Система управления рулевыми органами летательного аппарата

(51)5 В 64 С 13/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РУЛЕВЫМИОРГАНАМИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Я 2 1744001 А 1(57) Изобретение относится к авиационным и другим устройствам, где необходим одновременно контроль и управление поворотом и поступательным перемещением объекта управления. Цель изобретения - повышение надежноети, снижение массы и стоимости системы. Основным элементам изобретения является рулевая машина, у которой злектродинамический преобразователь выполнен в виде управляемого двумя взаимосвязями электродинамическими системами - поворотного и осевого перемеще1744001 5 10 20 30 35 40 45 ния - выходного вала 53, жестко связанного с гильзой 52 золотника, которая имеет глухие осевые кайалы с противоположных сторон и радиальные каналы для сообщения полостей поршня-ротора с напорной и сливной гидролиниями. Поршень-ротор 15 образует с корпусом торцовые рабочие полости 37 и 38. Он размещен внутри кольцевого ротора, который в свою очередь выполнен в Изобретение относится к авиационной технике и различным устройствам, где необходим одновременный контроль и управление поворотом и поступательным перемещением объекта управления, например в системах стабилизации и активного демпфирования платформы с расположенными на них обьектами при транспортировке по неровной местности.Известна система управления рулевыми органами летательных аппаратов, содержащая канал управления, выполненный в виде соединенных между собой чувствительного элемента, делителя входного сигнала, сумматора и электронного усилителя, а также канала усиления в виде рулевой машины с электродинамическим преобразователем, рулевых органов, и блок обратной связи, включающий датчики,.связанные с рулевыми органами, усилитель.Известные рулевые машины не могут формировать одновременно поворотные и возвратно-поступательные следящие по положению управляющего звена движения выходного звена,Они сложны по конструкции, дороги по стоимости и имеют значительные габариты и массу при ограниченных функциональных воэможностях их исполнительные органов, которые производят только простейшие движения - либо только поступательные, либо только вращательные. фЦель изобретения - упрощение устройства, снижение его массы и стоимости.Поставленная цель в системе управления рулевыми органами, содержащей канал управления, выполненный в виде соосных и соединенных между собой чувствительного элемента, делителя входного сигнала, сумматора, блока сравнения, электронного усилителя, а также электродинамического преобразователя, рулевой машины, рулевых органов и блока обратной связи, включающего в себя датчики, связанные с рулевыми органами, достигается тем, что электродинамический преобразователь вывиде чередующихся подвижных скрепленных с поршнем и неподвижных относительно корпуса полуколец, образующих замкнутые объемы, при этом шток поршня- ротора шарнирно связан с рулевым органом поворотного движения, а через соосную штоку направляющую втулку - с другим органом управления, имеющим осевое перемещение привода, 1 з.п.ф-лы. 7 ил,полнен в виде управляемого по взаимосвязанным каналам поворотного и осевого перемещения устройства, имеющего выходной вал с осевым и вращательным движением и подключенного входами к выходам электронных усилителейканалов управления поворотным и осевым перемещением, причем выходной вал. электродинамического преобразователя жестко связан с гильзой золотника, имеющей глухие осевые каналы с противоположных сторон и радиальные каналы, сообщающие полости поршня-ротора с напорной и сливной гидролиниями, при этом поршень-ротор образует корпусом торцовые рабочие поло- . сти с осевыми и радиальными каналами, размещен внутри кольцевого ротора, который в свою очередь выполнен в виде чередующихся подвижных скрепленных с поршнем и неподвижных относительно корпуса полуколец, образующих замкнутые объемы, а шток поршня-ротора шарнирно связан с рулевым органом поворотного движения и через соосную штоку направляющую втулку с другим органом. Цель достигается также тем, что электродинамический преобразователь снабжен двумя втулками, е одной из которых размещена гильза золотника, выполненная с осевыми каналами на ее поверхности, которые соединены кольцевыми проточками, и радиальными каналами, сообщающими напорную и.сливную гидролинии с замкнутыми объемами рабочих камер поршня-ротора и с торцовыми рабочими полостями, а другая втулка, выполненная с радиальными каналами, жестко связана с поворотными секторными полукольцами и взаимодействует с поршнем-ротором посредством шлицевого соединения.