги управления, основная и дополнительная система, пост управления, рычаги, качалки, педали, тросы, усилители, автоматика управления, триммерный эффект, РАУ – рулевой агрегат управления, АРУ – автоматики регулировки управления, ЗМ – загрузочный механизм, МТЭ – механизм триммерного эффекта, ГУ – гидроусилитель

Контрольные вопросы.

1. 
   Для чего предназначена система управления самолета?
2. 
   Какие требования предъявляются к СУ?
3. 
   Сколько видов СУ существует в одном самолете?
4. 
   Какие бывают тяги управления?
5. 
   Что такое пост управления и как он разделяется?
6. 
   Расскажите управление элеронами и рулями высоты конкретного самолета?
7. 
   Какие расчетные величины сил могут приложится к рычагам управления?
8. 
   Что такое автоматика управления как вы понимаете?

Литература – 2,5,10.

Лекция № 23

тема: АНОМАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ НЕСУЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ПОНЯТИЕ О ДИВЕРГЕНЦИИ КРЫЛА,ФЛАТТЕРЕ,РЕВЕРСЕ ЭЛЕРОНОВ,БАФТИНГЕ.

План

1. 
   Аэроупругие явления (АЯ).
2. 
   Реверс органов управления (РОУ) и конструктивные меры борьбы с ним.
3. 
   Дивергенция и меры предотвращение ее.
4. 
   Бафтинг и меры борьбы с бафтингом.
5. 
   Флатер и меры борьбы с флатером.

Аэроупругие явления (АЯ)

АЯ возникают в полете из-за упругости и деформируемости агрегатов самолета под действием нагрузок. При деформации любого агрегата планера в полете изменяются действующие на него аэродинамические нагрузки, приводя к дополнительным деформациям конструкции и дополнительному увеличению нагрузок, что может привести в конечном счете, к потере статической устойчивости и разрушению конструкции (явление дивергенции). Если возникающие дополнительные силы зависят только от величины деформаций и не зависят от их изменения во времени, то также является обусловленным взаимодействием только аэродинамических и упругих сил, относятся к статическим аэроупругим явлениям (реверс элеронов и рулей, дивергенция крыла, оперения, пилонов и т.д.)

Явления, обусловленные взаимодействием аэродинамических, упругих и инерционных сил, относятся к динамическим аэроупругим явлениям (флаттер агрегатов в планере, бафтинг и деформация крыла).

Величина прогиба и угла крутки можно определить интегрированием диференциальных уравнений упругой линии крыла, совпадающей с основой его жесткости и относительного угла кручения. Так для прямого консольного крыла изг. и кр. м-нты в сечении жесткости на изгиб и кручение в сечении модуля упругости. При определении стат-х деформаций стрелов-х крыльев надо учитывать, что изгиб такого крыла приводит к изменению поперечных сечений крыла, направленных по потоку.

Реверс органов управления (РОУ)

РОУ - это явление потери эффективности управления и наступления обратного их действия на самолете, которое может произойти из-за закручивания крыла (ст.к.) под действием аэродинамических сил, возникающих при отклонении элеронов (рулей). Скорость полета при которой органы управления не создают управляющего момента, т.е. их эффективность становится равной нулю, называется критической скоростью реверса. При значении меньшем, чем скорость полета наступает реверс элеронов (рулей).

Коструктивные меры борьбы с реверсом элеронов.

Одним из основных путей повышения является повышение жесткости крыла на крученых. Это может быть достигнуто увеличением площади поперечного сечения контуров крыла работающих на кручение. Здесь лучше использовать материалы с повышенным значением при небольшом значении удельного веса материала.

Дивергенция - это явление потери статистической устойчивости (разрушения) крыла, оперения, пилонов, крепления двигателей и других частей планера в воздушном потоке, которое может произойти при увеличении угла их закручивания аэродинамическими силами.

Рис. 23.1. К пояснению потери статической устойчивости крыла (дивергенции).

Конструктивные меры борьбы с дивергенцией

Менее подвержены дивергенции крылья малых удлинений с таким распределением материала конструкции по контуру сечения агрегата, при котором Xж -X F стремится = min ,а также стреловидные крылья с удлинением>0 ,т.к. у них меньше c y a и они при изгибе закручивается на уменьшение угла атаки, чем значительно увеличивают V кр.д. Сейчас использование на таких крыльях КМ с определенной ориентацией несущих слоев осуществляющих подтяг нижней передней части поверхности крыла и препятствующих тем самым увеличению углов атаки крыла при изгибе вверх, позволяет ликвидировать этот недостаток.

Бафтинг оперение - это вынужденные колебания оперения под воздействием сорванного завихренного потока от впереди лежащего крыла, надстроек на фюзеляже и т. д.

Меры борьбы с бафтингом заключается в улучшении аэродинамических форм самолета, снижении интерференционного влияния агрегатов в местах их стыков, в выносе оперения из зоны спутной струи.

