2.1.2. Классификация систем управления

Системы управления самолетом разделяют на основные и вспомогательные. К основным принято относить системы управления рулем высоты, рулем направления и элеронами (рулями крена). Вспомогательное управление – управление двигателями, триммерами рулей, средствами механизации крыла, шасси, тормозами и т.д.

Любая из основных систем управления состоит из рычагов управления и проводки, связывающей эти рычаги с рулями. Рычаги управления отклоняются ногами и руками пилотов. С помощью штурвальной колонки или ручки управления, перемещаемой усилием руки, пилот управляет рулем высоты и элеронами. Рулем направления управляют с помощью ножных педалей. Конструкция управления предусматривает, чтобы отклонение командных рычагов, а следовательно, и изменение положение самолета в пространстве соответствовали естественным рефлексам человека. Например движение вперед правой ноги, действующей на педаль вызывает отклонение руля направления и самолета вправо, перемещение штурвальной колонки вперед от себя вызывает снижение самолета и увеличения скорости полета и т.д.

Для облегчения пилотирования и повышения безопасности полетов при продолжительном полете управление большинства гражданских самолетов дублируется: делают две пары педалей, две штурвальные колонки или ручки, которые связаны между собой так, что отклонение рычага первого пилота вызывает такое же отклонение рычагов у второго пилота. Нормы летной годности гражданских самолетов регламентируют максимальные усилия на рычагах управления. Они не должны превышать по абсолютному значению 350 Н при управлении самолетом по тангажу, 200 Н при управлении по крену и 700 Н при управлении по курсу. Уменьшить усилия и даже полностью снять нагрузку с рычагов управления можно с помощью аэродинамической компенсации. Для преодоления больших, превышающих физические возможности пилотов, усилий на рычагах управления к системе управления подключают гидравлические или электрические приводы, которые называются усилителями (бустерами). В этом случае пилот управляет усилителями, которые, в свою очередь, отклоняют рули. Система управления самолетов, предназначенных для длительных полетов, снабжается автопилотом, который облегчает пилотирование. Автопилоты с гироскопическими датчиками углового положения самолета, стабилизируя угол тангажа, обеспечивают движение с постоянной высотой и скоростью, стабилизируя угол крена и рыскания, – движение в заданном направлении. Вопросы о необходимости включения автопилота решает пилот.

Для решения навигационных задач на борту самолета устанавливают бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ), позволяющую автоматически управлять траекторией полета по заданной программе. Автоматизация систем управления, использование систем автоматического управления (САУ) приводит к постепенному отказу от механической проводки управления и переходу к электродистанционным проводным системам. Информация, поступающая в САУ самолетом, формируется в виде электрических сигналов, которые реализуются приводами управления. При этом система управления значительно упрощается, получается более удобной и гибкой при монтаже на самолете. Устраняется вредное влияние на процесс управления трения, люфта в проводке, упругих деформаций конструкции и т.п. Информация, предназначенная для экипажа самолета, поступает на индикаторы приборной доски.

Управление летательных аппаратов, совершающих полеты на больших высотах в сильно разряженной атмосфере, а также аппаратов вертикального взлета и посадки, когда аэродинамические силы, действующие на самолет, ничтожны и обычные аэродинамические рули не эффективны, осуществляются с помощью струйных или газовых рулей, дефлекторов и отклоняющихся двигателей.

Струйные рули представляют собой реактивные сопла, к которым подводится сжатый воздух от баллонов или от компрессоров двигателя. Управляющими в этом случае являются реактивные силы, возникающие в каждом сопле при истечении из него сжатого воздуха, газовые рули имеют форму обычного аэродинамического руля, установленного в струе газов вытекающих из сопла реактивного двигателя. Большая скорость истечения газов позволяет получить значительные силы при сравнительно небольшой площади рулей. Так как рули омываются газами с высокой температурой, то материалом для их изготовления может служить керамика. Дефлектор представляет собой устройство, отклоняющее реактивную струю газов, изменение направления тяги двигателя путем поворота всей двигательной установки требует громоздких и сложных устройств, обладающих большой массой и инерционностью. Привод рулевых устройств может быть гидравлическим, электрическим и пневматическим.

Управление стабилизатором осуществляется чаще всего гидромоторами через винтовую пару. При этом предусмотрены меры, полностью исключающие возможность самопроизвольного увода стабилизатора. При включенной системе управления стабилизатор надежно фиксируется в любом положении самотормозящейся резьбой винтовой пары. Стабилизатором управляют из кабины экипажа, а его положение контролируют по индикатору на приборной доске.