Система управления рулевыми органами летательного аппарата

 

Изобретение относится к авиационным и другим устройствам, где необходим одновременно контроль и управление поворотом и поступательным перемещением объекта управления. Цель изобретения - повышение надежности, снижение массы и стоимости системы. Основным элементом изобретения является рулевая машина, у которой электродинамический преобразователь выполнен в виде управляемого двумя взаимосвязями электродинамическими системами - поворотного и осевого перемеще

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 В 64 С 13/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗ5)БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 ф ъ.

С)

С) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4793628/23 (22) 19.02.90 (46) 30.06.92. Бюл,ЬЬ 24 (71) Молодежный центр "Союз" (72) В.Н.Баранов (53) 629.7.064.3 (088.8) (56) Хохлов В.А. Электрогидравлические следящие системы. М„Машиностроение, 1971, с. 143. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РУЛЕВЫМИ

ОРГАНАМИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Я2, 1744001 А1 (57) Изобретение относится к авиационным и другим устройствам, где необходим одновременно контроль и управление поворотом и поступательным перемещением объекта управления. Цель изобретения — повышение надежноети, снижение массы и . стоимости системы. Основным элементам изобретения является рулевая машина, у которой злектродинамический преобразователь выполнен в виде управляемого двумя взаимосвязями электродинамическими системами — поворотного и осевого перемеще1744001

10

30

45 ния — выходного вала 53, жестко связанного с гильзой 52 золотника, которая имеет глухие осевые кайалы с противоположных сторон и радиальные каналы для сообщения полостей поршня-ротора с напорной и сливной гидролиниями. Поршень-ротор 15 образует с корпусом торцовые рабочие полости

37 и 38. Он размещен внутри кольцевого ротора, который в свою очередь выполнен в

Изобретение относится к авиационной технике и различным устройствам, где необходим одновременный контроль и управление поворотом и поступательным перемещением объекта управления, например в системах стабилизации и активного демпфирования платформы с расположенными на них объектами при транспортировке по неровной местности.

Известна система управления рулевыми органами летательных аппаратов, содержащая канал управления, выполненный в виде соединенных между собой чувствительного элемента, делителя входного сигнала, сумматора и электронного усилителя, а также канала усиления в виде рулевой машины с электродинамическим преобразователем, рулевых органов, и блок обратной связи, включающий датчики,.связанные с рулевыми органами, усилитель.

Известные рулевые машины не могут форЧировать одновременно поворотные и возвратно-поступательные следящие по положению управляющего звена движения выходного звена.

Они сложны по конструкции, дороги по стоимости и имеют значительные габариты и массу при ограниченных функциональных воэможностях их исполнительные органов, которые производят только простейшие движения — либо только поступательные, либо только вращательные.

Цель изобретения — упрощение устройства, снижение его массы и стоимости.

Поставленная цель в системе управления рулевыми органами, содержащей канал управления. выполненный в виде соосных и соединенных между собой чувствительного элемента, делителя входного сигнала, сумматора, блока сравнения, электронного усилителя, а также электродинамического преобразователя, рулевой машины, рулевых органов и блока обратной связи, включающего в себя датчики, связанные с рулевыми органами, достигается тем, что электродинамический преобразователь вывиде чередующихся подвижных скрепленных с поршнем.и неподвижных относительно корпуса полуколец, образующих замкнутые объемы, при этом шток поршняротора шарнирно связан с рулевым органом поворотного движения, а через соосную штоку направляющую втулку — с другим органом управления, имеющим осевое перемещение привода. 1 з.п.ф-лы. 7 ил, полнен в виде управляемого по взаимосвязанным каналам поворотного и осевого перемещения устройства, имеющего выходной вал с осевым и вращательным движением и подключенного входами к выходам электронных усилителей каналов управления поворотным и осевым перемещением, причем выходной вал электродинамического преобразователя жестко связан с гильзой золотника, имеющей глухие осевые каналы с противоположных сторон и радиальные каналы, сообщающие полости поршня-ротора с напорной и сливной гидролиниями, при этом поршень-ротор образует корпусом. торцовые рабочие поло- . сти с осевыми и радиальными каналами, размещен внутри кольцевого ротора, который в свою очередь выполнен в виде чередующихся подвижных скрепленных с поршнем и неподвижных относительно корпуса полуколец, образующих замкнутые объемы, а шток поршня-ротора шарнирно связан с рулевым органом поворотного движения и через соосную штоку направляющую втулку с другим органом.