Флаттер - это самовозбуждающиеся незатухающие колебания частей самолета, возникающие в результате взаимодействия аэродинамических, упругих и инерционных сил. Сейчас без подтверждения того, что критическая скорость, при которой наступают различные формы флаттера больше мах скорости самолёта ни один самолет не сертифицируется.

Ключевые слова.

Аэроупругие явления, дивергенция, реверс, бафтинг, флатер.

Контрольные вопросы

1. 
   Какие бывают аэроупругие явления?
2. 
   Что называется реверсом элеронов?
3. 
   Что называется дивергенцией?
4. 
   Что называется бафтингом и какие меры борьбы предотвращения его?
5. 
   Что называется флатером и какие меры борьбы существует против него?

Литература – 3, 5, 6.

Изобретение самолета позволило не только осуществить древнейшую мечту человечества - покорить небо, но и создать самый быстрый вид транспорта. В отличие от воздушных шаров и дирижаблей, самолеты мало зависят от капризов погоды, способны преодолевать большие расстояния на высокой скорости. Составные части самолета состоят из следующих конструктивных групп: крыла, фюзеляжа, оперения, взлетно-посадочных устройств, силовой установки, управляющих систем, различного оборудования.

Принцип действия

Самолет - летательный аппарат (ЛА) тяжелее воздуха, оборудованный силовой установкой. При помощи этой важнейшей части самолета создается необходимая для осуществления полета тяга - действующая (движущая) сила, которую развивает на земле или в полете мотор (воздушный винт или реактивный двигатель). Если винт расположен перед двигателем, он называется тянущим, а если сзади - толкающим. Таким образом, двигатель создает поступательное движение самолета относительно окружающей среды (воздуха). Соответственно, относительно воздуха движется и крыло, которое создает подъемную силу в результате этого поступательного движения. Поэтому аппарат может держаться в воздухе только при наличии определенной скорости полета.

Как называются части самолета

Корпус состоит из следующих основных частей:

• Фюзеляж - это главный корпус самолета, связывающий в единое целое крылья (крыло), оперения, силовую систему, шасси и другие составляющие. В фюзеляже размещаются экипаж, пассажиры (в гражданской авиации), оборудование, полезная нагрузка. Также может размещаться (не всегда) топливо, шасси, моторы и т. д.
• Двигатели используются для приведения в движение ЛА.
• Крыло - рабочая поверхность, призванная создавать подъемную силу.
• Вертикальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно вертикальной оси.
• Горизонтальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно горизонтальной оси.

Крылья и фюзеляж

Основная часть конструкции самолета - крыло. Оно создает условия для выполнения главного требования для возможности полета - наличие подъемной силы. Крыло крепится к корпусу (фюзеляжу), который может иметь ту или иную форму, но по возможности с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Для этого ему предоставляют удобно обтекаемую каплеобразную форму.

Передняя часть самолета служит для размещения кабины пилотов и радиолокационных систем. В задней части находится так называемое хвостовое оперение. Оно служит для обеспечения управляемости во время полета.

Конструкция оперения

Рассмотрим среднестатистический самолет, хвостовая часть которого выполнена по классической схеме, характерной для большинства военных и гражданских моделей. В этом случае горизонтальное оперение будет включать неподвижную часть - стабилизатор (от латинского Stabilis, устойчивый) и подвижную - руль высоты.

Стабилизатор служит для придания устойчивости ЛА относительно поперечной оси. Если нос летательного аппарата опустится, то, соответственно, хвостовая часть фюзеляжа вместе с оперением поднимется вверх. В этом случае давление воздуха на верхней поверхности стабилизатора увеличится. Создаваемое давление вернет стабилизатор (соответственно, и фюзеляж) в исходное положение. При подъеме носа фюзеляжа вверх давление потока воздуха увеличится на нижней поверхности стабилизатора, и он снова вернется в исходное положение. Таким образом, обеспечивается автоматическая (без вмешательства пилота) устойчивость ЛА в его продольной плоскости относительно поперечной оси.

Задняя часть самолета также включает вертикальное оперение. Аналогично горизонтальному, оно состоит из неподвижной части - киля, и подвижной - руля направления. Киль придает устойчивость движения самолету относительно его вертикальной оси в горизонтальной плоскости. Принцип действия киля подобен действию стабилизатора - при отклонении носа влево киль отклоняется вправо, давление на его правой плоскости увеличивается и возвращает киль (и весь фюзеляж) в прежнее положение.

Таким образом, относительно двух осей устойчивость полета обеспечивается оперением. Но осталась еще одна ось - продольная. Для предоставления автоматической устойчивости движения относительно этой оси (в поперечной плоскости) консоли крыла планера размещают не горизонтально, а под некоторым углом относительно друг друга так, что концы консолей отклонены вверх. Такое размещение напоминает букву «V».

