книги из ГПНТБ / Костин С.В. Рулевые приводы

С. В. КОСТИН, Б. И. ПЕТРОВ, Н. С. ГАМЫНИН

РУЛЕВЫЕ

ПРИВОДЫ

Москва

«МАШИНОСТРОЕНИЕ»

1973

К71 У Д К 629.7:62— 522.001.2(082)

Г©«, щбяяч

науч*чна - ‘«©хмгі :« -ктг; ц

виб б6.л и ? г і С №? 8 ЭКоі'УіДДЯР I

Ч И Т А Л Ь Н О Г О З У Д А Ц

Костин С. В., Петров Б. И., Гамынин воды. М., «Машиностроение», 1973, с. 208.

Настоящая книга ябляется одной из книг справочной биб­ лиотеки инженера-конструктора, выпускаемой под общим за­ главием «Основы проектирования систем управления летатель­ ными аппаратами».

В книге показаны наиболее типичные гидравлические, пневматические и электрические приводы систем управления летательных аппаратов и приведена методика их расчета. Проанализировано влияние отдельных факторов, особенно трения, на области устойчивости следящего гидравлического привода и изложены вопросы синтеза динамической структуры быстродействующего рулевого гидравлического привода. Пока­ заны особенности пневматических приводов систем управления летательных аппаратов (малое время работы, сжимаемость га­ за, простота конструкции и т. п.).

В книге приведены структурные схемы и передаточные от­ ношения наиболее распространенных типов пневматических усилителей и двигателей и определены основные параметры рулевого пневмопривода. На базе электрического автоматизи­ рованного привода рассмотрены предельные динамические воз­ можности рулевых приводов. Приведены зависимости предель­ ной амплитуды колебаний выходного вала от частоты и выяв­ лены необходимые условия обеспечения гармонического и слож­ ного законов движения выходного вала.

Справочник рассчитан на инжеиеров-расчетчиков, занима­ ющихся проектированием рулевых приводов.

Табл. 4. Илл. 77. Список лит. 27 иазв.

©Издательство «Машиностроение», 1973 г.

П Р Е Д И С Л О В И Е

I

В 'системах управления различных типов летательных аппаратов широкое применение получили гидравличе­ ские, пневматические и электрические рулевые приводы.

Рулевые приводы характеризуются наличием позици­ онной (шарнирной) нагрузки, малыми габаритами и массой, большой надежностью и высоким быстродействи­ ем. Рулевые приводы включают в себя исполнительные устройства (рулевые машины, сервомеханизмы и т. п.) и вьгсокоэкономичныеисточники питания (генераторы, ак­ кумуляторы, батареи и т. п.). Структура, энергетика и конструкция рулевого привода определяются типом лета­ тельного аппарата и устройством его системы управления. Чем совершенней структура системы автоматического управления, тем меньше масса и лучше энергетические характеристики рулевых приводов.

Рулевые приводы можно разделить на три класса: резервированные рулевые приводы пилотируемых сверх­ звуковых самолетов, которые должны отличаться высокой надежностью, долговечностью и противофлаттерными свойствами; быстродействующие рулевые приводы беспи­ лотных летательных аппаратов, у которых должны быть высокие энергетические и динамические показатели; дискретные рулевые приводы высотных летательных аппаратов, у которых должны быть высокая надежность, большое быстродействие и оптимальные энергетические характеристики при наименьшей массе.

В рулевом приводе заданный закон движения выход­ ного вала (нагрузки) должен обеспечиваться при мини­ мальных габаритах исполнительного двигателя и преоб­ разуемой им энергии. Поэтому в книге большое внимание

5

Глава I. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РУЛЕВЫЕ ПРИВОДЫ

Гидравлические рулевые приводы нашли широкое применение в системах управления современных лета­ тельных аппаратов.