Цель достигается также тем, что электродинамический преобразователь снабжен двумя втулками, в одной из которых размещена гильза золотника, выполненная с осевыми каналами на ее поверхности, которые соединены кольцевыми проточками, и радиальными каналами, сообщающими напорную и.сливную- гидролинии с замкнутыми объемами рабочих камер поршня-ротора и с торцовыми рабочими полостями, а другая втулка, выполненная с радиальными каналами, жестко связана с поворотными секторными полукольцами и взаимодействует с поршнем-ротором посредством шлицевого соединения.

На фиг.1 показана блок-схема системы управления рулевой машиной; на фиг.2— конструктивная схема рулевой машины; на фиг.3-5 — сечения А-А, Б-Б, В-В на фиг,2, соответственно; на фиг.6 — схема двухканального электродинамического преобра1744001 зователя; на фиг.7 — кинематическая схема связи выходного звена поршня-ротора) рулевой машины с рулевыми органами, Система содержит (фиг.1) чувствительные элементы 1, измеряющие положение обьекта управления (летательного аппарату) в пространстве в соответствии с âàðàметрами движения (по курсу и тангажу) и вырабатывающие электрические сигналы, пропорциональные этим параметрам.

Делители 2 выходного сигнала предназ-. начены для усиления и разделения сигнала амплитуды (по соответствующему параметру) на две равные части, одна из которых

10

20 поступает в цепь управления, а другая — в цепь сигнала обратной связи, Электронные усилители 3 предназначены для усиления выходных сигналов.

Функциональный электродинамический преобразователь 4 предназначен для преобразования электрических выходных сигналов (от электронных усилителей 3) в совмещенные механические перемещения (осевые и неполноповоротные). Выходное звено (вал) электродинамического преобразователя жестко связано с золотником для передачи ему совмещенных осевых и вращательных движений.

Рулевая машина 5 — гидравлическая щенными осевращательными (осевыми и неполноповоротными) движениями поршняя- ротора.

Блок обратной связи 6 — электронное устройство с датчиками обратной связи, которые непосредственно связаны с рулями курса и тангажа.

Электронный усилитель 7 обратной связи предназначен для усиления сигнала обратной связи.

Блок сравнения 8 — электронное устройство, предназначенное для сравнения эта40 лонного сигнала с делителя 2 входного сигнала и сигнала, поступающего с элект- 45 ронного усилителя 7 обратной связи.

Кроме этого, в состав системы управления входит система гидропитания 9, рулевые органы канала тангажа и канала курса

10, сумматоры 11 блоков управления и ста50 билизации. Конструкция рулевой машины образует жесткую единичную обратную связь через сумматоры 12 по положению между золотником и поршнем-ротором.

Рулевая машина (фиг,2) содержит поршень 13 исполнительного механизма, выполненный с радиальными каналами 14, размещенный внутри кольцевого ротора. который образует с поршнем 13 поршеньротор 15, 55 следящая система, имеющая единый много- 30 кромочный золотник, управляющий совмеРотор выполнен (фиг.3) в виде чередующихся подвижных относительно корпуса 16 секторных полуколец 17-20 и неподвижных относительно корпуса 16 секторных полуколец 21-24. Подвижные секторные полукольца 17-20 связаны с втулкой 25 винтами 26 (фиг.2). Втулка 25 имеет возможность осевого перемещения относительно поршня-ротора 15 при помощи шлицевого соединения

27 со скользящей посадкой. Неподвижные секторные полукольца 21-24 связаны с корпусом 16 винтами 28. Подвижные секторные полукольца 17-20 и неподвижные секторы полукольца 21-24 образуют замкнутые объемы рабочих камер 29-36 вращательного движения.

