Краткие теоретические ведомости

Передача управляющих сигналов от летчика или автоматической системы управления к элементам системы управления и, в конечном счете, к органам управления самолета проводится при помощи механической или электрической проводки управления (рис. 7.1).

Электрическая проводка управления представляет собой совокупность источников питания, электропроводки, коммутационных и других устройств, обеспечивающих передачу сигнала от летчика или автоматической системы управления к органам управления. Раньше такая проводка достаточно широко использовалась для управления триммерами и включения электромеханизмов разных агрегатов автоматики. Сейчас ее применяют в системе электродистанционного управления органами управления самолета. Это объясняется насыщением системы управления элементами автоматики и вычислительной техники, использующих в своей работе электрические сигналы.

Рис. 7.1. Схема системы управления реактивного самолета:

1 – ручка управления; 2 – педали; 3 – гидроусилитель; 4 – загрузочные механизмы; 5 – триммеры.

Механическая проводка управления представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих дистанционную передачу сигналов от летчика или автоматической системы управления к органам управления. В системах управления с гидроусилителями мощности (бустерами) часть механической проводки управления от РУ к гидроусилителю составляет ее несиловую часть с относительно небольшим уровнем нагрузок (силы трения в проводке управления и силы от загрузочного механизма), а от гидроусилителя к органу управления – силовую часть с нагрузками в десятки тысяч ньютонов. Механическая дистанционная передача сигналов в системе управления может осуществляться гибкой, жесткой или смешанной проводкой.

Гибкая проводка обеспечивает передачу управляющих сигналов при помощи возвратно-поступательных перемещений тросов, стальных проводов, лент или цепей (рис. 7.2).

Такая проводка для отклонения органов управления вверх или вниз, влево или вправо состоит из двух частей, так как каждая из них может работать только на растяжение. На прямых участках гибкой проводки тросы могут быть заменены стальной проводкой или лентами. Применение в проводке тросов диаметром 2–4 мм позволяет при помощи роликов (рис. 7.2) свободнее менять направление проводки и вести ее в удобных и безопасных (для обеспечений работоспособности системы управления) местах, например, под полом, по борту.

Рис. 7.2. Элементы тросовой проводки управления:

а–в – установка роликов; г–д – тандеры; е – направляющая колодка: 1 – ролик; 2 – ограничитель; 3 – кронштейн; 4 – переходник; 5 –ось; 6 – наконечник; 7 – петля; 8 – коуш; 9 – наконечник; 10 – муфта

Гибкая проводка имеет небольшую массу, но ее недостатком является повышенное трение и износ в местах перегиба тросов и их вытягивание в процессе эксплуатации, несмотря на то, что тросы предварительно перед установкой растягивают под нагрузкой до 60 % их разрушающей нагрузки. Повышенный износ и вытяжка тросов требуют их частого осмотра и регулировки. Концы тросов

укладываются в специальные наконечники. Раньше с этой целью использовали специальные коуши (рис 7.2, г), наконечники 6 с петлей 7, внутри которой во избежание стирания тросов вставляется металлическая прокладка 8. Регулировка натяжения тросов осуществляется специальными тандерами (рис 7.2, д) – муфтами 10 с правой и левой внутренней нарезкой на концах, куда вкручиваются наконечники тросов 9. Это позволяет при прокручивании муфты 10 в одну сторону увеличивать натяжение тросов, а при повороте муфты в другую сторону – уменьшать. Для компенсации относительных линейных деформаций конструкции самолета и проводки ввиду изменения температуры, действия нагрузок и избыточного давления в гибкой проводке устанавливаются специальные регуляторы натяжения тросов (рис 7.2, а). Без применения таких устройств (компенсаторов) возможно изменение в эксплуатации углов отклонения рулей, что недопустимо.