Системы управления

Рулевые поверхности - важные части самолета, предназначенные для управления К ним относятся элероны, рули направления и высоты. Управление обеспечивается относительно тех же трех осей в тех же трех плоскостях.

Руль высоты - это подвижная задняя часть стабилизатора. Если стабилизатор состоит из двух консолей, то соответственно есть и два руля высоты, которые отклоняются вниз или вверх, оба синхронно. С его помощью пилот может менять высоту полета летательного аппарата.

Руль направления - это подвижная задняя часть киля. При его отклонены в ту или иную сторону на нем возникает аэродинамическая сила, которая вращает самолет относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс, в противоположную сторону от направления отклонения руля. Вращение происходит до тех пор, пока пилот не вернет руль в нейтральное (не отклоненное положение), и ЛА будет осуществлять движение уже в новом направлении.

Элероны (от франц. Aile, крыло) - основные части самолета, представляющие собой подвижные части консолей крыла. Служат для управления самолетом относительно продольной оси (в поперечной плоскости). Так как консолей крыла две, то и элеронов также два. Они работают синхронно, но, в отличие от рулей высоты, отклоняются не в одну сторону, а в разные. Если один элерон отклоняется вверх, то другой вниз. На консоли крыла, где элерон отклонен вверх, подъемная сила уменьшается, а где вниз - увеличивается. И фюзеляж ЛА вращается в сторону поднятого элерона.

Двигатели

Все самолеты оснащаются силовой установкой, позволяющей развить скорость, и, следовательно, обеспечить возникновение подъемной силы. Двигатели могут размещаться в задней части самолета (характерно для реактивных ЛА), спереди (легкомоторные аппараты) и на крыльях (гражданские самолеты, транспортники, бомбардировщики).

Они подразделяются на:

• Реактивные - турбореактивные, пульсирующие, двухконтурные, прямоточные.
• Винтовые - поршневые (винтомоторные), турбовинтовые.
• Ракетные - жидкостные, твердотопливные.

Прочие системы

Безусловно, другие части самолета также важны. Шасси позволяют взлетать и садиться с оборудованных аэродромов. Существуют самолеты-амфибии, где вместо шасси используются специальные поплавки - они позволяют осуществлять взлет и посадку в любом месте, где есть водоем (море, река, озеро). Известны модели легкомоторных самолетов, оснащенных лыжами, для эксплуатации в районах с устойчивым снежным покровом.

Напичканы электронным оборудованием, устройствами связи и передачи информации. В военной авиации используются сложные системы вооружения, обнаружения целей и подавления сигналов.

Классификация

По назначению самолеты делятся на две большие группы: гражданские и военные. Основные части пассажирского самолета отличаются наличием оборудованного салона для пассажиров, занимающего большую часть фюзеляжа. Отличительной чертой являются иллюминаторы по бокам корпуса.

Гражданские самолеты подразделяются на:

• Пассажирские - местных авиалиний, магистральные ближние (дальность меньше 2000 км), средние (дальность меньше 4000 км), дальние (дальность меньше 9000 км) и межконтинентальные (дальность более 11 000 км).
• Грузовые - легкие (масса груза до 10 т), средние (масса груза до 40 т) и тяжелые (масса груза более 40 т).
• Специального назначения - санитарные, сельскохозяйственные, разведывательные (ледовая разведка, рыборазведка), противопожарные, для аэрофотосъемки.
• Учебные.

В отличие от гражданских моделей, части военного самолета не имеют комфортабельного салона с иллюминаторами. Основную часть фюзеляжа занимают системы вооружения, оборудование для разведки, связи, двигатели и другие агрегаты.

По назначению современные военные самолеты (учитывая боевые задачи, которые они выполняют), можно разделить на следующие типы: истребители, штурмовики, бомбардировщики (ракетоносцы), разведчики, военно-транспортные, специальные и вспомогательного назначения.

Устройство самолетов

Устройство летательных аппаратов зависит от аэродинамической схемы, по которой они выполнены. Аэродинамическая схема характеризуется количеством основных элементов и расположением несущих поверхностей. Если носовая часть самолета у большинства моделей похожа, то расположение и геометрия крыльев и хвостовой части могут сильно разниться.

Различают следующие схемы устройства ЛА:

• «Классическая».
• «Летающее крыло».
• «Утка».
• «Бесхвостка».
• «Тандем».
• Конвертируемая схема.
• Комбинированная схема.

Самолеты, выполненные по классической схеме

Рассмотрим основные части самолета и их назначение. Классическая (нормальная) компоновка узлов и агрегатов характерна для большинства аппаратов мира, будь-то военных либо гражданских. Главный элемент - крыло - работает в чистом невозмущенном потоке, который плавно обтекает крыло и создает определенную подъемную силу.

Носовая часть самолета является сокращенной, что приводит к уменьшению требуемой площади (а следовательно, и массы) вертикального оперения. Это потому, что носовая часть фюзеляжа вызывает дестабилизирующий путевой момент относительно вертикальной оси самолета. Сокращение носовой части фюзеляжа улучшает обзор передней полусферы.

