Файл: Системы автоматического и директорного управления самолетом..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 0
Величина Апуяоп ограничивается соответствующим |
выбором |
|
величины M nJ vр „ в. |
При этом условии получены кривые 6vn7>= |
|
= const, рассчитанные для tnep = 5 с и приведенные на |
рис. 3. 14. |
|
Из рассмотрения |
рис. 3. 14 нетрудно заключить, что необхо |
димость выполнения условия богр^^доп может существенно сузить диапазон применимости в качестве средства обеспечения безопасности ограничителя момента рулевой машины руля вы соты при 34огр.р.м.в= const. Так, например, если t4HOn = 20°, то область применимости этого средства «слева» ограничивается кривой О = const до высоты Н 1 и выше — qi = const. Таким обра зом, область несколько сужается на сравнительно малых высо тах и малых скоростях полета, и это сужение тем сильнее, чем меньше f^on. Это лишний раз подтверждает нецелесообразность ограничения допустимого значения угла тангажа путем ограни чения момента рулевой машины руля высоты.
Ограничение момента рулевой машины руля направления
О г р а н и ч е н и е б о к о в о й п е р е г р у з к и пг. При рас смотрении возможности ограничения боковой перегрузки tiz пу тем ограничения момента рулевой машины руля направления САУ будем полагать, что САУ достаточно хорошо стабилизи рует угол крена самолета, поэтому в первом приближении можно
положить у = 0. В этом случае |
уравнения бокового |
движения |
||||
самолета в операторной форме примут вид |
|
|
|
|||
(Р2+ a-iP) Ф+ ОаР + «з8н= 0 ; |
(3. |
104) |
||||
— Pty+ (Р + ai) Р + ач \ —0- |
||||||
|
|
|
||||
Определив из системы (3. 104) зависимость между |
соу |
и бн |
||||
в установившемся состоянии, по аналогии с выражением |
(3.90) |
|||||
можно написать |
|
|
|
|
|
|
Пz |
V |
— #2^7 |
(3. |
105) |
||
g |
а24- «1^4 |
|||||
|
|
|
|
Упростив выражения коэффициентов а* за счет пренебреже ния величинами sin a, tga, Jxy, полагая c o sa = l и принимая во внимание, что:
нетрудно получить
(3. 106)
144
Для дозвукового пассажирского самолета коэффициенты аэродинамических сил и моментов в выражении (3. 106) прак
тически постоянны; следовательно, величина М"* „ „ „ зависит |
|||
|
огр.р.м«н |
|
|
только от высоты полета и веса самолета G, причем можно при |
|||
нять * |
|
|
|
S |
S |
(3. |
107) |
|
|
||
и пренебречь тем самым зависимостью |
величины |
^И"^ррмн |
от |
высоты полета самолета. |
рулевой |
машины руля |
|
Следовательно, ограничение момента |
направления обеспечивает достаточно хорошее ограничение до пустимой боковой перегрузки пг, причем расчет М"?ррмн сле
дует производить по формуле (3. 106) с учетом (3. 107) для среднего веса самолета.
Ограничение угла скольжения [3
Для определения возможности ограничения угла скольжения самолета путем ограничения момента рулевой машины руля направления воспользуемся зависимостью между установивши мися значениями угла скольжения и отклонения руля направле ния в виде **
Руст ~ — ~ |
(3.108) |
а2 |
|
Принимая во внимание ранее приведенные соотношения между моментом рулевой машины и шарнирным моментом, нетрудно получить величину потребного ограничения момента рулевой машины руля направления из условия ограничения угла сколь жения величиной Рдоп
т1 ( ™т + ml ] S hM P ; w i
Л*!гр.р.м.в^ — — |
---------- ъ ^ Г ------------------• |
(3.109) |
||||
|
|
|
|
ffty Кр.м.н |
|
|
Как правило, величина \т*Л > |
т1Ус1т~ Sl |
действительно, |
величина |
|||
|
|
|
и |
z Ат |
|
|
0,1-4-0,15; и |
у « 0 ,1 4-0,2; cР«s0,4-i-0,7; |
I примем равным 40 м и |
||||
G/S = 3 ,9 2 кПа. |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
с/ |
■(0,015 |
0,05) q; поскольку р < 0,125, |
то пос |
||
у z 4т |
|
|
|
|
|
|
ледняя величина редко превышает о% от \тцу9 |
|
|
||||
** Строго говоря, |
эта |
зависимость имеет вид при у = 0, см- [14]: |
|
|||
|
|
Руст - |
аз |
a\d-( |
|
|
|
|
■ |
; |
|
|
|
|
|
|
#2 |
'i~ d\d\ |
|
|
но, как правило, а3^>аia7 и a2^$>aia^.
