Рулевая машина для летательных аппаратов
Изобретение относится к области авиационной техники. Машина содержит корпус с встроенным гидродвигателем в виде поршня с исполнительным штоком, электрогидравлический усилитель, шестеренчато-реечный редуктор механического привода кулачкового механизма, кулачок, микровыключатель. В расточке корпуса параллельно микровыключателю установлены электрическое реле и диод, которые последовательно соединены с обмотками управления электромеханического преобразователя электрической цепи сигнала управления. Технический результат - обеспечение режима автоматического ограничения хода исполнительного штока. 1 ил. 
Предлагаемая рулевая машина относится к области силовых гидравлических устройств авиационной техники и предназначена для непосредственного перемещения рулевых поверхностей по электрическим сигналам системы управления летательного аппарата.
Для предотвращения выхода самолета на опасные режимы полета и ограничения нагрузок, действующих в процессе полета на конструкцию самолета, необходимо на некоторых режимах полета ограничить диапазон возможных углов отклонения рулевых поверхностей. Известно большое многообразие способов ограничения углов отклонения рулевых поверхностей. Аналогами могут служить устройства, приведенные в книге В.И.Гониодского, Ф.И.Склянского, И.С.Шумилова "Привод рулевых поверхностей самолетов". М.: Машиностроение, 1974 г, стр.80, рис.2.5, стр.172, 173, рис.4.18.
В этих устройствах ограничение углов отклонения рулевых поверхностей обеспечивается механическими упорами, ограничивающими перемещение механической проводки системы управления самолетом в одном случае и ограничивающими перемещение входного звена гидромеханического рулевого привода в другом случае. В гидромеханических рулевых приводах для ограничения перемещения входного звена используются также гидромеханические упоры, которые управляются автоматически через электрогидравлический клапан в зависимости от режима полета самолета.
Использование в аналогах в качестве ограничительных устройств механических упоров, обеспечивающих ограниченное перемещение входного звена рулевого привода, предусматривает увеличение габаритов и веса рулевой машины и возможность применения только в рулевых приводах с механическим входом.
В рулевой электрогидравлической машине по авт. св. №1840178, которая может служить прототипом предлагаемой рулевой машины, ограничение хода выходного звена достигается путем введения в ее конструкцию регулируемого гидромеханического упора, обеспечивающего ограничение диапазона перемещений выходного звена. Гидромеханический упор представляет собой дифференциальный поршень со штоком, которые надеты на основной исполнительный шток и установлены в двухкамерном гидроцилиндре рулевой машины. Первая камера гидроцилиндра является силовой и обеспечивает перемещение силового поршня и исполнительного штока. Вторая камера гидроцилиндра служит для управления гидромеханическим упором и в зависимости от режима полета обеспечивает ограничение углов отклонения рулевых поверхностей за счет ограничения диапазона перемещения исполнительного штока.
Наличие в рулевой машине дополнительной камеры в гидроцилиндре, а также дополнительного штока с поршнем (механического упора), обладающего достаточной механической прочностью и жесткостью для компенсации усилий, развиваемых поршнем рулевой машины, приводит к значительному увеличению габаритов и веса рулевой машины.
В целях уменьшения габаритов и веса в предлагаемой рулевой машине, работающей в контуре привода электрической системы управления, ограничение величины хода исполнительного штока достигается путем ограничения электрического сигнала управления на уровне, определяющем границу зоны ограничения.
Поставленная цель в предлагаемой рулевой машине достигается тем, что в расточке корпуса установлены электрическое реле и диод, а на корпусе блока микровыключателей и датчиков установлен микровыключатель ограничения хода исполнительного штока, причем микровыключатель ограничения хода штока, электрическое реле и диод электрически соединены между собой параллельно и установлены в электрическую цепь сигнала управления последовательно с обмотками управления электромеханического преобразователя.
Предлагаемая рулевая машина изображена на прилагаемом чертеже.
Она состоит из корпуса 1, силового гидроцилиндра 2, электрогидравлического усилителя 3, электромеханического преобразователя 4, электрического реле 5, микровыключателя ограничения хода исполнительного штока 6, шестеренчато-реечного преобразователя 7, 8, кулачка 9, диода 10.
