Назначение, конструкция и принцип действия автоматов демпфирования, устойчивости и безопасности.

Автоматы демпфирования.

Демпферы предназначены для улучшения демпфирующих свойств самолета и обеспечивают автоматическое отклонение руля на угол, пропорциональный угловой скорости самолета относительно соответствующей оси. Момент руля, создаваемый демпфером, так же, как и момент естественного демпфирования, направлен противоположно угловой скорости вращения самолета и парирует это вращение.

На рис. 6 приведена схема демпфера тангажа.

Рис.6. Схема демпфера тангажа

При наличии угловой скорости вращения самолета с потенциометра датчика угловой скорости ДУС снимается напряжение постоянного тока , пропорциональное величине угловой скорости, и подается на корректор передаточного числа (КПЧ).

Выходное напряжение КПЧ  поступает на обмотку управления магнитного усилителя релейно-усилительного блока (РУБ), образующего совместно с рулевым агрегатом типа РАУ-107 электромеханическую следящую систему. Величина перемещения штока РАУ пропорциональна напряжению U_кпч. Со штоком РАУ связана щетка потенциометра обратной связи, с которой снимается сигнал обратной связи (U_oc). Разность напряжений  усиливается сначала магнитным (МУ), а затем релейным (РУ) усилителями и подается на электродвигатель РАУ, который через редуктор и винтовую пару перемещает выходной шток рулевого агрегата до тех пор, пока разность  не будет равна нулю.

Рулевой агрегат РАУ-107 состоит аз электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением, электромагнитной муфты, редуктора, винтовой пары для преобразования вращательного движения в поступательное перемещение выходного штока, концевых выключателей, потенциометра обратной связи, контактов центровки.

Наличие демпфера в канале управления самолета значительно уменьшает амплитуду колебаний и время переходного процесса при отклонении органов управления или действии внешних возмущений (рис. 7, график 2).

Рис. 7. Переходные процессы при отклонении органов управления или действия внешних возмущений: 1- без демпфера; 2- с демпфером

При одном и том же отклонении ручки управления установившаяся угловая скорость ω_уст вращения самолета при работающем демпфере меньше, чем без демпфера. Это объясняется тем, что демпфер компенсирует часть отклонения руля, летчиком, поэтому для сохранения эффективности руля летчик должен отклонить ручку управления на большую величину.

Характерными отказами демпферов являются разбалансировка скоростных гироскопов, выход из строя двигателя рулевого агрегата, "заедание" выходного штока РАУ. Большинство отказов демпферов приводят к резкому перемещению штока РАУ в одно из крайних положений. Так как максимальное перемещение штока РАУ вызывает отклонение руля всего на 10-20% общего расхода рулей, то летчик может парировать возникшее возмущение отклонением ручки управления.

При проверке работоспособности демпферов с помощью наземных переносных пультов проверяют правильность чередования фаз питания скоростного гироскопа, направление движения штока рулевого агрегата, работоспособность РУБ и РАУ-107. При выполнении регламентных работ проверяются зона нечувствительности демпфера, передаточные числа и качество работы сервопривода.

Вывод: устойчивость и управляемость самолета в значительной степени зависят от его способности демпфировать угловые колебания. На некоторых режимах полета, особенно на больших высотах, демпфирующие моменты малы, поэтому при отклонении рулей или действии внешних возмущений возникают угловые колебания самолета, частоты этих колебаний таковы, что летчик не успевает их парировать отклонением рулей, а еще больше раскачивает самолет. При этом пилотирование самолета представляет для летчика сложную, а иногда и невыполнимую задачу.

Автоматы устойчивости

По конструктивному исполнению и включению рулевых агрегатов автоматы устойчивости аналогичны демпферам. В отличие от демпферов управляющими сигналами для автоматов устойчивости являются сигналы, пропорциональные углам атаки α или нормальной перегрузке n_y - в продольном канале и углам скольжения β - в путевом.

Часто функции автоматов устойчивости выполняют соответствующие каналы автопилота.

Вывод: автоматы устойчивости предназначены для улучшения качеств управляемости и устойчивости самолёта.

Автоматы безопасности

Применение автоматов безопасности вызывается требованиями недопустимости выхода самолета на критические режимы полета, к которым относятся: предельно допустимая перегрузка, критический угол атаки, минимальная и максимальная допустимые скорости, минимальная высота полета и некоторые другие. Автоматы безопасности должны предотвратить выход самолета на критические режимы либо предупредить летчика о приближении таких режимов.

Вывод: автоматы безопасности предназначены для обеспечения исключения выход за предельные режимы полёта. Принудительно выводится самолёт на устойчивый безопасный режим и вывод из режима предельного по углу атаки и перегрузки для исключения сваливания или ещё опаснее попадание в штопор.