Система керування рулем висоти

1.7.3.1. Загальні відомості

Система керування рулем висоти забезпечує поздовжнє керування літаком за допомогою руля висоти, який складається з двох половин, лівої і правої.

Керування рулем висоти здійснюється вручну з допомогою механічної проводки від штурвальних колонок лівого чи правого пілота або від системи автоматичного керування літаком.

Штурвальна колонка лівого пілота зв’язана механічною проводкою з лівою половиною руля висоти, штурвальна колонка правого пілота - з правою половиною руля висоти.

Керування від обох колонок синхронізоване з допомогою роз’єднувальної муфти.

Механічна проводка - комбінована, складається з тросової проводки в фюзеляжі, і жорстких тяг та качалок в підпідлоговому просторі кабіни і в хвостовому оперенні.

Система керування рулем висоти - безбустерна. Все навантаження від шарнірного моменту, з врахуванням коефіцієнту передачі, передається на штурвальні колонки.

Для зменшення шарнірного моменту кожна половина руля висоти обладнана тримером тримером-сервокомпенсатором.

Опис

Схема керування рулем висоти показана на рис. 1.12 (див. креслення НАУ 13.22.99.05).

Рис. 1.12. Схема керування рулем висоти

Керування рулем висоти здійснюється переміщенням штурвальної колонки від себе і на себе. Керування рулем висоти здійснюється переміщенням штурвальної колонки від себе і на себе. При відхиленні штурвальної колонки, наприклад правого пілота, рух на себе і від себе, сигнал керування передається через тросову проводку (3), механізм стопоріння (4), рульову машинку автопілоту (5), механізм роз’єднання бортів (6-7), реле часу (8), тример РВ (9), сигналізатор тримування (10), механізм резервного тримування (11), тример (12), тример сервокомпенсатор (13), тримм руля висоти (14), ліву нейтраль (15), систему автоматичного керування (16), електромеханізм тримера сервокомпенсатора (17) тример РВ (18), тример РВ_рез, 1 РУ 30 лів –прав (19), тример основного керування, (20-22), сигнал стопор (21), пульт з’єднання проводки керування РВ (23), тример РВ перевір (24-25), права нейтраль (26), електромеханізм тримр-сервокомпенсатора (27) РУ 30 прав (28), важіль стопоріння відстопор-застопор (29) кабрір-пікір(30) тример резерв пікір-кабрір (31). Дана система забеспечуе рух літака в верх і вниз, що в свою чергу допомагає літаку набирати висоту і знижуватись.

1.9. Розрахунок на міцність елементів системи керування

1.9.1. Вихідні навантаження для розрахунку

Зусилля в деталях керування повинні визначатись при нейтральному положенні рульових поверхонь. При наявності в системі керування різного роду автоматичних пристроїв типу автопілоту та ін. зусилля в деталях керування повинні визначатися з врахуванням дії цих пристроїв.

Більшість деталей і вузлів системи керування літака розраховується на міцність за розрахунковим (руйнуючим) навантаженням Р ^Р. За експлуатаційним навантаженням Р ^Е виконуються розрахунки на контактні напруження.

Величина коефіцієнта безпеки f = Р ^P/ Р ^Е нормується (в межах 1.5...2).

Крім основного коефіцієнта безпеки НЛПЛ передбачаються додаткові коефіцієнти безпеки:

- f _дод = 1, 25 – додатковий коефіцієнт безпеки, передбачений для основних стикових і роз'ємних вузлів;

- – додатковий коефіцієнт безпеки, передбачений для деталей із лиття.

Вихідним матеріалом для визначення розрахункових навантажень являються:

- кінематичні схеми з інформацією про розміщення осей обертання всіх вузлів, про розміри кінематичних елементів;

- експлуатаційні аеродинамічні навантаження;

- нормовані експлуатаційні зусилля пілотів, прикладувані до штурвалу;

- експлуатаційні потужності (навантаження) від рульових машин автопілоту;

- нормовані або прийняті коефіцієнти безпеки для різних розрахункових випадків.

При визначенні експлуатаційних аеродинамічних навантажень відхилення рульових поверхонь при ручному керуванні приймається миттєвим.

Для переходу до розрахункових аеродинамічних навантажень приймається f = 2. Шарнірні моменти визначаються з врахуванням дії сервоповерхонь.

Нормовані експлуатаційні зусилля на командних важелях для неманеврових літаків визначаються в залежності від ваги літака. Максимальне значення зусилля (відповідне вазі літака для місцевих повітряних ліній G=10000 кгс) при одинарному керуванні складає:

Зусилля прикладається " на себе" або " від себе" до лівого чи правого рогу штурвалу, зусилля прикладається вниз по дотичній до ободу штурвалу з однієї сторони.

При подвійному керуванні, крім навантаження зусиллям одного пілота, розглядається одночасне прикладення кожним пілотом до свого штурвалу навантаження, яке складає 75% від вказаного вище. Направлені ці навантаження можуть бути як в одну, так і в протилежні сторони.

Після визначення експлуатаційних значень аеродинамічних шарнірних моментів рульових поверхонь, нормованих зусиль на командних важелях здійснюється врівноваження.

Врівноваження – приведення шарнірних моментів рульових поверхонь у відповідності із зусиллями, прикладеними до штурвалу.

, де h (м) – передаточне число проводки керування.

У більшості випадків при врівноваженні приходиться враховувати нерівномірність в розподіленні аеродинамічного навантаження між лівою і правою половинами рульової поверхні. В цьому випадку вихідні шарнірні моменти лівого і правого елеронів розбиваються на симетричну і антисиметричну складові. Антисиметричні складові шарнірних моментів обох елеронів які врівноважуються на командному важелі.

