Система управления нормальной перегрузкой самолета с органами непосредственного управления подъемной силой

Союз Соевтскнх Социалистических Ресттублнк(22) Заявлено 0412.79 (23) 284 7494/18-24с присоединением заявки йф С 05 О 1/00 Гоеуаарстееявмй кееятет ссс яо леван изобретеяий в етквмтяВ(71) Заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(541 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ ПЕРЕГРУЗКОЙ САМОЛЕТА С ОРГАНАМИ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЬЕМНОЙ СИЛОЙ Изобретение относится к области автоматического управления движением самолетов нормальной аэродинамической схемы, имеющих органы непосредственного управления подъемной силой (закрылки, интерцепторы, зависающие элероны и т.д., и особенно эФФективно может быть использовано в контурах автоматического управления нормальной перегрузкой маневренных самолетов.Известны системы продольного управления, предназначенные для обеспечения заданных характеристик устойчивости и управляемости продольного движения самолета с датчиком нормальной перегрузки (1 и (2.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система автоматического управления нор-. мальной перегрузкой, входящая в состав астатического автопилота и содержащая, элемент сравнения задан" ного и текущего значений нормальной перегрузки, выход которого через интегратор подсоединен к одному иэ входов усилителя-сумматора привода руля высоты, причем к второму и третьему входам усилителя-сумматора подключены выходы датчиков нормальной перегрузки и угловой скороститангажа 3,Однако при использовании известной системы на самолетах нормальнойаэродинамической схемы по цепи обратной связи с датчика нормальной перегрузки создается положительнаяобратная связь от подъемной силаруля высоты, которая уменьшает запасыустойчивости системы, приводит ксущественной колебательности процессов стабилизации и управлениянормальной перегрузкой, а также ограничивает возможность повышения быстро.5 действия процессов управления путемповышения коэФФициентов усиленияусилителя-сумматора. Кроме того, притаком решении неизбежной становитсяобратная реакция системы по нормальЮ ной перегрузке в начальной стадиипереходиога процесса,ЦЕль изобретения - повышение динамической устойчивости и быстродействия системы.Поставленная цель достигаетсятем, что в. систему, содержащую после"довательно соединенные блок сравнения, интегратор, усилитель-сумматори привод руля высоты, а также дат 30 чики нормальной перегрузки и угловойскорости тангажа, подключенные квторому и третьему водам усилителясумматора, введен усилитель, входкоторого подключен к выходу усилителя-сумматора, а выход - к приводуорганов непосредственного управленияподъемной силой, 5Коэффициент усиления усилителявыбирается из условия компенсацииподъемной силы руля высоты подъемнойсилой органов непосредственного управления подъемной силой (НУПС). 10На фиг, 1 представлена блок-схемасистемы управления нормальной перегрузкой 1 на фиг. 2 - графики областей устойчивости в плоскости коэффициентов усиления усилителя-сумматора по сигналам с интегратора Ми датчика угловой скорости тангажаф до и после введения дополнительногоусилителя с коэффициентом усиленияК, через который проходит сигнал 20управления на органы НУПС; на фиг,3графики переходных процессов управления нормальной перегрузкой дои после введения дополнительногоусилителя, а также после повышениякоэффициентов усиления усилителясумматора, которое становится возможным за счет расширения областейустойчивости после введения дополнительного усилителя.Система управления нормальной перегрузкой (фиг, 1) содержит блок 1сравнения заданного и текущего значений нормальной перегрузки, выходкоторого через интегратор 2 подключен к входу усилителя-сумматора 3, З 5к двум другим входам которого подсоединены датчики 4 нормальной перегрузки и датчик 5 угловой скороститангажа, причем к выходу усилителясумматора 3 подсоединены привод руля б высоты, связанный с рулем 7высоты и усилитель 8, через которыйсигнал управления поступает на входпривода 9 органов НУПС, управляющийорганами 10 НУПС, 45Предлагаемая система работаетследующим образом,Традиционное управление нормальной перегрузкой осуществляется спомощью руля высоты, При отклонениируля высоты на нем возникает подъемная сила. Ввиду того, что руль высоты значительно удален от