Рулевой агрегат для систем автоматического управления летательных аппаратов

 

Изобретение относится к области авиационной техники. Агрегат содержит в каждом канале управления электрогидравлический усилитель, исполнительный цилиндр, шток которого жестко связан со штоками других каналов, вспомогательный цилиндр коррекции с гидромуфтой и датчиком коррекции, клапан коррекции и клапан включения. Клапан коррекции выполнен в виде гильзы с дросселирующими отверстиями и подпружиненного трехбуртового золотника, расположенного в гильзе. Подторцевые полости гильзы связаны с полостями исполнительного механизма и соединены отверстиями, выполненными в золотнике, с канавками между буртами золотника. Дросселирующие отверстия гильзы связаны с полостями вспомогательного цилиндра с образованием отрицательного перекрытия с кромками крайних буртов золотника. Технический результат - повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам с резервированием, предназначенным для применения в высоконадежных системах автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата.

Известны многоканальные рулевые агрегаты с жестким соединением выходных звеньев каналов, имеющие в каждом канале устройство для обнаружения его отказа по перепаду давления в гидроцилиндрах (см. журнал "Aircraft Engineering", 1966, XII38, №12, p.18-28), содержащие вспомогательный гидроцилиндр, полости которого соединены параллельно с полостями исполнительного гидроцилиндра, а шток связан с датчиком, сигнал которого суммируется с сигналом датчика обратной связи исполнительного гидроцилиндра и подается на вход электрогидравлического усилителя.

Известны многоканальные рулевые машины (см. авт. св. №1840186, МКИ В 64 с 13/36), содержащие клапан коррекции в виде дополнительного гидроцилиндра, взаимосвязанного с центрирующей пружиной и концевым микровыключателем.

Недостатком вышеперечисленных рулевых агрегатов является наличие клапанов плунжерного типа для каждой полости исполнительного цилиндра, дополнительных цилиндров, мощных пружин пересиливания и ненадежных микровыключателей, что увеличивает вес и габариты, а также снижает надежность агрегатов.

Наиболее близкой по технической сущности является многоканальная рулевая машина (см. авт. св. №1839995, МКИ В 64 С 13/36), в каждом из каналов которой установлены исполнительный и вспомогательный цилиндр коррекции по перепаду давлений, электрогидравлический усилитель, клапан включения, датчик коррекции, золотник коррекции, соединяющий полости вспомогательного и исполнительного цилиндров при возникновении определенного перепада давлений в полостях исполнительного цилиндра.

Недостатком данного изобретения является то, что после коррекции входного сигнала и последующего снижения перепада давления в исполнительном цилиндре золотник коррекции под воздействием пружин устанавливается в нейтральное положение, запирая поршень вспомогательного цилиндра в отклоненном положении, что приводит к появлению нерасчетного сигнала коррекции.

Из-за незначительных и нестабильных перетоков в золотнике коррекции, находящемся в нейтрали, увеличивается время установки вспомогательного поршня в среднее положение при включении канала, величина его нестабильна.

К недостаткам изобретения также следует отнести отсутствие дублирования системы индикации отказа и отключения отказавшего канала, что при несрабатывании клапана включения после отказа канала может привести к отказу агрегата.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно улучшение статических характеристик, повышение надежности и отказобезопасности агрегата.

Поставленная цель достигается тем, что в рулевом агрегате клапан коррекции выполнен в виде подпружиненного трехбуртового золотника, расположенного в гильзе, в которой подторцевые полости, связанные с полостями исполнительного цилиндра, соединены отверстиями с канавками между буртами золотника, а дросселирующие отверстия, связанные с полостями вспомогательного цилиндра, образуют отрицательные перекрытия с кромками крайних буртов золотника. Кроме того, в гильзе выполнены отверстия, связанные со сливом и образующие с кромками центрального бурта золотника положительные перекрытия, величина которых равна ходу золотника при максимально допустимом расчетном перепаде давления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема агрегата.

Рулевой агрегат состоит из нескольких каналов, выходные звенья которых жестко соединены между собой. Каждый канал содержит электрогидравлический усилитель 1, предназначенный для управления исполнительным цилиндром 2, вспомогательный цилиндр 3 с гидромуфтой 4, датчик коррекции 5, клапан включения 6 для включения в работу электрогидравлического усилителя и вспомогательного цилиндра и сообщения между собой полостей исполнительного цилиндра при отключении электроклапана включения 7, клапан коррекции, состоящий из гильзы 8 с дросселирующими отверстиями 9 и 10 и отверстием 11, золотника 12, пружин 13 и опор 14. Поршни 15 исполнительного цилиндра соединены общим штоком 16.

Работа агрегата происходит следующим образом. Рассмотрим работу агрегата на примере одного канала управления, так как остальные каналы работают аналогично первому. При подаче сигналов управления в электрогидравлический усилитель 1 перемещается поршень 15 цилиндра 2, причем величина перемещения поршней пропорциональна величине сигналов управления, а направление движения определяется полярностью этого сигнала. При согласованной работе всех каналов нагрузка на поршни 15 исполнительных цилиндров 2 распределяется равномерно, взаимное нагружение их отсутствует и перепад давления на поршнях незначителен, шток вспомогательного цилиндра 3 при этом удерживается в нейтральном положении гидромуфтой 4.