С помощью гидравлических приводов можно умень­ шить усилия на ручке (штурвале) управления летчика, улучшить управляемость и маневренные свойства само­ лета, увеличить устойчивость в режиме стабилизации, осуществить комбинированное управление от штурвала и автопилота и улучшить противофлаттерные свойства рулевых систем.

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ РУЛЕВЫХ МАШИН ■И ПРИВОДОВ

Следящие авиационные гидроприводы можно класси­ фицировать по методам управления и таким характе­ ристикам как надежность, быстройствие и динамическая точность.

По степени структурной надежности рулевые следя­ щие гидроприводы разделяют на резервированные мно­ гоканальные и следящие одноканальные.

Существуют три метода резервирования следящих приводов — обнаружение и коррекция неисправностей, «голосование большинством» и дублирование, — в соот­ ветствии с которыми следящие приводы делятся на три класса.

Принцип обнаружения и коррекции неисправностей положен в основу многоканального следящего привода с детектором отказов, который обнаруживает и устраняет

7

(корректирует) неисправность путем отключения или за­ мещения резервированного подканала.

Резервированные многоканальные приводы подразде­ ляются на две группы: приводы с отключением отказав­ шего канала и приводы с замещением отказавшего канала. Кроме того, различают замещение «холодным резервом» (например, резервным каналом, который до замещения отключен от источника питания) п замещение

Рис. 1.1. Схема резервированного следящего гидро­ привода, работающего по методу «голосования боль­ шинством»:

/ — канал управления; 2 — упругая муфта; 3 — нагрузка; К.-!, К-2, К-3 — каналы управления; ДОС-1, ДОС-2, ДОС-3 — дат­ чики обратной связи; и — входной сигнал; у — выходной сиг­ нал; т — масса нагрузки

«горячим резервом» (например, каналом, который пол­ ностью подготовлен it. работе в любой момент, но до

действием исправных каналов. В этих многоканальных приводах детекторы отказов не применяются.

Простейшим примером такого резервированного при­ вода является гидравлический привод с пересиливанием,

8

вкотором отдельные каналы связаны с выходным звеном

спомощью'пружинных муфт (рис. 1.1).

Одноканальные следящие гидроприводы разделяются на три группы: следящие гидроприводы с электрическим управлением и электрической обратной связью (рис. 1.2); следящие гидроприводы с электрическим управлением и механической (позиционной) обратной связью (рис. 1.3); следящие гидравлические приводы с механическим уп­ равлением и механической обратной связью (бустеры).

По динамическим признакам различают быстродейст­ вующие следящие гидроприводы с большой полосой про­ пускания (применяются в качестве рулевых приводов на беспилотных летательных аппаратах) и следящие гидро­ приводы с высокой статической точностью слежения (применяются в системах автоматического сопровожде­ ния) .

Гидравлические приводы можно также разделять по типу исполнительного гидродвигателя на приводы с гид­ ромотором и приводы с гидроцнлнндром. Для управления рулями в основном применяются гидроприводы с гидро­ цилиндром.

Энергетические свойства привода, обусловленные главным образом потерями энергии (расхода питания) при нулевом сигнале управления, определяются структу­ рой гидрораспределителей и рулевой машины.

Гидравлические рулевые машины отличаются количе­ ством гидравлических каскадов и типом гидроусилите­ лей.

По энергетическому признаку различают рулевые ма­ шины с запертыми и полнопроточными гидрораспредели­ телями.

В гидрораспределителях запертого типа при нулевом сигнале управления все управляемые дроссели заперты и практически нет потерь расхода источника питания. Гидрораспределители таких рулевых машин формируют­ ся на .золотниковых управляемых дросселях с небольшим перекрытием (см. рис. 1.2 ) и отличаются высокими энер­ гетическими характеристиками.

В полнопроточных гидрораспределителях (рис. 1.4) при нулевом сигнале управления и неподвижном гидро­ двигателе имеет место значительный расход (проток) жидкости, который в однокаскадных рулевых машинах соизмерим с максимальным расчетным расходом гидро­ двигателя.

9