7.7. Кинематическая схема систем подвижности

В настоящее время во многих тренажерах используются подвижные основания, имитирующие повороты и поступательное движение кабины ЛА. Тем самым реализуются три, пять или шесть степеней свободы AT; кинематическая схема учитывает жесткие

Ограничения на параметры движения, о которых говорилось выше. При формировании сигналов управления движением кабины, например с помощью ЦВМ, применяют также специальные логические блоки для согласования параметров управления, поступающих с вычислителя, с характеристиками исполнительных механизмов. Формирование движения со многими степенями свободы позволяет приблизить восприятие пилота, находящегося в тренажере, к ощущениям скоростей ускорений и перегрузок в полете и тем самым добиться эквивалентных навыков.

Подвижные кабины тренажеров по кинематической схеме могут быть разделены на две группы. К первой относятся кабины с тремя-пятью степенями свободы (рис. 7.15), у которых движение по каждому направлению подвижности осуществляется независимо друг от друга. Кабина при таком способе перемещается в боковом и вертикальном направлениях с помощью подвижной каретки и подъемника. Кабина крепится к подъемнику на кардановом подвесе. Повороты по курсу и тангажу обеспечиваются гидроцилиндрами с относительно коротким ходом штока, а по крену – вращением выходного звена вертикального подъемника, осуществляемым совместно с прикрепленным карданным подвесом.

В торой тип подвижности осуществляется с помощью с гидроцилиндров телескопической схемы (рис. 7.16). Он является наиболее приемлемым для комплексных тренажеров. Поскольку изменение координат, характеризующих движение кабины, происходит одновременно, а кинематические связи весьма сложны, имеет место взаимозависимость между параметрами отдельных направлений. Вследствие этого возникает необходимость учета взаимосвязей при вычислении управляющих сигналов.

Рис. 7.16. Кинематическая схема шестистепенной платформы

1,2, 3, 4,5,6 — телескопические гидроцилиндры

Рассмотрим примеры конструктивного исполнения систем по­движности AT. Заметим, главными показателями подвижной платформы являются: число степеней свободы, тип кинематической схемы, число гидроцилиндров, длина ходов, потребляемая мощность. Сложность и высокая стоимость производства и эксплуатации тренажеров не позволяют оснащать их системами подвижности с боль­шим разнообразием конструктивных схем. Поэтому применяем строгая унификация систем подвижности, а типаж их невелик.

Тренажеры с подвижными кабинами в основном строятся по т.н. «поддерживающей» схеме: силовые гидроцилиндры, перемещающие кабину по соответствующим направлениям подвижности, распола-

гаются снизу выполняя одновременно функции опор. Гидроцилиндры соединяются с верхней платформой и нижней фундамен­тной рамой при помощи шарнирных узлов. Конструкция узлов должна допускать поворот гидроцилиндров во всех направлениях. Наиболее широкое применение нашли системы подвижности с тремя и шестью степенями свободы описанного выше поддерживающего типа.

Упрощенная кинематическая схема системы подвижности с тре­мя степенями свободы показана на рис. 7.15. Перемещение штоков может быть трех типов — синфазным, смешанным и противофазным. При первом перемещение штоков всех трех гидроцилинд­ров (1, 2,3) вызывает изменение положения центра масс кабины по высоте; этим имитируется знакопеременная вертикальная пере­грузка. Смешанному типу соответствует согласованное перемещение штоков гидроцилиндров 1 и 2 и противоположное по отношению К нему перемещение гидроцилиндра 3; тем самым изменяется угол тангажа. При противофазном перемещении гидроцилиндров 1,2 изменяется угол крена.

Реалистичность имитации акселерационных ощущений с по­мощью трехстепенных подвижных кабин принципиально ограничена. Поэтому был осуществлен переход к шестистепенной подвижной кабине. Наиболее распространенной кинематической схемой шести­степенной платформы является также схема поддерживающего ти­па (см. рис. 7.15), Она содержит шесть исполнительных цилиндров, соединенных при помощи шарниров попарно с подвижной платфор­мой и основанием.

При определении кинематических связей механизма подвиж­ности кабины должны учитываться реальные характеристики конкретной конструкции и целый ряд дополнительных особенностей к которым относятся: несовпадение шарнирных соединений сходящихся гидроцилиндров, несовпадение размеров фундаментной (нижней) и кабинной (верхней) рам и т. п. Очевидно, что для управления такими системами необходим достаточно сложный вычислитель. На этот же вычислитель целесообразно возложить функции формирования сигналов обратных связей следящих систем гидроприводов и функции преобразования линейных и угловых координат ЛА (вы­числяемых в имитаторе динамики полета) в управляющие сигналы, пропорциональные координатам платформы. Однако каждая из этих функций должна вычисляться в отдельном блоке.

В шестистепенной системе подвижности перемещения по всем степеням свободы кинематически связаны друг с другом; следова­тельно, невозможно одновременно достичь максимальных отклоне­ний по всем каналам. В таких системах должны особо соблюдаться условия кинематической безопасности; необходимо выбирать такое соотношение между размерами верхней и нижней рам, а также максимальными и минимальными длинами гидроцилиндров (с учетом смещения их штоков), при котором был бы кинематически невозможен перевод кабины в опасные положения. Макси­-

мальных располагаемых усилий гидроцилиндров должно быть достаточно для преодоления моментов от массовых сил подвижной части при любых реализуемых эволюциях платформы.

В заключение отметим, что к динамическим характеристикам сервоприводов подвижных кабин предъявляются жесткие требования к плавности хода, отсутствию вибраций и рывков, Это обуславливается наличием сухого трении и аон нечувствительности, гистерезисом характеристик, люфтами и т.п.