Файл: Матвеенко, А. М. Расчет и испытания гидравлических систем летательных аппаратов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 64

Скачиваний: 1

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

Для исследования эффективности и надежности систем уп­ равления наземным движением самолета методом комплексно­ го моделирования необходимо создавать специальные, так назы-

Рис. 3.3. Блок-схема комплексной моделирующей установки, объединяющей математическую модель объекта управления (аналоговую машину) и физическую модель исследуемых си­ стем. (стенды, оборудованные реальными агрегатами)

ваемые комплексные стенды. Блок-схема одного из таких стендов приведена на рис. 3. 3. Стенд предназначен для исследо­ вания совместной работы систем автоматического торможения и управления поворотом передней ноги шасси.

Система уравнений, описывающая динамику движения само­ лета на ВПП и работу тормозных колес и эластичных шин, на­

бирается на моделирующей машине, точно имитирующей все типы основных нелинейностей и различные виды входных сигна­ лов для решения системы уравнений. Так образуются модели самолета при его движении по ВПП и модели тормозных колес и эластичных шин.

Поскольку в комплексном стенде заложены натурные гид­ равлические системы торможения и управления поворотом пе­ редней ноги самолета, то необходимо создавать полную имита-

Рис. 3. 4. Схема сил, действующих на самолет при его движении по ВПП с торможением и разво­ ротом

цию процесса затормаживания колеса с реализацией боковых сил, действующих на колеса при развороте. Для этого необхо­ димы электрогидравлические блоки (модели датчиков растормаживания и загрузки колес), позволяющие согласовывать работу электромоделирующей машины (модели самолета) с работой натурной гидравлической системы (экспериментальной установ­ кой). Такие блоки согласования модели с установкой должны обладать быстродействием, большими рабочими частотами, ши­ роким интервалом изменения нагрузок, надежностью и безот­ казностью в работе.

Перейдем к подробному описанию отдельных этапов метода моделирования, начиная с составления дифференциальных уравнений движения самолета на ВПП, анализа динамики ра­ боты тормозных колес и эластичных шин, решения системы урав-

109

нений на моделирующих машинах до программы и результатов испытаний систем управления наземным движением самолета на комплексных стендах.

Прежде чем перейти к составлению и анализу системы урав­ нений, описывающей управляемое движение самолета на ВПП, рассмотрим схему сил, действующих на самолет при его дви­ жении с торможением и разворотом (рис. 3.4). Введем следую­ щие основные условные обозначения:

G — вес самолета;

У — подъемная сила;

Q — сила лобового сопротивления; Р — сила тяги двигателей;

Rn и R -,— радиальная

нагрузка

на

переднюю

и задние

Уд. к и

стойки шасси;

на

передних

и задних

Тз. к — сила трения

качения

 

колесах;

 

 

 

 

 

 

 

Fз — сила трения сцепления задних колес с поверх­

 

ностью полосы;

момент

относительно

 

Мг— аэродинамический

 

оси Ог;

 

 

 

 

 

 

Мдемп — момент боковых аэродинамических сил демп­

 

фирования;

 

 

 

 

 

 

 

Мсц — момент сцепления колеса с ВПП;

 

 

Мт — тормозной момент;

 

 

натяжения

пружины

 

М0— момент сил

начального

 

 

датчика растормаживания;

 

 

 

пг — масса самолета;

 

 

 

 

 

 

g — ускорение силы тяжести;

 

относительно

 

/ — момент инерции масс самолета

 

оси Оу\

 

 

 

 

 

 

 

Jк — момент инерции колеса;

 

 

 

расторма­

 

/ м — момент инерции маховика датчика

 

живания;

 

 

 

 

 

 

 

0 — угол поворота передней ноги самолета;

бп и б3— угол увода

эластичной

шины

переднего и

 

заднего колеса;

 

положение

самолета

 

ср — угол, координирующий

■»

на ВПП;

 

 

 

 

 

 

ф! — угол вращения колеса и валика датчика рас­

 

тормаживания относительно неподвижной си­

 

стемы отсч’ета;

 

 

датчика

расторма­

 

ф2 — угол вращения маховика

 

живания относительно

неподвижной системы

 

отсчета;

 

 

 

 

