Система управления нормальной перегрузкой самолета с органами непосредственного управления подъемной силой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОУОЮМУ Св ТИЛЬСТВУ

Союз Соевтсинх

Ссщмалистмчаскнх

Ресттублнк (63) Доттолннтельное к авт. сеид-ву (51}М. Кл.з (22) Заявлено 0412.79 (23) 284 7494/18-24 с присоединением заявки йо

С 0 В 1/00

Гоеуяавстееявмй коиятет ссс яо вмаи изобретеяий в отквмтя% (23) Г1риоритет

Опубликовано 230881. Бюллетень HP 31

Дата опубликования описания 23.08,81 (53) УДК e2. SO (088.8) ЖБ® (1-.ы,(t \

A.Â. Березуев, Л.А.Носов, Н. И.Соколов н B. g,Ìðð öù., "" "" ) )МАМ (" --. "::1 7))т(4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (54) CHCTEMA УПРАВЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ПЕРЕГРУЗКОЙ

САМОЛЕТА С ОРГАНАМИ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПОДЬЕМНОЙ СИЛОЙ

Изобретение относится к области автоматического управления движением самолетов нормальной аэродинамической схемы, имеющих органы непосредственного управления подъемной силой (закрылки, интерцепторы, зависающие элероны и т.д.), и особенно эффективно может быть использовано в контурах автоматического управления нормальной перегрузкой маневренных самолетов.

Известны системы продольного управления, предназначенные для обеспечения заданных характеристик устойчивости и управляемости продольного движения самолета с датчиком нормальной перегрузки (1) и (2).

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система автоматического управления нор= мальной перегрузкой, входящая в состав астатического автопилота и содержащая, элемент сравнения заданного и текущего значений нормальной перегрузки, выход которого через интегратор подсоединен к одному иэ входов усилителя-сумматора привода руля высоты, причем к второму и третьему входам усилителя-сумматора подключены выходы датчиков нормальной перегрузки и угловой скорости тангажа (3).

Однако при использованик известной системы на самолетах нормальной аэродинамической схемы по цепи обратной связи с датчика нормальной перегрузки создается положительная обратная связь от подъемной силы руля высоты, которая уменьшает запасы устойчивости системы, приводит к существенной колебательности процессов стабилизации и управления нормальной перегрузкой, а также ограничивает возможность повышения быстро-!

5 действия процессов управления путем повышения коэффициентов усиления усилителя-сумматора. Кроме того, при таком решении неизбежной становится обратная реакция системы по нормальЮ ной перегрузке в начальной стадии переходиога процесса.

Цвль иэобре-.ения - повышение динамической устойчивости и быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что в. систему, содержащую последовательно соединенные блок сравнения, интегратор, усилитель-сумматор и привод руля высоты, а также дат30 чики нормальной перегрузки и угловой

85 7939 скорости тангажа, подключенные к второму и третьему водам усилителясумматора, введен усилитель, вход которого подключен к выходу усилителя-сумматора, а выход — к приводу органов непосредственного управления подъемной силой. 5

Коэффициент усиления усилителя выбирается из условия компенсации подъемной силы руля высоты подъемной силой органов непосредственного управления подъемной силой (НУПС). 30

На фиг. 1 представлена блок-схема системы управления нормальной перегрузкойу на фиг. 2 — графики областей устойчивости в плоскости коэффициентов усиления усилителя-сумма- t5 тора по сигналам с интегратора М и датчика угловой скорости тангажа ф до и после введения дополнительного усилителя с коэффициентом усиления

К, через который проходит сигнал 20 управления на органы НУПС; на фиг.3 графики переходных процессов управления нормальной перегрузкой до и после введения дополнительного усилителя, а также после повышения коэффициентов усиления усилителясумматора, которое становится возмож ным за счет расширения областей устойчивости после введения дополнительного усилителя.

Система управления нормальной перегрузкой (фиг. 1) содержит блок 1 сравнения заданного и текущего значений нормальной перегрузки, выход которого через интегратор 2 подключен к входу усилителя-сумматора 3, З5 к двум другим входам которого подсоединены датчики 4 нормальной перегрузки и датчик 5 угловой скорости тангажа, причем к выходу усилителясумматора 3 подсоединены привод ру- 40 ля б высоты, связанный с рулем 7 высоты и усилитель 8, через который сигнал управления поступает на вход привода 9 органов НУПС, управляющий органами 10 НУПС. 45

Предлагаемая система работает следующим образом.