Поршень 13 образует с корпусом 16 рабочие торцовые полости 37-39, которые сообщают с напорными 40 и сливными 41 гидролиниями и каналами 42-45, выполненными в поршне 13, Золотник 46 выполнен в виде размещенной во втулке 47 с радиальными каналами 48-51 гильзы 52, которая жестко связана с валом 53 функционального электродинамического преобразователя 4. Гильза 52 имеет глухие осевые каналы 54 и 55, которые выполнены с противоположных ее сторон и закрыты пробками 56 и 57. а также радиальные каналы 58-61, Втулка 47 золотника 46 выполнена с осевыми каналами 62 на поверхности, которые соединены кольцевыми проточками 63 и 64. В золотниковой гильзе 52 выполнены рабочие окна 65 для обеспечения сообщения с нагнетанием при вращательном движении (фиг .4) и рабочие окна 66 для обеспечения сообщения со сливом при вращательном движении.

Осевое и вращательное движения выходного вала 53 электродинамического преобразователя 4 (фиг.6) формируются с помощью магнитопровода 67, содержащего постоянный магнит 68 с катушкой управления 69, которая смонтирована на каркасе

70.

Каркас 70 закреплен в центре упругой мембраны 71; края которой закреплены в корпусе 72.

Выходной вал 53 электрогидравлического преобразователя 4 опирается на мембрану 71 через шарнирный подшипник 73.

Для формирования поввротного движения вала 53 электродинамического преобразователя 4 служит другая система. содержащая постоянные магниты 74 и связанную с валом якоря 75 катушку управления 76. Для обеспечения линейной зависимости между управляющим сигналом и угловым перемещением вала 53 служит. спиральная пружина 77.

1744001 напорной 40 и сливной гидролиниями 41. 35

45

55. Система работает следующим образом.

Управляющие сигналы по каналам курса и тангажа, сформированные чувствительными элементами 1 (фиг.1) поступают в делители 2 входного сигнала, в которых делятся пополам и усиливаются. Одна половина сигнала поступает на.сумматоры 11, где суммируется с сигналами ошибок, а другая — в блок сравнения 8. Суммарные сигналы поступают на катушку управления 69 и

76 двухканального функционального электродинэмического преобразователя 4, в котором преобразуются в совмещенное вращательное (неполноповоротное) и осевое механическое перемещение выходного вала 53, которое передается жестко связанной с ним гильзе 52 золотника 46 (фиг,2).

При этом рабочая жидкость из напорной гидролинии 40 поступает через радиальные каналы 48 и 58, глухой осевой канал

54 гильзы 53 и канал 45 в поршне-роторе 15 в правую рабочую полость 39 поршня-ротора 15.

Одновременно левая рабочая полость

38 поршня-роТора 15 комбинированного гидроцилиндра соединяется через каналы

43 в поршне-роторе 15, аналогичные радиальные каналы 60, глухой осевой канал 55, радиальный канал 61 гильзы 52 со сливной гидролинией 41.

Осевое движение поршня-ротора 15 продолжается до тех пор, пока рабочие окна глухого осевого канала 55 не перекроются втулкой 47 относительно соответственно

При этом поршень-ротор 15 отслеживат осевое движение гильзы 52 золотника 46.

Одновременно рабочая жидкость из глухого осевого канала 54, сообщенного с напорной гидролинией 40, поступает через рабочие окна 65 нагнетания вращательного движения (фиг.4) в осевые каналы 62, выполненные на поверхности втулки 47 и соединенные кольцевыми проточками 63 (фиг,2).

Далее жидкость поступает в радиальные каналы 14 (в поршне-роторе 15, (фиг.2 и 3) и попадает.в рабочие камеры 29, 31, 33 и 35 вращательного движения.

Через аналогичные радиальные осевые каналы рабочая жидкость отводится на слив через рабочие окна 66 слива вращательного движения золотника 46 из замкнутого объема рабочих камер 30, 32, 34 и 36 вращательного движения.

