Подсистема штурвального управления

Большая высота полета (до 12 тыс. м) и диапазон скоростей современных пассажирских тяжелых самолетов от малых посадочных до околозвуковых не дают конструктору удовлетворить требования по устойчивости и управляемости самолета за счет аэродинамической компоновки и характеристик органов управления. Выполнение заданных требований в настоящее время достигается специальными автоматическими устройствами – демпферами, корректорами управляемости и т. п. Эти устройства являются основной частью АБСУ и входят в подсистему штурвального управления.

Основными параметрами, определяющими этот режим, являются параметры устойчивости и управляемости, т. е. демпфирование, и соотношение между отклонением штурвала (педалей) и отклонением соответствующей управляющей поверхности. Управление рулями и элеронами самолета Ту-154 осуществляется необратимыми бустерами, включенными дифференциально, т. е. перемещение штока бустера является суммой перемещений, создаваемых отклонением штурвала (педалей) и рулевым агрегатом АБСУ (рис. 3). Для создания «чувства управления» в проводке штурвала (педалей) установлены пружинные загружатели.

Управление ведется раздельно по каналам руля направления, элеронов и руля высоты.

В канале руля направления отклонение руля происходит в соответствии с уравнением

,                                            (1)

т. е. перемещение руля направления определяется перемещением педалей  и перемещением штока рулевого агрегата АБСУ, определяемого сигналом угловой скорости  (демпфер рыскания), введенным для уменьшения колебаний самолета по углу рыскания.

Рис. 3. Структурная схема штурвального управления: БДГ – блок демпфирующих гироскопов; ДПС – датчик положения

Изодромное звено в цепи сигнала исключает прохождение постоянной составляющей угловой скорости на руль при развороте самолета.

В канале элеронов отклонение управляющих поверхностей определяется соотношением

,               (2)

Сигнал угловой скорости движения по крену  вводится для демпфирования колебаний по крену. Большая поперечная устойчивость самолета и слабое собственное демпфирование относительно продольной оси приводят к тому, что при резком отклонении элеронов угловая скорость крена вначале увеличивается, а затем уменьшается, после чего достигает значения, соответствующего отклонению элеронов («зависание крена»). С целью компенсации этого явления сигнал угловой скорости проходит через изодромное звено.

Второй член управления определяет перемещение элеронов от рулевого агрегата. Плавное управление элеронами достигается введением инерционного эвена.

Третий член уравнения описывает перемещение элеронов от бустера, управляемого штурвалом.

В канале руля высоты изменение скорости полета или центровки самолета вызывает изменение величины перемещения колонки штурвала на единицу перегрузки.

Сохранение соотношения отклонения штурвала на единицу перегрузки может быть достигнуто либо корректировкой перемещений штурвала по центровке и динамическому напору, что достаточно сложно и ненадежно, либо введением дополнительного сигнала в виде произведения величин, учитывающих отклонение штурвала (текущее и балансировочное) в процессе управления , где  – коэффициент передачи от штурвала к рулю высоты;  – заданное значение отклонения штурвала на единицу перегрузки

,

где  – балансировочное отклонение штурвала;  – заданное отклонение штурвала на единицу перегрузки.

С учетом управляемости отклонение руля высоты в режиме штурвального управления соответствует выражению

                                                   (3)

где  – ограничение управляющего сигнала;  – отклонение руля высоты от штурвала.

Сигнал угловой скорости  вводится для демпфирования колебаний по тангажу.