центратяжести самолета, его отклонениеприводит к возникновению значительного продольного аэродинамического 55момента, под действием которогопроисходит разворот корпуса самолета относительно траектории движения,изменяется угол атаки и, как следствие, подъемная сила, Таким образом, щ 0руль высоты воздействует на подъемную силу косвенно через создаваемыйим продольный аэродинамический момент. Более того, при отклонении рулявысоты самолета нормальной аэродинамической схемы (с задним расположением оперения), на нем возникает подъемная сила, противоположная по знаку подъемной силе, которая появляется в результате изменения угла атаки. Именно поэтому в известной системе наблюдается отрицательный заброс по перегрузке в начальной стадии переходного процесса (график 1, фиг. 3) .Дополнительная цепь, образованная усилителем 8, приводом 9 и органами 10 НУПС, позволяет устранить влияние положительной обратной связи, обусловленной подъемной силой руля 7 высоты.В предложенной системе для стра" ботки заданной перегрузки одновременно отклоняются руль 7 высоты и органы 10 НУПС, подъемные силы которых равны по величине и противоположны по направлению, В результате подъемная сила руля 7 высоты компенсируется подъемной силой органов 10 НУПС и на самолет действует только момент управления, создаваемый главным образом рулем 7 высоты. Тем самым существенно повышаются запасы устойчивости системы по интегралу сигнала ошибки 0 и сигнал угловой скорости тангажа,О , Этот эффект иллюстрируется областями устойчивости (фиг, 2), полученными в предположении, что коэффициент усиления усилителя-сумматора 3 по сигналу с датчика 4 постоянен. При этом кривая 1 соответствует области устойчивости известной системы, кривая 2 соответствует режиму, когда с выхода усилителя-сумматора 3 сигнал управления поступает не только на привод руля б высоты, но и на привод 9 органов НУПС через усилитель 8, коэффициент усиления 1 которого выбран из условия компенсации подьемной силы стабилизатора подъемной силой органов 10 НУПС.На фиг. 2 график соответствует переходной функции предлагаемой систе мы, когда коэффициенты передачи усилителя-сумматора 3 остаются неизменными. Более плавный характер переходной функции 2 иллюстрирует снижение колебательности процессов управления нормальной перегрузкой и отсутствие обратной реакции на начальной стадии переходного процесса. Поскольку при использовании дополнительной цепи прохождения сигналов управления через органы НУПС на самолет расширяется область устойчивости, появляется возможность в значительной степени увеличить коэффициенты усиления М и,О до значений, при которых запас устойчивости приближается к запасам устойчивости известной системы, В таком случае достигается существенное повышение быстродействиа, что иллюстрируется кривой 3 (фиг. 3), которая указываетйа приблизительно вдвое большее быстродействие предлагаемой системы посравнению с известной,формула изобретения1. Система управления нормальной перегрузкой самолета с органами непосредственного управлении подъемной силой, содержащая последовательно соединенные блок сравнения, интегратор, усилитель-сумматор и привод руля Высоты, а также датчики нормальной перегрузки и угловой скорости танга" жа, подключенные к второму и третьему входам усилителя-сумматора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения динамической устойчивости и быстродействия системы, она содержит усилитель, вход которого подключен к выходу усилителя-сумма тора, а выход в ,к приводу органовнепосредственного управления подъемной силой,2. Система по и. 1,о т л и ч а ющ а я с я тем, что коэффициент усиления усилителя выбирается из условия компенсации подъемной силн рулявысоты подь .мной силой органовнепосредственного управления подъемной силой.Источники информации,гринятые во внимание при экспертизе1. Топчеев Ю.И. и др, Системыстабилизации. М фМашиностроение,19 74, с. 115.2Пашковский И.М, Устойчивостьи.управляемость самолета, М., Машиностроение, 19 75, с. 41.3. Михалев И.А. и др. Системыавтоматического управления самолетом. М., Машиностроение 1, 1971,с. 149 (прототип 1857939Составитель В. Певзнерактор Н. Данкулич Техред Т.Маточка Корректор М. Шароши акав 7242 7Тирам 940 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д. 4илиал ППП 1 Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4