Бустерное управление

С ростом скорости полета и особенно при переходе к сверхзвуковым скоростям происходит перемещение центра давления рулевой поверхности. По этой причине шарнирные моменты рулей и элеронов с изменением скорости могут резко изменять свою величину,
а в некоторых случаях даже и знак. Это приводит к тому, что у околозвуковых и сверхзвуковых самолетов нельзя обеспечить необходимую аэродинамическую компенсацию на всех режимах полета.

На таких самолетах для обеспечения нормальной управляемости в системах управления рулевыми поверхностями устанавливаются специальные усилители – бустеры.

К бустерному управлению предъявляются следующие основные требования:

1) сохранение у пилота чувства управления;

2) возможность управления самолетом в случае выхода из строя бустера, что обеспечивается переходом на непосредственное управление либо включением аварийной системы;

3) возвращение рулей в нейтральное положение при брошенных командных рычагах (обратимость управления);

4) следование руля за командным рычагом практически без запаздывания при скорости его отклонения, не превышающей величины, определяемой допустимыми перегрузками при маневре;

5) простота конструкции бустера, возможно меньшая его масса, надежность в эксплуатации, удобство подхода к агрегатам бустера для осмотра и регламентных работ.

Силовой привод бустера располагается как можно ближе к рулевой поверхности,
что уменьшает нагрузки и трение в проводке управления, а следовательно, позволяет уменьшить ее массу.

По способу создания усилия на командном рычага бустерное управление можно разделить на две схемы: обратимую и необратимую.

При обратимой схеме бустерного управления усилие на командном рычаге пропорционально величине шарнирного момента рулевой поверхности. Здесь большая часть усилия, необходимого для отклонения руля, создается бустером, а небольшая его часть, составляющая постоянный процент от общего усилия, передается с командного рычага.

При необратимой схеме бустерного управления все усилие, необходимое для отклонения рулевой поверхности, создается бустером. Для обеспечения чувства управления усилие на командном рычаге при отклонении руля создается специальным загрузочным механизмом. Здесь усилие на командном рычаге уже не будет пропорционально величине шарнирного момента. Загрузочные механизмы обеспечивают также и обратимость – возвращают рули в нейтральное положение при брошенных командных рычагах.

На скоростных дозвуковых самолетах для получения допустимой (с точки зрения усилия на командном рычаге) величины шарнирного момента руля требуется большая аэродинамическая компенсация. Вследствие нелинейности характеристики шарнирного момента по углу отклонения руля возможна частичная перекомпенсация руля на некоторых углах его отклонения. Во избежание этого приходится уменьшать аэродинамическую компенсацию, что приводит к увеличению усилий на командном рычаге. Поэтому на таких самолетах целесообразно применять обратимую схему бустерного управления.

На сверхзвуковых самолетах, где при возникновении кризисных явлений происходит резкое изменение величин шарнирных моментов, а в некоторых случаях даже и изменение их знака, применяется необратимая схема бустерного управления.

Необратимая схема бустерного управления всегда применяется на сверхзвуковых самолетах с цельноуправляемым горизонтальным оперением. Ось вращения оперения для уменьшения величин шарнирных моментов размещают между центрами давления при дозвуковой и сверхзвуковой скорости. По этой причине шарнирный момент цельноуправляемого горизонтального оперения при переходе с дозвуковой к сверхзвуковой скорости меняет свой знак, что и делает невозможным применение обратимой схемы бустерного управления (из-за создания «неправильных» усилий на командном рычаге).

Бустеры могут быть электрическими и гидравлическими. Более широкое применение получили гидравлические бустеры.

По типу силового привода различают гидравлические бустеры поступательного и вращательного действия. Значительно чаще применяются гидравлические бустеры поступательного действия, схемы которых и будут рассмотрены в этом разделе.