Принцип работы рулевой машины следующий:
- исходное состояние рулевой машины (электро- и гидропитание отсутствует), изображено на прилагаемом чертеже: исполнительный шток силового гидроцилиндра 2 находится в убранном положении, контакты микровыключателя 6 нормально замкнуты, контакты электрического реле 5 нормально разомкнуты;
- при подаче в рулевую машину гидропитания рабочая жидкость под давлением нагнетания поступит под средний бурт распределительного золотника электрогидравлического усилителя 3 и далее в его контур управления "сопло-заслонка". При подаче в обмотки электромеханического преобразователя 4 электрического сигнала управления исполнительный шток гидроцилиндра 2 в замкнутом контуре привода переместится на ход, пропорциональный величине сигнала управления. Совместно с исполнительным штоком силового гидроцилиндра 2 переместится, жестко связанный с ним, шток с зубчатой нарезкой (зубчатая рейка) 7, который через шестерню 8 преобразует поступательное перемещение исполнительного штока во вращательное движение кулачкового замыкателя 9. Профиль кулачка выполнен таким образом, что выключение микровыключателя ограничения хода исполнительного штока определяет границу зоны ограничения. Электрические сигналы управления поступают в обмотки электромеханического преобразователя 4 через нормально замкнутые контакты микровыключателя ограничения хода штока 6. Диод 10 включен в обратном направлении по отношению к полярности сигналов управления, определяющих перемещение исполнительного штока в положение "на выпуск", и в прямом направлении по отношению к сигналам управления, определяющим перемещение исполнительного штока в положение "на уборку".
При амплитудах сигналов управления, обеспечивающих перемещение исполнительного штока в зоне ограничения, контакты микровыключателя 6 остаются нормально замкнутыми и обеспечивают прохождение сигналов управления в обмотки электромеханического преобразователя 4. При прохождении случайных или ложных сигналов с большими амплитудами воздействия исполнительный шток будет перемещаться в положение "на выпуск" и на ход, превышающий зону ограничения, при этом кулачок 9 включает микровыключатель 6 и размыкает электрическую цепь прохождения сигнала управления в обмотки управления электромеханического преобразователя 4.
Исполнительный шток рулевой машины, работающей в замкнутом контуре привода системы управления, займет положение, определенное микровыключателем ограничения хода штока 6.
Регулировка рулевой машины производится таким образом, чтобы подвижка исполнительного штока рулевой машины в разомкнутом контуре была направлена в положение "на уборку". Перемещение исполнительного штока в зоне ограничения необходима при работе рулевой машины в следующих режимах: элеронном, глиссадном, при непосредственном управлении подъемной силой.
В тормозном режиме, при обжатии стоек шасси, подается сигнал на включение электрического реле 5, контакты которого замкнутся, образуя тем самым параллельную цепь прохождения сигнала управления.
Под воздействием максимального сигнала управления исполнительный шток переместится на полный ход, а связанная с ним рулевая поверхность отклонится на полный угол, обеспечивая тем самым аэродинамическое торможение.
В случае необходимости экстренной уборки исполнительного штока, находящегося в крайнем выдвинутом положении, при выключенном электрическом реле 5, в обмотки электромеханического преобразователя 4 через диод 10 подается сигнал управления обратной полярности, под воздействием которого исполнительный шток переместиться с заданной скоростью в убранное положение.
Применение в рулевой машине электрического ограничения хода исполнительного штока дает положительный эффект, по отношению к использованию в ней механического ограничения, в части уменьшения ее габаритно-весовой характеристика. Вес рулевой машины, использующей электрическое ограничение, на 25% меньше веса рулевой машины с механическим ограничением. Габариты рулевой машины с электрическим ограничением хода штока на 16% меньше рулевой машины, использующей механическое ограничение.
Формула изобретения
Рулевая машина для летательных аппаратов, содержащая корпус с встроенным гидродвигателем в виде поршня с исполнительным штоком, электрогидравлический усилитель, шестеренчато-реечный редуктор механического привода кулачкового механизма, кулачок, микровыключатель, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов, веса и обеспечения режима автоматического ограничения хода исполнительного штока, в расточке корпуса параллельно микровыключателю установлены электрическое реле и диод и последовательно соединены с обмотками управления электромеханического преобразователя электрической цепи сигнала управления.
РИСУНКИ
