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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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)

-

+ + 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