На рис. 7.2, а, б и в показаны разные варианты установки роликов 1 на осях 5 неподвижных кронштейнов 3 с ограничителями 2 (рис 7.2, а), которые не позволяют тросам выскочить из канавок ролика, и на подвижных с одним (см. рис 7.2, б) или двумя (см. рис 7.2, в) ступенями свободы в переходниках 4. Применение направляющих колодок (рис 7.2, е) на прямолинейных участках трассы уменьшает провисание тросов. Регулятор натяжения (рис 7.3, а) состоит из двух секторов 2 и 5, соединенных с тросами 1 и 6, пружин 4 и 3, создающих натяжение в тросах, и механизма запирания секторов при управляющем перемещении одного из тросов. Замыкание секторов осуществляется торможением центральной штанги 7 через ее перекос в направляющих 8 при неодинаковых усилиях в тросах. При выравнивании усилий в тросах 1 и 6 перекос штанги 7 устраняется, и связь между секторами осуществляется через пружину 4 (в жесткой проводке в этих целях применяется компенсационная качалка 9 (рис 7.3, б), которая при относительной деформации фюзеляжа и проводки

Рис. 7.3. Гибкая проводка: а – регулятор натяжения троса; б – компенсационная качалка.

1, 6 – трос; 2, 5 – сектор; 3 – ось; 4 пружина; 7 – штанга; 8 – опора; 9 – качалка.

разворачивается в ту или другую сторону, компенсируя изменение длины проводки). В целом тросовая проводка может быть целесообразна в несиловой и прямолинейной части механической проводки.

Жесткая проводка обеспечивает передачу сигналов при помощи возвратно-поступательных или вращательных тяг. Наибольшее распространение на современных самолетах получили жесткие проводки управления с поступательным движением тяг. Тяги выполняются в виде тонкостенных дюралевых, стальных или титановых труб длиной не больше двух метров (ввиду условия обеспечения устойчивости труб при сжатии) с наконечниками на концах. Наконечники служат для присоединения тяг друг к другу, к качалке и к другим агрегатам системы управления (рулевым приводам, рычагам на постах ручного и ножного управления и кронштейнам на органах управления). На рис. 7.4, а, е, и, н показаны конструктивные варианты укладки концов тяг в наконечники, типы наконечников и шарниров, использующихся продолжительное время в самолетостроении (до введения последнего ГОСТ 12791-77 1 на трубы тяг управления). Наконечники тяг могут быть регулируемыми для изменения длин отдельных участков проводки, что упрощает регулировку всей

проводки, и нерегулируемыми (фиксированными). В регулируемых наконечниках (рис 7.4, в, г, е) ушковые 1 или вилочные 4 болты вворачиваются в стаканы 2 на нужную глубину и фиксируются гайкой 3. Стаканы 2 устанавливаются внутри тяг на резьбе фиксируются болтами. В нерегулируемых наконечниках ушковые 1 (рис 7.4, а б) или вилочные 4 (рис 7.4, д) наконечники стаканами 2 фиксируются внутри трубы или сваркой или болтами. На рис. 7.4, м показан один из вариантов наконечников тяг с двойной проушиной 14, выполненных уже в соответствии с вышеуказанным ГОСТом на трубы тяг управления. Тут в обжатом конце тяги сделана внутренняя резьба, в которую и вворачивается наконечник 14, но уже без промежуточных стаканов 2, как это было в тягах (рис 7.4, а е). Одна (обычно внутренняя 12) проушина такого наконечника используется для соединения тяги с поддерживающей качалкой, а внешняя 13 – для соединения тяг между собой. На рис 7.4, ж изображен еще один из вариантов тяги, выполненный по новому ГОСТу. Тут 1 – наконечник ушковый регулируемый, 3 – гайка, 4 – наконечник вилочный нерегулируемый, 5 – труба, 6 – шайба, 7 – провод (контровки).

На рис 7.4, н показана тяга з вилочным наконечником 4, закрепленным в головке тяги на двух шариковых подшипниках для создания карданного соединения. Головка 16 соединена с тягой болтами 15. Еще один из вариантов соединения тяг изображен на рис 7.4, и. Тут 7 – гибкая перемычка металлизации, которой должны быть соединены все элементы проводки управления между собой и с элементами конструкции планера для устранения разрядов статического электричества. В этом соединении использован сферический подшипник 10. На рис 7.4, з показано регулируемое соединение тяг управления, где для повышения надежности тяг управления тяги выполняются из внешних 5 и внутренних 6 труб. Соединение внутренних труб с ушковыми и вилочными наконечниками проводится болтом 9, а внешних труб – шлицевым соединением 8. При разрушении

Рис. 7.4. Элементы жесткой системы управления при помощи тяг:

а, б, е – соединение нерегулируемых наконечников с трубой; в, г, д – соединения регулируемых наконечников с трубой; ж – основные элементы тяги; з – высоконадежная тяга; и – металлизация тяг; к, л – люнеты; м – поддерживающая проушина; н – тяга с нивелированием кручения (в системе управления РВ).

