Струйная система дистанционного управления полетом самолета

 

Изобретение относится к системам управления, используемым в качестве аварийного резерва в случае полного отказа электрической системы. Струйная система управления включает датчики положения рычагов управления и параметров движения летательного аппарата и пневмоструйный вычислитель, присоединенный к рулевому гидроприводу. Причем датчики и вычислитель соединены гидравлическими линиями, включающими разделители сред воздух - жидкость и жидкость - воздух, которые снабжены струйными усилителями. Изобретение позволяет избежать транспортного запаздывания сигналов управления, обусловленного сжимаемостью газообразной среды. 1 ил.

Изобретение относится к области систем дистанционного управления (СДУ) самолета, пилотируемого летчиком, и предназначено для использования в качестве аварийного резерва в случае полного отказа электрической СДУ (ЭСДУ). Проблема создания аварийного немеханического резерва СДУ на основе струйной техники приобрела особую актуальность с переходом к аэродинамически неустойчивым компоновкам самолета или с малыми запасами аэродинамической устойчивости, полет на котором возможен только с использованием средств автоматики.

В известном аналоге предлагаемого устройства в качестве рабочей среды используется жидкость. Схема гидравлической струйной СДУ приведена в следующих источниках: Proceeding American Control conf., 1984, V3, p. 1701-1707; Mechanical Engineering, 1983, V11, р. 31-39. Гидравлическая струйная СДУ фирмы Textron используется на самолете F/A-18 в качестве аварийного резерва СДУ в каналах тангажа и рысканья (см. SAE AIR 1245). Она содержит гидроструйный датчик положения рычага управления, гидроструйный датчик параметра движения самолета, гидроструйный вычислитель, исполнительный рулевой гидропривод с гидроструйным управлением и гидравлические трубопроводные линии связи между ними.

Основными недостатками гидравлической струйной СДУ являются: высокий уровень давления энергопитания и, как следствие, большие габариты и масса элементов струйной автоматики, высокая стоимость разработки, изготовления и эксплуатации.

Известна также пневматическая струйная СДУ. Сведения о пневматической струйной СДУ, принятой за прототип, содержатся, например, в статье David R. Keyser "Flight Test and Evaluation of Fluidic Flight Control", SAE 871864, 1987. Она состоит из: пневмоструйного датчика положения рычага управления, пневмоструйного датчика параметра движения самолета, пневмоструйного вычислителя, исполнительного рулевого гидропровода с пневмоструйным управлением и пневматических трубопроводных линий между ними.

Основным недостатком пневматической струйной СДУ является низкое быстродействие из-за транспортного запаздывания сигналов управления в трубопроводных линиях связи, обусловленного сжимаемостью газообразной среды и относительно низкой скоростью распространения звука, что приводит к жесткому ограничению длины трубопроводных линий связи.

Задачей заявленного изобретения является повышение быстродействия системы практически без ограничения протяженности трубопроводных линий связи. Техническим результатом является использование гидравлической среды в трубопроводных линиях связи с сохранением воздушной среды в других элементах системы. Технический результат достигается тем, что в струйной системе дистанционного управления полетом самолета, содержащей пневмоструйный датчик положения рычага управления, пневмоструйный датчик параметра самолета, трубопроводные линии, пневмоструйный вычислитель, к которому присоединены исполнительный рулевой гидропривод со струйным управлением, между пневмоструйными датчиками и пневмоструйным вычислителем введены разделители сред воздух - жидкость и жидкость - воздух, соединенные между собой гидравлическими трубопроводными линиями, причем к входам разделителей сред воздух - жидкость подключены пневмоструйные датчики, выходы разделителей сред жидкость - воздух подключены к входам пневмоструйного вычислителя, а каждый из разделителей сред содержит струйный усилитель типа сопло-заслонка и управляющий положением заслонки усилителя струйный двигатель, который подключен последовательно в цепь управления с соответствующей средой, а энергопитание струйного усилителя подключено к источнику питания с альтернативной средой.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже. Предлагаемая струйная система дистанционного управления полетом самолета содержит пневмоструйный датчик положения рычага управления 1, пневмоструйный датчик параметра движения самолета 2, пневмоструйный вычислитель 3, исполнительный рулевой гидропривод с пневмоструйным управлением 4, гидравлические трубопроводные линии 5, 6 и разделители сред воздух - жидкость 7, 9 и жидкость - воздух 8, 10. Каждый из разделителей сред состоит из струйного двигателя 11 и струйного усилителя типа сопло-заслонка 12. При этом пневмоструйный датчик положения рычага управления 1 подключен к струйному двигателю 11 разделителя сред воздух - жидкость 7, а пневмоструйный датчик параметра движения самолета 2 подключен к струйному двигателю 11 разделителя сред воздух - жидкость 9. Выходы струйных усилителей типа сопло-заслонка разделителей сред воздух - жидкость 7, 9 подключены к входным концам гидравлических трубопроводных линий 5, 6 соответственно, а их выходные концы подключены к струйным двигателям 11 разделителей сред жидкость - воздух 8, 10. Выходы струйных усилителей типа сопло-заслонка 12 разделителей сред жидкость - воздух 8, 10 соединены с входом пневмоструйного вычислителя 3, выход которого связан с входом исполнительного рулевого гидропривода с пневмоструйным управлением 4. Струйные усилители типа сопло-заслонка 12 разделителей сред воздух - жидкость 7, 9 подключены к источникам гидропитания, а струйные усилители разделителей сред жидкость - воздух 8, 10 подключены к источникам пневмопитания.