Недостатками нормальной схемы являются:

• Работа горизонтального оперения (ГО) в скошенном и возмущенном крылом потоке значительно снижает его эффективность, что вызывает необходимость применения оперения большей площади (а, следовательно, и массы).
• Для обеспечения устойчивости полета вертикальное оперение (ВО) должно создавать негативную подъемную силу, то есть направленную вниз. Это снижает суммарный КПД самолета: из величины подъемной силы, которую создает крыло, надо отнять силу, которая создается на ГО. Для нейтрализации этого явления следует применять крыло увеличенной площади (а, следовательно, и массы).

Устройство самолета по схеме «утка»

При данной конструкции основные части самолета размещаются иначе, чем в «классических» моделях. Прежде всего, изменения коснулись компановки горизонтального оперения. Оно располагается перед крылом. По этой схеме построили свой ​​первый самолет братья Райт.

Преимущества:

• Вертикальное оперение работает в невозмущенном потоке, что повышает его эффективность.
• Для обеспечения устойчивости полета оперение создает положительную подъемную силу, то есть она добавляется к подъемной силе крыла. Это позволяет уменьшить его площадь и, соответственно, массу.
• Естественная «противоштопорная» защита: возможность перевода крыльев на закритические углы атаки для «уток» исключена. Стабилизатор устанавливается так, что он получает больший угол атаки по сравнению с крылом.
• Перемещение фокуса самолета назад при увеличении скорости при схеме «утка» происходит в меньшей степени, чем при классической компоновке. Это приводит к меньшим изменениям степени продольной статической устойчивости самолета, в свою очередь, упрощает характеристики его управления.

Недостатки схемы «утка»:

• При срыве потока на оперениях происходит не только выход самолета на меньшие углы атаки, но и его «проседания» вследствие уменьшения его общей подъемной силы. Это особенно опасно в режимах взлета и посадки из-за близости земли.
• Наличие в носовой части фюзеляжа механизмов оперения ухудшает обзор нижней полусферы.
• Для уменьшения площади переднего ГО длина носовой части фюзеляжа делается значительной. Это приводит к увеличению дестабилизирующего момента относительно вертикальной оси, и, соответственно, к увеличению площади и массы конструкции.

Самолеты, выполненные по схеме «бесхвостка»

В моделях данного типа нет важной, привычной части самолета. Фото летательных аппаратов «бесхвосток» («Конкорд», «Мираж», «Вулкан») показывает, что у них отсутствует горизонтальное оперение. Основными преимуществами такой схемы являются:

• Уменьшение лобового аэродинамического сопротивления, что особенно важно для самолетов с большой скоростью, в частности, крейсерской. При этом уменьшаются затраты топлива.
• Большая жесткость крыла на кручение, что улучшает его характеристики аэроупругости, достигаются высокие характеристики маневренности.

Недостатки:

• Для балансировки на некоторых режимах полета часть средств механизации задней кромки и рулевых поверхностей надо отклонять вверх, что уменьшает общую подъемную силу самолета.
• Совмещение органов управления ЛА относительно горизонтальной и продольной осей (вследствие отсутствия руля высоты) ухудшает характеристики его управляемости. Отсутствие специализированного оперения заставляет рулевые поверхности находятся на задней кромке крыла, выполнять (при необходимости) обязанности и элеронов, и рулей высоты. Эти рулевые поверхности называются элевоны.
• Использование части средств механизации для балансировки самолета ухудшает его взлетно-посадочные характеристики.

«Летающее крыло»

При данной схеме фактически нет такой части самолета, как фюзеляж. Все объемы, необходимые для размещения экипажа, полезной нагрузки, двигателей, топлива, оборудования находятся в середине крыла. Такая схема имеет следующие преимущества:

• Наименьшее аэродинамическое сопротивление.
• Наименьшая масса конструкции. В этом случае вся масса приходится на крыло.
• Так как продольные размеры самолета небольшие (из-за отсутствия фюзеляжа), дестабилизирующий момент относительно его вертикальной оси является незначительным. Это позволяет конструкторам либо существенно уменьшить площадь ВО, либо вообще отказаться от него (у птиц, как известно, вертикальное оперение отсутствует).

К недостаткам относится сложность обеспечения устойчивости полета ЛА.

«Тандем»

Схема «тандем», когда два крыла располагаются один за другим, применяется нечасто. Такое решение используется для увеличения площади крыла при тех же значениях его размаха и длины фюзеляжа. Это уменьшает удельную нагрузку на крыло. Недостатками такой схемы является большое увеличение момента инерции, особенно в отношении поперечной оси самолета. Кроме того, при увеличении скорости полета изменяются характеристики продольной балансировки самолета. Рулевые поверхности на таких самолетах могут располагаться как непосредственно на крыльях, так и на оперении.