 

 

 

(о — угловая скорость колеса;

 

 

 

 

е — угловое ускорение колеса;

 

 

— ---- угловая скорость поворота самолета;

по

V — скорость движения самолета на ВПП;

на

УЛ.— проекция

скорости

движения

самолета

ось Ох\

скорости

движения

самолета

на

Vz — проекция

>ось Oz;

| — параметр состояния полосы;

Цсц — коэффициент сцепления колеса с ВПП; цс. о — коэффициент бокового скольжения колеса;

s — коэффициент относительного отставания; I — база шасси;

•— расстояние от проекции ц. т. самолета до точ­ ки касания передних колес;

а— расстояние от проекции ц. т. самолета до про­ екции точки крепления передней ноги;

Ь— расстояние от проекции ц. т. самолета до пря­ мой, соединяющей точки касания задних ко­ лес;

е — вынос колеса;

Н— расстояние от продольной оси самолета до ВПП;

МЦС — мгновенный центр скоростей.

Системам автоматического торможения и управления пово­ ротом передней ноги шасси присущи свои специфические осо­ бенности. Поэтому рассмотрим работу этих систем как отдель­

но, так

и совместно, тем более,

что комплексный

стенд

(см.

рис. 3.3) позволяет

проводить исследование этих систем в ука­

занных режимах.

уравнений

движения самолета

будут

вве­

При

составлении

дены следующие допущения:

1)аэродинамические силы, силы тяжести и тяги двигателей приложены в ц. т. самолета;

2)поверхность, по которой движется самолет, принимается жесткой, недеформируемой, без неровностей.

Исследование систем автоматического торможения самолета на комплексном стенде

Любая существующая система автоматического самолета на пробеге сравнивает тем или иным способом тормозной момент Мт, подведенный к колесам, с моментом сцепления колес на

ВПП Мсц (рис. 3. 5).

Подавляющее большинство современных отечественных и за­ рубежных самолетов оборудованы системами автоматического торможения, в которых сигнал на уменьшение тормозного момен­ та подается с инерционного датчика угловых замедлений (в) тормозного колеса. Эти системы, таким образом, являются е-си- стемами, независимо от конкретной схемы: «электромеханиче­ ский инерционный датчик+ электрогидравлический кран» (само-

леты Ту-104, Ил-18, Ан-10) или «механический инерционный гидроавтомат прямого действия» (самолеты VC-10, ВАС-111). Блок-схема е-системы приведена на рис. 3. 6.

г; д) ч,км/ч

Рис. 3.5. К выводу уравнения динамики тормозного колеса:

а—действующие силы; б—зависимость коэффициента

сцепления

цсц от относительного отставания тормозного колеса J

1- —;

в—зависимость ц с

г—часть осциллограммы, показы-

вающая наличие максимума

на кривой

=f(s)\

д—завнси-

мость 5Пп—/( V)

Рассмотрим принцип работы е-системы с электромеханиче­ ским инерционным датчиком и электрогидравлическим краном-

112

При торможении рабочая жидкость под давлением, пропорцио­ нальным нажатию на шток редукционного клапана 1, поступает в тормозное колесо 3. При резком замедлении тормозного коле­ са срабатывает электромеханический датчик 4 растормажива-

яия.

Сигнал с инерционного датчика растормаживания подается на соленоид электрогидравлического крана 2. Золотник крана перекладывается, отключая линию давления от редукционного клапана 1 и соединяя тормозной узел колеса с линией слива.

Тормозной момент, действующий на колесо, уменьшается, и оно начинает раскручиваться. После того как угловые скоро­

сти

маховика

инерционного

 

Дополни­

 

датчика и тормозного' коле­

Сигнал от

 

са

сравняются,

сигнал

на

тельные

 

растормаживанпе

снимает-

летчика

сигналы

 

 

___ t

3

■ся. Начнется процесс нового

 

нарастания тормозного дав­

7

 

2

Мщ

ления в колесе.