Антисиметричні складові шарнірних моментів визначаються по формулах:

Приведені шарнірні моменти для лівого і правого елерона отримуються як сума відповідних величин симетричних складових і виправлених антисиметричних складових.

При ручному керуванні рулями (елеронами) розрахунковими являються шарнірні моменти, отримані в результаті врівноважування (f = 2). Крім того, проводка ручного керування елеронами в кожній консолі крила повинна бути перевірена на міцність від розрахункового зусилля на штурвал

(при подвійному керуванні – 135 кгс), якщо при цьому положенні центру тиску ніде по розмаху елерону не стане більш заднім, чим на 50% місцевої хорди.

Вузли і деталі, які належать двом або більшому числу каналів керування (штурвал), повинні бути розраховані на випадок одночасного керування двома каналами; при цьому приймається, що в кожному каналі діє 75% розрахункового навантаження.

1.9.2. Розрахунок елементів штурвальної колонки

Рис 1.13. Труба

Матеріал: Д16Т (s_в=400 кгс/см )

Переріз 1-1

F= 4, 83 см²; W= 7, 148 см³

= 204 кгс;

P_1X’ = 204·cos15, 8° = 196 кгс;

P_1Y’ = 204·sin15, 8° = 56 кгс;

Рис. 1.14. Качалка

Матеріал: АК6.Т1 ( =3600 кгс/ )

Випадок навантаження – одинарне керування РВ, колонка в крайньому положенні «на себе»

Рис. 1.15. Провушина

S_2-3=±691кгс

f дод = 1, 25

Розрахункове навантаження:

P = 691 кгс

Руйнуючі навантаження:

Pp=0, 9·3600·0, 7·0, 8·2·2=7661 кгс;

Pзp=0, 4·3600·0, 7·2·2· =5100 кгс;

Pзім = 1, 3·3600·1·0, 64·2=6223 кгс;

Переріз 1-1

F=9, 49 ; =4, 19 см;

Jz= 107, 909 .

Розрахункові навантаження

P_X’=691·cos32, 6°=582 кгс;

Py’=691·sin32, 6°=372 кгс,

кгс/ ;

Переріз 2-2

F=5, 72 ; Wz=8, 888

Розрахункові навантаження

=691·cos18, 4°=656 кгс

P_Y’’=691·sin18, 4°=218 кгс

=1194 кгс/

Рис. 1.16. Фланець

Матеріал: АК6.Т1 (sв=3600 кгс/ )

Розрахункові навантаження

Rpx=456 кгс; Rpy=15 кгс;

Rx’=456·cos22, 6°–15·sin22, 6°=415 кгс

Ry’=456·sin22, 6°+15·cos22, 6°=195 кгс

Переріз 1-1

F=7, 25 ; WX’=1, 78 ; WY’=13, 107 ; WK’=1, 282

=319 кгс/ ;

=900 кгс/ ;

; ;

Переріз 2-2

F=10, 5 ; W_X’= 2, 625 ; W_Z= 12, 230 ;

WK= 4, 652 ;

110 кгс/ ; .

Рис. 1.17. Качалка (тип 1)

Матеріал: АК6.Т1 (sв=3600 кгс/ )

Розрахунковий випадок:

Одинарне керування елеронами

P5=242 кгс M4-5=1935 кгс∙ см.

Реакции опор:

RA= 298 кгс;

RB=298-242=56 кгс.

Провушина 5: fдоп =1, 25

Руйнуючі зусилля:

Pp=0, 9·3600·0, 97·0, 5·2=3317 кгс;

Pзp=0, 4·3600·0, 97·2· 3551 кгс;

Переріз 1-1

:

F=2, 630 ; JX=0, 340 ; JY=4, 080 ;

Розрахункове навантаження:

My=242·5, 2=1250 кгс·см;

F=4, 550 ; W=2, 900 ; Wp=5, 800 ;

Розрахункові навантаження:

М_и=242·3, 43=830 кгс;

М_К=М_4-5=1930 кгс·см;

кгс/ ;

кгс/ ;

кгс/ ;

F=3, 455 ; W=2, 131 ; Wp=4, 318 ;

Розрахункові навантаження:

Мк=М4-5 =1935 кгс·см;

Ми=242·5, 33-288·1, 9=718 кгс

кгс/ ;

кгс/ ;

кгс/ ;

Рис. 1.18. Качалка (тип 2)

Матеріал: АК6.Т1 (sв=3600 кгс/ )

Випадок навантаження – одинарне керування елеронами, штурвал в нейтралі.

Розрахункове навантаження:

Р_5Z = 242 кгс;

Провушина А (В): f _ДОП=1, 25

Розрахункові навантаження:

кгс;

кгс;

Руйнуючі навантаження:

Рр=0, 9·3600·0, 8·0, 5·2=2736 кгс;

Рзр=0, 4·3600·0, 8·2· кгс;

Переріз 1-1

F=2, 56 ; WY’=0, 341 ;

кгс/

Переріз 2-2:

W_Y’=8, 577 ; W_K=0, 674 ;

кгс/ ; кгс/ ;

кгс/ ;

W_Y’=6, 228 ; W_K=0, 567 ;

кгс/ ; кгс/ ;

кгс/ ;

Рис 1.19. Качалка (тип 3)

Матеріал: АК6.Т1 (sв=3600 кгс/ )

Випадок навантаження – одинарне керування елеронами, штурвал в нейтралі.