любой из труб проводка не нарушается.

Для снижения трения в проводке управления во всех соединениях тяг используют шарикоподшипники. Возможность некоторого изменения трассы жесткой передачи, в том числе из-за технологических и эксплуатационных перекосов (при деформациях частей планера), обеспечивается использованием специальных шарниров, а при больших перекосах – карданов (см. рис. 7.4, н) и сферических подшипников 10 (см. рис 7.4, и).

Для обеспечения выдержки необходимого направления трассы, ограничений ступеней свободы тяг в проводке управление используются поддерживающие качалки (проводки) или направляющие устройства с тремя или четырьмя роликами в корпусе (рис. 7.4, к, л),

которые обеспечивают только возвратно-поступательное движение тяг между роликами. Для регулировки зазоров между тягой и роликами положение оси 11 одного из трех роликов (см. рис 7.4, л) регулируется.

Жесткая проводка управления включает поддерживающие качалки (рис. 7.5, а, б, в, с) для подвески и поддержки тяг управления и качалки для изменения направления трассы проводки и усилий в отдельных ее участках (рис 7.5, кроме а, б, в, с). Тут показаны разные варианты конструктивных решений таких качалок, выполненных из алюминиевых или магниевых сплавов штамповкой. Все они имеют подшипники в ступицах и в проушинах для снижения трения. Но не все показанные на этом рисунке качалки рациональные с точки зрения жесткости и восприятия изгибающего момента.

На рис 7.5, г показано объединение качалок, представляющее собой один из вариантов механизма нелинейной передачи. Его включают в проводку управления для изменения передаточных соотношений от рычагов управления к рулю. Осуществляемый таким механизмом закон позволяет «загрубить» управление в районе нейтрального положения рычагов управления и рулей и тем самым избежать резких эволюций самолета на больших скоростях полету при небольших отклонениях рычагов управления от нейтрального положения.

Тяги проводки управления при управляющих перемещениях работают на растяжение или сжатие. Это позволяет в отличие от гибкой проводки обойтись только одной секцией проводки. Такая проводка имеет меньшее трение в соединениях, обеспечивает большую чувствительность управления, но она больше весит и более трудоемкая в производстве.

Жесткая проводка с передачей командных сигналов при помощи вращательного движения валов получила большее распространение в качестве силовой передачи трансмиссий в системах управления закрылками и предкрылками.

Рис. 7.5. Варианты качалок системы управления:

а-г – монтаж поддерживающих качалок; д-з – двуплечи качалки; и-р – дифференциальные качалки.

Основным элементом такой проводки являются валы, работающие на кручение, и преобразователи вращательного движения в поступательное.

В системах управления с вращательным движением валов проще решаются вопросы компенсации деформации частей планера за счет использования телескопических валов со шлицевыми соединениями и карданов. Но узлы и детали такой проводки в системах управления самолетом применяют крайне редко. Они сложны в изготовлении, требуют большого внимания в эксплуатации, их масса и потребные усилия на рычагах управления быстро растут с увеличением самолета.

Смешанная проводка управления представляет собой комбинации, как правило, гибкой и жесткой проводки или комбинации поступательной и вращательной проводок управления. Применение комбинированных видов проводки, не смотря на ее усложнение, оправдывается тем, что жесткая проводка при помощи тяг обеспечивает большую простоту эксплуатации и меньшее трение при многоразовых изменениях направления проводки, а гибкая тросовая проводка на прямых участках имеет меньшую массу и габариты, облегчая компоновку системы управления. При смешанной проводке управления характерные переходы с тросовой проводки на жесткую и наоборот.