Комбинированная схема

В этом случае составные части самолета могут комбинироваться с использованием различных конструкционных схем. Например, горизонтальное оперение предусмотрено и в носовой, и в хвостовой части фюзеляжа. На них может быть использовано так называемое непосредственное управление подъемной силой.

При этом носовое горизонтальное оперение совместно с закрылками создают дополнительную подъемную силу. Момент тангажа, который возникает в этом случае, будет направлен на увеличение угла атаки (нос самолета поднимается). Для парирования этого момента хвостовое оперение должно создать момент на уменьшение угла атаки (нос самолета опускается). Для этого сила на хвостовую часть должна быть направлена ​​также вверх. То есть происходит приращение подъемной силы на носовом ГО, на крыле и на хвостовом ГО (а следовательно, и на всем самолете) без поворота его в продольной плоскости. В этом случае самолет просто поднимается без всякой эволюции относительно своего центра масс. И наоборот, при такой аэродинамической компоновке самолета он может осуществлять эволюции относительно центра масс в продольной плоскости без изменения траектории своего полета.

Возможность осуществлять такие маневры значительно улучшают тактико-технические характеристики маневренных самолетов. Особенно в сочетании с системой непосредственного управления боковой силой, для осуществления которой самолет должен иметь не только хвостовое, а еще и носовое продольное оперение.

Конвертируемая схема

Построенного по конвертируемой схеме, отличается наличием дестабилизатора в носовой части фюзеляжа. Функцией дестабилизаторов является уменьшение в определенных пределах, а то и полное исключение смещения назад аэродинамического фокуса самолета на сверхзвуковых режимах полета. Это увеличивает маневренные характеристики ЛА (что важно для истребителя) и увеличивает дальность или уменьшает расход топлива (это важно для сверхзвукового пассажирского самолета).

Дестабилизаторы могут также использоваться на режимах взлета/посадки для компенсации момента пикирования, который вызывается отклонением взлетно-посадочной механизации (закрылков, щитков) или носовой части фюзеляжа. На дозвуковых режимах полета дестабилизатор скрывается в середине фюзеляжа или устанавливается в режим работы флюгера (свободно ориентируется по потоку).

Если вы хотите безопасно (и законно) управлять самолетом, вам необходимо получить летное свидетельство пилота. Но если вы думаете, что однажды окажетесь в чрезвычайной ситуации, или вам просто любопытно, как все работает, умение управлять самолетом может оказаться очень кстати. Эта задача не из простых, а полное руководство займет несколько сотен страниц. Эта статья поможет вам понять, с чем вы столкнетесь во время первых тренировочных полетов.

Шаги

Знакомство с системой управления

Осмотрите самолет, прежде чем подняться на борт. До взлета важно провести осмотр самолета. Это визуальная оценка самолета, которая позволяет убедиться, что все детали судна находятся в рабочем состоянии. Инструктор выдаст вам список действий, которые вам нужно будет совершать как во время полета, так и до его начала. Крайне важно следовать этим правилам. Ниже мы приводим основные правила осмотра самолета до начала полета.

• Проверьте контрольные поверхности. Уберите контрольные замки. Убедитесь, что элероны, закрылки и руль направления двигаются плавно, что им ничего не мешает.
• Осмотрите бензобаки и резервуары с маслом. Проверьте, чтобы они были заполнены до нужного уровня. Для измерения уровня топлива вам понадобится топливомерный щуп. Для измерения уровня масла в моторном отсеке есть масломерный щуп.
• Проверьте топливо на наличие загрязняющих веществ. Для этого небольшое количество топлива помещают в специальный стеклянный контейнер и смотрят на наличие в образце воды или грязи. Инструктор покажет вам, как это сделать.
• Заполните бланки по допустимому весу на борту и по распределению нагрузки в самолете. Это позволит не допустить перегрузки самолета. Опять-таки, инструктор объяснит вам, как это сделать.
• Проверьте корпус самолета на наличие сколов, трещин и прочих повреждений. Повреждения, особенно на лопастях пропеллеров, могут повлиять на поведение самолета в воздухе. До взлета всегда проверяйте состояние пропеллеров и воздухозаборных устройств. Приближайтесь к пропеллерам с осторожностью. Если в проводке самолета есть повреждения, пропеллер может самопроизвольно начать вращаться, что приведет к серьезной или даже смертельной травме.
• Проверьте аварийные запасы. Конечно, думать об этом не хочется, однако нужно всегда учитывать возможность аварии. Проверьте запасы еды, воды, аптечку, а также наличие рации, фонарика и батареек. Вам также может понадобиться оружие и стандартные запчасти для ремонта.

1. Найдите штурвал. Когда вы займете свое место в кресле пилота, вы увидите перед собой сложную панель управления, однако вам будет проще разбираться в ней, когда вы поймете, за что отвечает каждое из устройств. Прямо перед вами будет находиться длинный рычаг, напоминающий руль. Это штурвал.

