12.2. Демпферы колебаний самолета

Изменение скорости полета в широком диапазоне, возникновение случайных возмущений и динамических колебаний в процессе пилотирования вызывают изменение параметров устойчивости и управляемости самолета.

Устойчивость и управляемость самолета определяются относительно трех его осей и в соответствии с этим подразделяются на путевую, продольную и поперечную. Для сохранения устойчивости самолета на траектории, неизменной после воздействия возмущающих факторов, необходимо создать демпфирующий момент, направленный в противоположную сторону возмущающему моменту.

При возникновении длиннопериодических колебаний пилот, используя систему управления, довольнотаки просто гасит их. Короткопериодические колебания он погасить не в состоянии изза запаздывания реакции самолета на управляющие моменты. Кроме того, он не может исключить дополнительное раскачивание самолета при совпадении фаз возмущающих и демпфирующих моментов. Поэтому на современных скоростных самолетах в зависимости от их аэродинамических характеристик, особенностей компоновки и предъявляемых требований к стабилизации на траектории применяются одно, двух или трехканальные демпферы угловых колебаний, которые вошли составной частью в систему управления самолетом.

Рассмотрим в качестве примера принцип действия демпфера продольных колебаний, обеспечивающего стабилизацию самолета по курсу (смотреть статью под номером 12.1).

Чувствительным элементом демпфера служит скоростной гироскоп, измерительным элементом — мостовая схема, состоящая из потенциометров П и ПОС. При отсутствии колебаний относительно вертикальной оси руль направления в прямолинейном полете занимает нейтральное положение, и мостовая схема уравновешена.

При возникновении возмущающего фактора, стремящегося развернуть самолет относительно его вертикальной оси со скоростью av гироскоп прецессирует относительно оси X до тех пор, пока гироскопический момент не уравновесится моментом действия пружины Пр. Угол поворота рамки гироскопа, как известно, пропорционален угловой скорости разворота самолета. Поскольку с осью рамки кинематически связана щетка потенциометра П, ее поворот приводит к смещению этой щетки вдоль потенциометра, и мостовая схема окажется разбалансированной. На вход электронного усилителя ЭУ поступает напряжение, амплитуда и фаза которого определяются направлением и величиной угловой скорости разворота самолета. Под его воздействием электромашинный усилитель ЭМУ вырабатывает электрический ток, который вращает электродвигатель М рулевого агрегата, управляющего гидроусилителем (бустером) системы управления рулем направления.

Руль направления, отклоняясь, создает парирующий момент. Благодаря обратной связи одновременно с перемещением руля происходит перемещение щетки вдоль потенциометра обратной связи ПОС. Мостовая схема приближается к равновесному состоянию, и напряжение на входе электронного усилителя ЭУ стремится к нулю. При некотором положении руля направления это напряжение станет нулевым, и руль останавливается.

Поскольку отклоненный руль уменьшает угловую скорость разворота, гироскоп и щетка потенциометра П перемещаются в исходное положение. На входе усилителя ЭУ появится напряжение, фаза которого противоположна фазе первоначального напряжения, и руль направления перемещается к нейтральному положению. Когда разворот самолета прекратится, руль займет нейтральное положение. Чтобы не ухудшать управляемость самолета, автоматы демпфирования отклоняют рулевые поверхности лишь в определенных пределах. Это обеспечивается концевыми выключателями в электродвигателе.

В отличие от демпферов рыскания автоматы путевой и продольной устойчивости реагируют на появление перегрузок или скольжения. Их чувствительными элементами служат акселерометры или датчики углов атаки и скольжения.