6 |
132 |
145 |
Как видно, для ограничения рдоп = const для дозвукового са
молета необходимо изменять величину ./Иогр.р.м.н в зависимости от переменной по режимам полета величины скоростного на пора q, что весьма неудобно. Однако при М0гр.р.м.н= const вели чина р0Гр будет уменьшаться с увеличением скоростного напора, что при условии обеспечения nz^ .n zдоп может оказаться по лезным.
Рассчитанное в (3.106) и (3. 109) значение момента Могр.р.м.н необходимо проверить на достаточность для парирования отказа двигателя самолета. Отказ двигателя приводит к существенному возмущению движения самолета, и на САУ возлагается задача парирования этого возмущения; таким образом, обеспечивается безопасность полета самолета при отказе двигателя самолета. Очевидно, в этом случае требуется определенное отклонение
руля направления и элеронов самолета, т. е. требуется |
опреде |
|||||
ленный момент Мр.щ.п.потр, величина которого |
может оказаться |
|||||
больше момента, ограниченного из условия |
|
|
||||
|
^ z огр |
п г доп И |
t„ rp |
^доп- |
|
|
П а р и р о в а н и е м о м е н т а , |
в о з н и к а ю щ е г о |
|
||||
п р и о т к а з е д в и г а т е л я , |
с п о м о щ ь ю |
|
||||
к а н а л а |
р у л я н а п р а в л е н и я |
САУ |
|
|||
Рассмотрим уравнения движения самолета при возмущениях |
||||||
Я ю т к и -O'? у отк (см. приложение 2 ): |
|
|
|
|||
|
( Р + a |
i ) шу + а 2 ? + |
а з ^ н = Щ отк ! |
|
|
|
|
Р {р + |
h) |
|
отк! |
|
(3. ПО) |
- |
+ (Р+ at) f>- |
bty + a,8H= 0. |
|
|
||
При условии у = 0 и р= 0 второе уравнение |
будет независи |
|||||
мым от первого и третьего*. Момент |
ЗЛуотк |
должен |
париро |
|||
ваться целиком отклонением руля направления, равным: |
|
ЯКу ОГК |
,___ ЯЯу отк |
|
8н.потр |
+ Л4 Л7 |
а г |
а ъ |
(3. 1 1 1 )
а момент 9Л* 0Тк — отклонением элеронов, причем САУ в этом
случае должна |
обеспечивать астатическую |
стабилизацию |
угла |
крена самолета |
(т. е. условие у = 0). |
|
|
Если САУ не обеспечивает условия у = 0, т. е. в случае ста |
|||
тической по крену САУ величины бэ и у в |
установившемся |
со |
|
стоянии связаны между собой соотношением |
|
|
|
|
8Э—VY = °, |
(3. |
112) |
где гэ — передаточное число САУ по углу крена.
* Для этого необходимо, чтобы самолет был оснащен астатическим авто пилотом стабилизации угла крена и астатическим АБУ [14].