Традиционное управление нормальной перегрузкой осуществляется с помощью руля высоты. При отклонении руля высоты на нем возникает подъемная сила. Ввиду того, что руль высоты значительно удален от центра тяжести самолета, его отклонение приводит к возникновению значительного продольного аэродинамического И момента, под действием которого происходит разворот корпуса самолета относительно траектории движения, изменяется угол атаки и, как следствие, подъемная сила. Таким образом, щ0 руль высоты воздействует на подъемную силу косвенно через создаваемый им продольный аэродинамический момент. Более того, при отклонении руля высоты самолета нормальной аэродинамической схемы (с задним расположением оперения), на нем возникает подъемная сила, противоположная по знаку подъемной силе, которая появляется в результате изменения угла атаки. Именно поэтому в известной системе наблюдается отрицательный заброс по перегрузке в начальной стадии переходного процесса (график 1, фиг. 3) .

Дополнительная цепь, образованная усилителем 8, приводом 9 и органами

10 НУПС, позволяет устранить влияние положительной обратной связи, обусловленной подъемной силой руля 7 высоты.

В предложенной системе для отработки заданной перегрузки одновременно отклоняются руль 7 высоты и органы 10 НУПС, подъемные силы которых равны по величине и противоположны по направлению. В результате подъемная сила руля 7 высоты компенсируется подъемной силой органов 10

НУПС и на самолет действует только момент управления, создаваемый главным образом рулем 7 высоты. Тем самым существенно повышаются запасы устойчивости системы по интегралу сигнала ошибки 0 и сигнал угловой скорости тангажа ф . Этот эффект иллюстрируется областями устойчивости (фиг, 2), полученными в предположении, что коэффициент усиления усилителя-сумматора 3 по сигналу с датчика 4 постоянен. При этом кривая 1 соответствует области устойчивости известной системы, кривая 2 соответствует режиму, когда с выхода усилителя-сумматора 3 сигнал управления поступает не только на привод руля б высоты, но и на привод 9 органов

НУПС через усилитель 8, коэффициент усиления 1 которого выбран из условия компенсации подьемной силы стабилизатора подъемной силой органов 10 НУПС.

На фиг. 2 график соответствует переходной функции предлагаемой систе мы, когда коэффициенты передачи усилителя-сумматора 3 остаются неизменными. Более плавный характер переходной функции 2 иллюстрирует снижение колебательности процессов управления нормальной перегрузкой и отсутствие обратной реакции на начальной стадии переходного процесса.

Поскольку при использовании дополнительной цепи прохождения сигналов управления через органы НУПС на самолет расширяется область устойчивости, появляется возможность в значительной степени увеличить коэффициенты усиления М и,О до значений, при которых запас устойчивости приближается к запасам устойчивости известной системы. В таком случае достигается существенное повышение быстродействия, что иллюстрируется кривой 3 (фиг. 3), которая указывает

857939 йа приблизительно вдвое большее быст. родействие предлагаемой системы по сравнению с известной.

Формула изобретения

1. Система управления нормальной перегрузкой самолета с органами непосредственного управлении подъемной силой, содержащая последовательно соединенные блок сравнения, интегратор, усилитель-сумматор и привод руля Высоты, а также датчики нормальной .перегрузки и угловой скорости тангажа, подключенные к второму и третьему входам усилителя-сумматора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения динамической устойчивости и быстродействия системы, она содержит усилитель, вход которого подключен к выходу усилителя-сумма- 20 тора, а выход †.к приводу органов непосредственного управления подъемной силой.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что коэффициент уриления усилителя выбирается из условия компенсации подъемной силн руля высоты подь мной силой органов непосредственного управления подъемной силой.

Источники информации, гринятые во внимание при экспертизе

1. Топчеев Ю.И. и др. Системы стабилизации. М., Машиностроение, 19 74, с. 115.

2 ° Пашковский И.М. Устойчивость и.управляемость самолета. М., Машиностроение, 19 75, с. 41.

3. Михалев И.A. и др. Системы автоматического управления самолетом. М., Машиностроение, 1971, с. 149 (прототип).

857939

Фиа2 тирам 940 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7242/77

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Певзнер

Редактор Н. данкулич Техред 1 .Маточка Корректор М. Шароши