   • Штурвал выполняет ту же роль, что и руль в машине - он задает положение носа самолета (вверх и вниз) и наклон крыльев. Попробуйте подержаться за штурвал. Нажмите на него от себя, затем потяните к себе, поводите влево и вправо. Не тяните за него слишком сильно – достаточно небольших движений.

2. Найдите газ и устройство управления горючей смесью. Обычно эти кнопки находятся между сидениями в кабине пилота. Кнопка газа черная, а кнопка управления горючей смесью обычно красная. В гражданской авиации эти инструменты управления обычно выполнены в виде обычных кнопок.

   • Впуск топлива управляется кнопкой газа, а за управление горючей смесью отвечает вторая кнопка.

3. Найдите инструменты управления полетом. В большинстве самолетов их шесть, и они расположены в два ряда горизонтально. Эти инструменты показывают высоту над уровнем морем, пространственное положение воздушного судна, курс и скорость (как набора высоты, так и снижения).

   • Вверху слева: указатель воздушной скорости . Он показывает скорость судна в узлах. (Узел равен одной морской миле в час, или примерно 1,85 км/ч.)
   • Вверху посередине: указатель пространственного положения (искусственный горизонт). Он показывает пространственное положение самолета, то есть его угол наклона вверх или вниз, влево или вправо.
   • Вверху справа: альтиметр (высотомер). Он показывает высоту над уровнем моря.
   • Внизу слева: указатель поворота и скольжения . Это комбинированный инструмент, который показывает угол поворота самолета относительно вертикальной оси, угол крена и скольжения относительно продольной оси (не летит ли самолет боком).
   • Внизу посередине: указатель курса . Он показывает текущий курс судна. Этот инструмент калибруют (обычно каждые 15 минут), приводя его в соответствие с компасом. Это делается на земле или в воздухе, но только во время полета по прямой с постоянной высотой .
   • Внизу справа: указатель скорости набора высоты . Он показывает, с какой скоростью самолет набирает или сбрасывает высоту. Ноль означает, что самолет летит на постоянной высоте.

4. Найдите инструменты управления посадкой. На многих маленьких самолетах установлены фиксированные передачи, и в этом случае рычага управления передачей для посадки не будет. Если же в вашем самолете предусмотрена возможность ручного переключения передач, соответствующий рычаг может иметь любое расположение. Как правило, это рычаг с белой рукояткой. Вы будете использовать его при взлете, посадке и при движении самолета по земле. Помимо выполнения прочих функций, этот рычаг управляет шасси, лыжами и поплавками самолета.

   Поставьте ноги на педали поворота. У вас под ногами будут педали, с помощью которых можно задавать поворот. Они прикреплены к вертикальному стабилизатору. Если вам нужно слегка повернуть налево или направо по вертикальной оси, используйте педали. Фактически педали задают поворот относительно вертикальной оси. Они также отвечают за повороты на земле (многие начинающие пилоты считают, что направление движения на земле задается штурвалом).

   Взлет

   1. Получите разрешение на взлет. Если вы находитесь в аэропорту с диспетчерской, до начала движения по земле вам нужно связаться с диспетчером. Вам дадут всю необходимую информацию, включая код приемоответчика. Запишите его, поскольку эту информацию нужно будет повторить для диспетчера, прежде чем вам дадут разрешение на взлет. Когда разрешение будет получено, начинайте движений к взлетной полосе в соответствии с инструкциями сотрудников наземной службы. Никогда не выезжайте на взлетную полосу без разрешения на взлет!

      Настройте закрылки для взлета. Как правило, они должны располагаться под углом 10 градусов. Закрылки позволяют создать подъемную силу, из-за чего они и используются при взлете.

      Проверьте работу двигателей. Перед выездом на взлетную полосу остановитесь в зоне проверки двигателей и произведите соответствующую процедуру проверки. Так вы убедитесь, что взлетать безопасно.

      • Попросите инструктора показать, как производится проверка двигателей.

   2. Сообщите диспетчеру, что вы готовы к взлету. После успешной проверки двигателей сообщите диспетчеру о готовности и ждите разрешения продолжать движение по взлетной полосе.

   3. Вдавите кнопку управления горючей смесью максимально вниз. Начните постепенно давить на кнопку газа – самолет станет разгоняться. Он захочет повернуть влево, поэтому удерживайте его в середине взлетной полосы с помощью педалей.

      • При боковом ветре вам нужно будет слегка повернуть штурвал в сторону ветра. Когда наберете скорость, постепенно верните штурвал к исходному положению.
      • Отклонение от курса (кручение вокруг по вертикальной оси) нужно контролировать с помощью педалей. Если самолет начнет кручение, используйте педали, чтобы его выровнять.