146
Совместное решение уравнений (3.111) и (3.112) при условии (5 = 0 дает для потребного отклонения руля направления следую щее соотношение:
S н.нотр |
|
отк |
Жх отк^1^4 |
|
Яз + |
а ха7 |
гэ^з(а3 + Я1Д7) |
|
|
|
|
|||
|
отк |
Ш х отка 1^4 |
(3. 113) |
|
|
а3 |
|
г'э^ЗаЗ |
|
причем второе слагаемое, как правило, мало по сравнению с пер вым и уменьшает его (в силу разности знаков 9ЛЫОтк и 5ШЖОТк), поэтому и в случае статической по крену САУ возможно для расчета потребного отклонения руля направления для парирова ния момента при отказе двигателя воспользоваться выражением
(3.111).
В случае, если самолет оснащен Т Р Д и ЗЛЖОт к = 0 , выраже ния (3.111) и (3.113) просто совпадают.
Для отклонения руля направления на величину бн.Потр, необ ходимую для парирования момента от отказа одного или не скольких двигателей, необходимо, чтобы рулевая машина руля направления развивала определенный момент.
Для расчета потребного момента рулевой машины руля на правления при отказе одного двигателя выражение (3.111) можно привести к виду
“н.потр |
$1у отк |
КсхЯSZAn |
(3.114) |
|
Дз |
&2,3уу |
|||
|
|
где К — коэффициент, учитывающий уменьшение силы тяги от отказа одного двигателя;
ZRв — плечо отказавшего двигателя от оси самолета. Подставив в последнее соотношение выражение для а3, по
лучим |
|
|
s |
___ KcxZ№ |
(3. 115) |
°н.потр |
s |
т«1
Для дозвукового самолета величина тун мало зависит от режима полета. Величина
(3. 116)
где \ = — удлинение крыла.
S
6* |
147 |
Поскольку в режиме горизонтального полета
|
|
G |
|
|
|
|
|
получим |
|
gS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сх = |
1 |
02 |
|
|
(3. |
117) |
|
с х .-\----------. |
||||||
Величина с Хо |
есть функция числа М полета . Следовательно, |
||||||
ВСЛИЧИНу бн.потр |
можно представить состоящей из двух |
состав- |
|||||
ляющих: |
|
|
|
|
|
(3. |
118) |
причем |
^н.потр |
^H.lIOTPl |
^н.потр2» |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8н.„отр1 = - ^ |
Т ^ |
= /(М) |
(3. |
119) |
||
сравнительно мало зависит от режима полета, а |
|
|
|||||
|
°н.потр2 |
|
8 |
"д2 |
( 3. 120) |
||
|
|
nSftm |
|
|
|
||
существенно зависит от веса самолета и скорости полета. |
|
|
|||||
Учитывая, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
^р.М.Н^р.М.Н |
, |
|
|
||
|
бн=^---j--------- |
|
|
|
определим потребный момент рулевой машины руля направ ления:
М потр.р.м .н' |
|
|
Sh^hд |
, |
к г №тш» G^SHbH |
(3. 121) |
||
|
т *1Кр.м.н |
|
nSPm* К р.м .н? |
|||||
|
|
|
|
|||||
На рис. 3.15 построена типовая зависимость Mn0Tp.p.y,M= f(q) |
||||||||
для двух значений |
сХо. |
Из |
анализа |
рисунка нетрудно |
видеть, |
|||
что максимальное значение Мпотр.р.м.н имеет место при |
c^omax |
|||||||
и <7тах, что, вообще |
говоря, |
совместимо |
(Сх0 |
увеличивается |
||||
с увеличением числа М и |
максимально — при |
максимальных |
||||||
значениях q на постоянной высоте |
полета) |
для |
пассажирских |
|||||
дозвуковых самолетов, |
летающих на |
сравнительно небольших |
высотах. Поэтому расчет Мпотр.р.м.н производится при макси
мальном скоростном напоре <7тах и при максимальном |
с*-отах. |
||||
Полученное при этих условиях значение Мпотр.р.м.н из |
(3 .121) |
||||
сравнивается с ^"гр.рм.н’ |
полученным из (3.106) |
с |
учетом |
||
(3. 107); если |
|
|
|
|
|
Ж"* |
|
< м |
потр.р.м.н» |
|
|
огр.р.м.н |
|
|
|
148