В качестве пневмоструйного датчика параметра движения самолета в общем случае могут быть использованы датчики угловой скорости, перегрузки, угла атаки и другие датчики, а также их набор в зависимости от заданного закона управления, при этом соединение каждого пневмоструйного датчика параметра движения самолета с пневмоструйным вычислителем строится по такой же схеме, как и для датчика параметра движения самолета 2 на фиг. 1. В качестве струйного усилителя в разделителях сред 7, 9 и 8, 10 могут быть также использованы усилители типа струйная трубка или другие преобразователи механического сигнала в струйный сигнал.

Дифференциальный сигнал пневмоструйного датчика положения рычага управления 1 поступает на струйный двигатель 11 разделителя сред воздух - жидкость 7, струйный двигатель 11 управляет положением заслонки соответствующего струйного усилителя сопло-заслонка 12, запитанного от источника гидропитания. Гидравлический дифференциальный сигнал с выхода этого струйного усилителя, пропорциональный положению заслонки, передается по гидравлическим трубопроводным линиям 5 на струйный двигатель 11 разделителя сред жидкость - воздух 8, управляющего положением заслонки струйного усилителя сопло-заслонка 12 разделителя сред жидкость - воздух 8, запитанного от источника пневмопитания. Пневматический дифференциальный сигнал с выхода этого усилителя поступает на вход пневмоструйного вычислителя 3. Аналогичным образом пневматический дифференциальный сигнал с выхода пневмоструйного датчика параметра движения самолета 2 передается через разделитель сред воздух - жидкость 9, гидравлические трубопроводные линии 6 и разделитель сред жидкость - воздух 10 на другой вход пневмоструйного вычислителя 3 в качестве сигнала обратной связи по параметру движения самолета. Пневматический сигнал управления положением руля самолета, сформированный на выходе пневмоструйного вычислителя, отрабатывается исполнительным рулевым гидроприводом с пневмоструйным управлением 4.

Использованием жидкой рабочей среды в трубопроводных линиях передачи сигнала достигается высокое быстродействие практически без ограничения их протяженности.

Формула изобретения

Струйная система дистанционного управления полетом самолета, содержащая пневмоструйный датчик положения рычага управления, пневмоструйный датчик параметра движения летательного аппарата, трубопроводные линии, пневмоструйный вычислитель, к которому присоединены исполнительный рулевой гидропривод со струйным управлением, отличающаяся тем, что между пневмоструйными датчиками и пневмоструйным вычислителем введены разделители сред воздух - жидкость и жидкость - воздух, соединенные между собой гидравлическими трубопроводньми линиями, причем к входам разделителей сред воздух - жидкость подключены пневмоструйные датчики, выходы разделителей сред жидкость - воздух подключены к входам пневмоструйного вычислителя, а каждый из разделителей сред содержит струйный усилитель типа сопло - заслонка и управляющий положением заслонки усилителя струйный двигатель, который подключен последовательно в цепь управления с соответствующей средой, а энергопитание струйного усилителя подключено к источнику питания со средой, отличной от среды цепи управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1