   4. Разгонитесь. Чтобы подняться в воздух, самолету нужно набрать определенную скорость. Газ должен быть выжат до конца, и тогда самолет начнет подниматься (обычно у небольших самолетов скорость взлета равняется примерно 60 узлам). Указатель воздушной скорости сообщит вам, когда вы достигнете этой скорости..

      • Когда возникнет необходимая подъемная сила, нос самолета начнет подниматься над землей. Потяните за штурвал, чтобы помочь самолету взлететь.

   5. Потяните штурвал на себя. Это позволит самолету подняться в воздух.

      • Не забывайте поддерживать скорость набора высоты и правильное положение руля направления.
      • Когда самолет поднимется на достаточную высоту и когда указатель скорости набора высоты будет показывать положительное значение (то есть самолет будет набирать высоту), верните закрылки и шасси в нейтральное положение, чтобы снизить сопротивление.

   Управление полетом

   1. Установите искусственный горизонт, или указатель пространственного положения. Он поможет вам удерживать самолет в горизонтальном положении. Если вы выйдете за нужные значения, потяните штурвал на себя, чтобы приподнять нос. Не дергайте слишком резко – здесь не нужно больших усилий.

      • Чтобы самолет не отклонялся от горизонта, постоянно проверяйте пространственное положение и показания альтиметра. Но помните, что слишком долго смотреть на тот или иной указатель не стоит.

   2. Выполните поворот. Это еще называется выполнением виража. Если перед вами штурвал, поверните его. Если он имеет вид рукоятки, наклоните ее влево или вправо. Чтобы не потерять управление, смотрите на указатель поворота. Этот инструмент отображает картинку маленького самолета, на которую накладывается уровень с черным шариком. Нужно, чтобы черный шарик оставался в середине – корректируйте положение самолета педалями, и тогда все ваши повороты будут плавными и аккуратными.

      • Чтобы лучше запомнить, какую педаль нажимать, представьте, что вы наступаете на шарик.
      • Элероны отвечают за угол крена. Они работают вместе с педалями поворота. При повороте скоординируйте педали с элеронами, чтобы хвост оставался позади носа. Всегда следите за высотой и воздушной скоростью.
        • При повороте штурвала влево левый элерон приподнимается, а правый опускается. При правом повороте правый элерон поднимается, а левый опускается Не слишком задумывайтесь о том, как это происходит с точки зрения механики и аэродинамики; сейчас вы знакомитесь с основами.

   3. Управляйте скоростью самолета. У каждого самолета есть настройки двигателя, оптимизированные под крейсерский режим полета. Когда наберете нужную высоту, измените настройки так, чтобы двигатель работал на 75% мощности. Скорректируйте настройки для постоянного горизонтального полета. Вы почувствуете, что все рычаги начнут двигаться более плавно. На некоторых самолетах эти настройки позволяют перевести самолет в режим, не создающий вращающего момента, при котором для удержания самолета на прямой линии не потребуется управление педалями.

      • При стопроцентной загрузке двигателя нос смещается в сторону из-за вращающего момента, создаваемого двигателем, который требует коррекции с помощью педалей, поэтому чтобы вернуть самолет в нужное положение, приходится направлять его в противоположную сторону.
      • Чтобы самолет удерживал положение в пространстве, необходимо обеспечивать необходимую скорость и подачу воздуха. Если самолет будет лететь слишком медленно или под крутым углом, он может потерять необходимое ему обтекание воздушным потоком и замереть. Это особенно опасно при взлете и посадке, однако за скоростью следует следить всегда.
      • Как и при управлении машиной, чем чаще вы выжимаете газ в пол, тем большей нагрузке это подвергает двигатель. Жмите на газ лишь в том случае, если вам надо набрать скорость, и отпускайте газ, чтобы снижаться без ускорения.

   4. Не злоупотребляйте управлением. Во время турбулентности важно не переборщить с корректировками, иначе можно случайно вынудить самолет работать на пределе возможностей, что приведет к повреждениям оборудования (в случае сильной турбулентности).

      • Другой проблемой может стать обледенение карбюратора. Вы увидите кнопку с надписью "обогрев карбюратора" ("carb heat"). Включайте обогрев на короткие промежутки времени (например, на 10 минут), особенно при высокой влажности, которая вызывает обледенение. (Это касается лишь самолетов с карбюратором.)
      • Не переключайте свое внимание на эту задачу целиком – вам нужно все время следить за всеми приборами и проверять наличие летающих объектов вблизи вашего самолета.

   5. Установите крейсерскую скорость двигателя. Когда скорость выровняется, зафиксируйте элементы управления в их текущем положении, чтобы самолет постоянно двигался с той же скоростью, а вы могли бы контролировать курс. Снизьте нагрузку на двигатель до 75%. Если вы пилотируете самолет Cessna с одним двигателем, рекомендуемая нагрузка составит 2400 оборотов в минуту.