Момент создаваемых давлением рабочей жидкости на подвижных секторах полукольцах 17-20 передается на поршеньротор 15. Вращательное движение поршняротора 15 продолжается до тех пор, пока открывающиеся щели рабочих окон 65 и 66

30 нагнетания и слива вращательного движения (фиг,4 и 5) не перекроются втулкой 47 золотника 46, гильза которого жестко связана с валом 53 электродинамического преобразователя, Реализованное таким образом осевращательное движение поршня-ротора 15 используется для управления соответственно рулевыми органами курса и тангажа 10.

Перемещение рулевых органов 10 по каналам курса и тангажа производится через соответствующие кинематические звенья (фиг.7, поз.1 и 11) от поршня-ротора 15, Развязку осевого и поворотного движения поршня-ротора 15 для управления рулевыми органами 10 осуществляют через средство

1, выполненное в виде соосно связанных цилиндрического стержня и втулки, которая связана с рулевыми органами 10 и является направляющей для перемещения внутреннего стержня, связанного с поршнем-ротором, а также через средство 11, выполненное в виде закрепленного на рулевом органе 10 шарикоподшипника, внутри которого закреплен тот же стержень, кинематически связанный с поршнем-ротором

15. . Сигналы о перемещении рулевых органов 19 фиксируются датчиками с блоком обратной связи, усиливаются электронным усилителем 7 обратной связи и поступают на блок сравнения 8 для сравнения с половинами выходных сигналов. Полученные после сравнения сигналы поступают на сумматор 11 выходных сигналов, в котором суммируются с другими половинами выходных сигналов, Стабилизированные таким образом входные сигналы чувствительных элементов

1 (фиг.1) или их совокупности с сигналом управления поступают на катушки упра вления 69 и 76 электродинамического преобразователя 4, после. чего система управления рулевыми органамиустанавливается для работы в режиме стабилизации или yripaaneния.

Формула изобретения

1. Система управления рулевыми органами летательного аппарата, содержащая канал управления, выполненный в виде соединенных между собой чувствительного элемента, делителя входного сигнала, сумматора, блока сравнения, электронного усилителя, а также электродинамического преобразователя, рулевой машины, рулевых органов, блока обратной связи, включающего в себя датчики, связанные с рулевыми органами, о т л и ч а ю щ э я с я тем, что, с целью снижения ее массы и сто-. имости, электродинамический преобразо10

1744001

11 ватель выполнен в виде управляемого по взаимосвязанным каналам поворотного и осевого перемещения устройства. имеющего выходной вал с осевым и вращательным движением и подключенного 5 входами к выходам электронных усилителей каналов управления поворотным и осевым перемещением, причем выходной вал электродинамического преобразователя жестко связан с гильзой золотника, 10 имеющей глухие осевые каналы с противоположных сторон и радиальные каналы, сообщающие полости поршня-ротора с напорной и сливной гидролиниями, при этом поршень-ротор образует с корпусом 15 торцевые рабочие полости с осевыми и радиальными каналами и размещен внутри кольцевого ротора, который. в свою очередь, выполнен в виде чередующихся подвижных, скрепленных с поршнем и 20 неподвижных относительно корпуса полуколец, образующих замкнутые объемы, а шток поршня-ротора шарнирно связан с рулевым органом поворотного движения и через соосную штоку направляющую втулку— с другим рулевым органом.

2. Система управления рулевыми органами по п.1, отличающаяся тем, что электродинамический преобразователь снабжен двумя втулками„в одной из которых размещена гильза золотника, выполненная с осевыми каналами на ее поверхности, которые соединены кольцевыми проточками, и радикальными каналами, сообщающими напорную и сливную гидролинии с замкнутыми объемами рабочих камер поршня-ротора с торцевыми рабочими полостями, а другая втулка, выполненная с радиальными каналами, жестко связана с йоворотными секторными полукольцами и взаимодействует с поршнем-ротором посредством шлицевого соединения.

1744001

Фиг. 3

1744001

Зиг.7

Составитель И.Лобода

Техред М,Моргентал Корректор С.Черни

Редактор И,Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,.101

Заказ 2163 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5