В случае появления рассогласования каналов, причиной которого может быть рассогласование управляющих сигналов, дрейф нулей электронных (на чертеже не показаны) или электрогидравлических усилителей и т.п., поршни исполнительных цилиндров взаимно нагружают друг друга, что сопровождается появлением значительного перепада давления. Подпружиненный золотник клапана коррекции, подторцевые полости которого связаны с полостями исполнительного цилиндра, под воздействием перепада давления перемещается, открывая дросселирующие отверстия 9, 10 и соединяя полости вспомогательного цилиндра с полостями исполнительного цилиндра.

Если перепад давлений не превышает уровня, определяемого характеристикой гидромуфты 4, то поршень вспомогательного цилиндра 3 удерживается гидромуфтой 4 в среднем положении.

При достижении расчетного перепада давления, превышающего усилие гидромуфты, поршень гидроцилиндра 3 начнет перемещаться из среднего положения, перемещая за собой датчик коррекции 5. Сигнал с датчика коррекции 5 через фазочувствительный выпрямитель (на чертеже не показан) и электронный усилитель поступает на вход электрогидравлического усилителя и компенсирует рассогласование каналов, предотвращая дальнейшее повышение перепада давления.

После устранения причины рассогласования каналов и снижения перепада давления до нормального золотник коррекции под воздействием пружин занимает нейтральное положение; благодаря отрицательным перекрытиям "а", ″б″, "д", ″е″ на крайних буртах золотника давление в полостях вспомогательного цилиндра выравнивается, что дает возможность гидромуфте вернуть поршень вспомогательного цилиндра в среднее положение и таким образом снять сигнал коррекции.

При включении агрегата или ранее выключенного канала поршень вспомогательного цилиндра 3 под воздействием гидромуфты 4 перемещается из выдвинутого в среднее положение. Время перемещения поршня должно быть минимальным и не превышать времени задержки включения системы контроля. Если поршень вспомогательного цилиндра не успеет установиться в среднее положение, то с датчика коррекции 5 в систему контроля (на чертеже не указана) поступит сигнал, превышающий порог срабатывания, и система контроля отключит канал.

Наличие отрицательных перекрытий "а", "б", "д", "е" обеспечивает стабильную утечку через золотник коррекции 12, величина перекрытий определяется таким образом, чтобы время возврата поршня в среднее положение не превышало установленного времени задержки.

В случае отказа системы контроля или несрабатывании клапана включения 6 золотник 12 отказавшего канала, перемещаясь под воздействием перепада давления на ход, превышающий величину положительного перекрытия "в" или "г", соединяет подторцевую полость высокого давления через отверстие "с" в золотнике и отверстие 11 с линией слива. Клапан коррекции при этом выполняет функции предохранительного клапана двухстороннего действия, ограничивая максимальный перепад давления в цилиндре, и дублирует работу системы контроля и отключения канала. Остальные каналы продолжают работу, причем неисправный канал не оказывает существенного влияния на характеристику агрегата.

В предлагаемой рулевой машине, по сравнению с прототипом, за счет наличия отрицательных перекрытий обеспечивается установка поршня вспомогательного цилиндра в нейтраль, что устраняет возможность индикации ложных отказов, повышает надежность системы контроля.

Расширение функциональных возможностей клапана коррекции за счет придания ему свойств предохранительного клапана позволяет увеличить надежность и безотказность рулевого агрегата, обеспечив нормальную работоспособность его после двух последовательных отказов в одном канале (отказ канала и отказ системы отключения канала).

Формула изобретения

1. Рулевой агрегат для систем автоматического управления летательных аппаратов, содержащий в каждом канале управления электрогидравлический усилитель, исполнительный цилиндр, шток которого жестко связан со штоками других каналов, вспомогательный цилиндр коррекции с гидромуфтой и датчиком коррекции, клапан включения, клапан коррекции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности статических характеристик агрегата путем устранения возможности индикации ложных отказов, клапан коррекции выполнен в виде гильзы с дросселирующими отверстиями и подпружиненного трехбуртового золотника, расположенного в гильзе, подторцевые полости которой связаны с полостями исполнительного механизма и соединены отверстиями, выполненными в золотнике, с канавками между буртами золотника, при этом дросселирующие отверстия гильзы связаны с полостями вспомогательного цилиндра с образованием отрицательного перекрытия с кромками крайних буртов золотника.

2. Рулевой агрегат для систем автоматического управления летательных аппаратов по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения отказобезопасности агрегата, в гильзе клапана коррекции выполнены отверстия, связанные со сливной линией и образующие с кромками центрального бурта золотника положительные перекрытия, величина которых равна ходу золотника при максимально допустимом расчетном перепаде давления в исполнительном цилиндре.

РИСУНКИ