      • Установите триммер. Триммер – это небольшое устройство на панели, которое можно перемещать в кабине. Правильная установка триммера позволяет не допустить подъема или снижения при крейсерском полете.
      • Существуют разные типы триммеров. Одни имеют форму колеса или рычага, другие – ручки, которую нужно тянуть, или качалки. Есть также триммеры в виде винта и троса. Существуют также электрические системы, управлять которыми проще всего. Настройки триммера соответствуют определенным скоростям, которых может придерживаться самолет. Обычно они зависят от веса, строения корабля, центра тяжести и веса груза и пассажиров.

Шасси самолета

Шасси самолета предназначено для обеспечения стоянки и движения самолета по поверхности аэродрома. Основными элементами шасси являются:амортизатор, колеса, подкосы и замки, фиксирующие стойку. Амортизаторы поглощают энергию ударов при посадке самолета и при движении по земле. Колеса основных опор самолета оснащаются дисковыми тормозами, обеспечивающими торможение самолета при его пробеге и рулении на земле. Имеется еще автомат юза на большинстве современных самолетов. Наибольшее распространение в настоящее время имеют шасси с передней опорой.

Системы управления самолетом разделяются на основные и дополнительные.

К основным относят системы управления рулем высоты, рулем направления и элеронами, которые состоят из командных рычагов и проводки, соединяющей их с рулями.

Управление рулем высоты осуществляется штурвальной колонкой, отклонением ее вперед – назад, управление элеронами – отклонением штурвала штурвальной колонки влево – вправо, управление рулем направления – ножными педалями.

Конструкцией системы управления предусматривается соответствие отклонения командных рычагов и изменения направления полета естественным рефлексам человека. Например, правая педаль отклоняется от себя – руль направления отклоняется вправо и самолет делает поворот вправо, при взятии штурвальной колонки на себя (назад) руль высоты отклоняется вверх и самолет переходит в набор высоты. При повороте штурвала влево левый элерон отклоняется вверх, а правый – вниз и самолет входит в левый крен. Для повышения безопасности полетов управление дублировано, т.е. командные рычаги имеются у командира ВС и у второго пилота. Проводка систем управления может быть гибкой, жесткой, смешанной. Гибкая проводка выполняется из тонких стальных тросов (диаметром 6 …8 мм), жесткая представляет собой систему трубчатых тяг и качалок, смешанная проводка включает и тросы, и трубчатые тяги.

При полете на большой скорости усилия на командные рычаги возрастают и могут превышать физические возможности человека. Для снятия нагрузки с командных рычагов в контур системы управления включают усилители (электрические или гидравлические), которые называют бустерами. В этих случаях пилот управляет бустерами при небольших усилиях, а бустера уже, в свою очередь, управляют органами управления.

В контур систем управления транспортных самолетов включается автоматический пилот (автопилот), который используется по решению экипажа. Автопилот обеспечивает управление и полет по заданной траектории.

К дополнительным системам относятся системы управления средствами механизации крыла, шасси, двигателями, триммерами рулей и т.д.

Для управления средствами механизации крыла (закрылками, щитками, предкрылками и др.) и шасси физической силы экипажа недостаточно. Поэтому в системы управления включают внешние источники энергии: электрические, гидравлические, пневматические. Выбор источника энергии зависит от конкретных требований к системам. Источники энергии, соединенные с потребителями, составляют соответствующие системы (гидравлические, электрические, пневматические и др.).

Гидравлическая система представляет собой совокупность механизмов и устройств, соединенных трубопроводами, и предназначена для передачи энергии на расстояние с помощью жидкости. Гидросистемы используются для уборки и выпуска шасси, для поворота колес передней опоры шасси, управления средствами механизации и т.п.

Рабочее давление в гидросистеме создается гидронасосами, установленными на двигателях, и достигает 20000 кПа и более.

Для повышения энергоемкости в системе устанавливают гидроаккумуляторы, а для уменьшения величины пульсаций давления, возникающих при работе насосов - гасители пульсаций. Это особенно важно при уборке шасси и взлете с отказавшим двигателем, так как в этом случае время уборки шасси уменьшается, а следовательно, уменьшается и лобовое сопротивление. В результате вертикальная скорость набора высоты увеличивается, что обеспечивает безопасность полета с отказавшим двигателем.

Действие гидросистемы в полете происходит следующим образом. Рабочая жидкость из бака по линии всасывания поступает к насосам, от которых под рабочим давлением поступает к фильтру тонкой очистки, а от него – к кранам потребителей. При этом происходит зарядка гидроаккумуляторов и гасителей пульсаций.

При включении соответствующего крана потребителя (например, уборки шасси) жидкость подается в рабочую полость гидроцилиндров уборки шасси, а из противоположных полостей жидкость поршнем выталкивается по линии слива в бак. В результате перемещения штока гидроцилиндров происходит уборка шасси.

Пневматические системы аналогичны гидросистемам, только в качестве рабочего тела используется газ (азот, воздух).