 

 

 

 

 

//

1L

Рассмотренная схема яв­

 

 

 

j l i

ляется простейшей. Ей

при­

 

 

__1

сущ

ряд недостатков, глав­

 

 

 

 

ными среди

которых

яв­

Рис. 3. 6. Блок-схема е-системы:

ляются:

 

 

 

/ —тормозной редукционный клапан, управ­

— недостаточная эффек­

ляемый летчиком; 2—электрогидравличе-

ский кран

системы автоматического тор­

тивность (средний

реализуе­

можения; 3—тормозное колесо;

4—датчик

мый

коэффициент трения

системы

растормаживания

 

 

 

 

для сухого бетона у е-систем

 

 

малых скоростях и

составляет цср~0,25 при р.Сц.пр = 0,7-уО,8 на

Цсц.пр~0,35ч-0,4 на больших скоростях);

 

 

 

—«жесткость» рабочей программы (постоянная настройка датчиков) для всех возможных случаев посадки;

—трудность введения корректирующих сигналов;

—большие вибрационные нагрузки на элементы шасси и шины;

—малый ресурс (примерно 1000 посадок).

Предложены, реализованы и эксплуатируются е-системы по­ вышенной эффективности, отличающиеся от рассмотренной вы­ ше простейшей е-системы.

Наряду с е-системами схемы «механический инерционный датчик+электрогидравлический кран» находят применение е-си­

стемы

схемы «тахогенератор-Ь дифференцирующее устройство 4-

+ электрогидравлический кран».

К достоинствам подобных си­

стем относятся:

 

— применение вместо инерционных механических датчиков

более

простых тахогенераторов

(особенно бесколлекторных,

переменного тока);

— широкие возможности введения в е-систему корректиру­ ющих сигналов.

ИЗ

1
2

Все рассмотренные схемы тормозных систем объединены еди­ ным принципом — они работают по угловому замедлению тор­

мозного колеса.

В настоящее время за рубежом появились сообщения о раз­

работках

новых систем

торможения,

работающих

по

 

другим

 

Дополни­

 

 

параметрам:

 

 

 

Сигнал от

 

 

 

— по

 

рассогласова­

тельные

 

 

нию оборотов тормозного

 

 

 

 

и

нетормозного

 

колес

 

 

 

 

(Лсо-системы);

 

коэф­

 

 

 

 

 

— по

величине

 

 

 

 

фициента

относительного

 

 

 

 

проскальзывания

 

(s-си­

 

 

 

 

стемы) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

еся

— самонастраивающи­

Рис. 3.7. Блок-схема Лсо-снстемы:

системы с

поиском

I, 2, 3—те же, что н на рнс. 3. 6; 4, 5—тахогенера-

Pcu.np = f (S>

Ь •

•

• > Ю •

торы — датчики оборотов тормозного

и нетормоз­

Блок-схема Дш-спстемы

ного колес; о—нетормозное колесо;

7—блок вы­

числения величины Д©«=аз„—со_

приведена на рис. 3. 7.

вуют явления, сходные

с

 

 

В Дсо-системах отсутст­

явлениями «угасания»

инерционного

датчика е-систем при подскоке самолета или длительного дви­ жения по обледенелой полосе, и связанное с этим разрушение пневматиков. По сложности Дсо-система превосходит е-систему,

так как требует сигнала с тормозного

и нетормозного

колес.

(рис. 3.8), в кото­

Еще более сложна блок-схема s-системы

рой кроме сигналов, пропорциональных оборотам тормозного и нетормозного колес, необ­

ходимо вычислить

пара-

Сигнал от

Дополни-

метр

 

тельные

5 = 1 —-

(3.1)

летчика

сигналы

1

__i__

Впоследнее время

для

регулирования

объ-

* 7

\

 

ектами

с экстремальной

8

 

характеристикой,

каким

Г Ч - -

 

 

является эластичное тор­

 

 

 

мозное колесо, при непре­

Рис. 3 .8. Блок-схема s-системы:

рывном «движении» опти­

I—7—tq же что

и на рис

3. 6 и 3. 7; 5—блок вы-

мальной

области работы

числения

величины

Ш—U1

в

результате изменения

 

 

 

 

внешних возмущений или параметров внутреннего состояния объекта широкое применение

находят самонастраивающиеся системы управления. «Жесткая» программа в таких системах заменена «поиском» наивыгодней­ ших областей или режимов работы. Блок-схема самонастраи-

114

Смотрите также файлы