На фиг.1 показана блок-схема системы управления рулевой машиной; на фиг.2 - конструктивная схема рулевой машины; на фиг.3-5 - сечения АА, Б-Б, В-В на фиг,2, соответственно; на фиг.6 - схема двухканального электродинамического преобра5 10 15 20 25 следящая система, имеющая единый многокромочный золотник, управляющий совме 35 40 лонного сигнала с делителя 2 входногосигнала и сигнала, поступающего с элект 50 зователя; на фиг.7 - кинематическая схема связи выходного звена поршня-ротора) рулевой машины с рулевыми органами,Система содержит (фиг,1) чувствительные элементы 1, измеряющие положение обьекта управления (летательного аппарату) в пространстве в соответствии с параметрами движения (по курсу и тангажу) и вырабатывающие электрические сигналы, пропорциональные этим параметрам.Делители 2 выходного сигнала предназ-. начены для усиления и разделения сигнала амплитуды (по соответствующему параметру) на две равные части, одна из которых поступает в цепь управления, а другая - в цепь сигнала обратной связи,Электронные усилители 3 предназначены для усиления выходных сигналов,Функциональный электродинамический преобразователь 4 предназначен для преобразования электрических выходных сигналов (от электронных усилителей 3) в совмещенные механические перемещения (осевые и неполноповоротные), Выходное звено (вал) электродинамического преобразователя жестко связано с золотником дляпередачи ему совмещенных осевых и вращательных движений. Рулевая машина 5 - .гидравлическая щенными осевращательными (осевыми инеполноповоротными) движениями поршняротора,Блок обратной связи 6 - электронноеустройство с датчиками обратной связи, которце непосредственно связаны с рулями курса и тангажа,Электронный усилитель 7 обратной связи предназначен для усиления сигнала обратной связи.Блок сравнения 8- электронное устройство, предназначенное для сравнения этаронного усилителя 7 обратной связи. Кроме этого, в состав системы управления входит система гидропитания 9, рулевые органы канала тангажа и канала курса 10, сумматоры 11 блоков управления и стабилизации. Конструкция рулевой машины образует жесткую единичную обратную связь через сумматоры 12 по положению между золотником и поршнем-ротором.Рулевая машина (фиг,2) содержит поршень 13 исполнительного механизма, выполненный с радиальными каналами 14, размещенный внутри кольцевого ротора. который образует с поршнем 13 поршень- ротор 15,Ротор выполнен (фиг.3) в виде чередующихся подвижных относительно корпуса 16 секторных полуколец 11-20 и неподвижных относительно корпуса 16 секторных полуколец 21-24. Подвижные секторные полукольца 17-20 связаны с втулкой 25 винтами 26 (фиг.2). Втулка 25 имеет возможность осевого перемещения относительно поршня-ротора 15 при помощи шлицевого соединения 27 со скользящей посадкой. Неподвижные секторные полукольца 21-24 связаны с корпусом 16 винтами 28. Подвижные секторные полукольца 17-20 и неподвижные секторы полукольца 21-24 образуют замкнутые объемы рабочих камер 29-36 вращательного движения.Поршень 13 образует с корпусом 16 рабочие торцовые полости 37-39, которые сообщают с напорными 40 и сливными 41 гидролиниями и каналами 42-45, выполненными в поршне 13,Золотник 46 выполнен в виде размещенной во втулке 47 с радиальными каналами 48-51 гильзы 52, которая жестко связана с валом 53 функционального электродинамического преобразователя 4, Гильза 52 имеет глухие осевые каналы 54 и 55, которые выполнены с противоположных ее сторон и закрыты пробками 56 и 57. а также радиальные каналы 58-61, Втулка 41 золотника 46 выполнена с осевыми каналами 62 на поверхности, которые соединены кольцевыми проточками 63 и 64. В золотниковой гильзе 52 выполнены рабочие окна 65 для обеспечения сообщения с нагнетанием при вращательном движении (фиг.4) и рабочие окна 66 для обеспечения сообщения со сливом при вращательном движении.Осевое и вращательное движения выходного вала 53 электродинамического преобразователя 4 (фиг.6) формируются с помощью магнитопровода 67, содержащего постоянный магнит 68 с катушкой управления 69, которая смонтирована на каркасе 70.Каркас 70 закреплен в центре упругоймембраны 71; края которой закреплены в корпусе 72.Выходной вал 53 электрогидравличе.ского преобразователя 4 опирается на мембрану 71 через шарнирный подшипник 73.Для формирования поввротного движения вала 53 электродинамического преобразователя .4 служит другая система.5 содержащая постоянные магниты 74 и связанную с валом якоря 75 катушку управления 76. Для обеспечения линейной зависимости между управляющим сигналом и угловым перемещением вала 53 служит.спиральная пружина 77.. Система работает следующим образом.Управляющие сигналы по каналам курса и тангажа, сформированные чувствительными элементами 1 (фиг.1) поступают в делители 2 входного сигнала, в которых делятся пополам и усиливаются. Одна половина сигнала поступает на сумматоры 11, где с 9 ммируется с сигналами ошибок, а другая - в блок сравнения 8. Суммарные сигналы поступают на катушку управления 69 и 76 двухканального функционального электродинэмического преобразователя 4, в котором преобразуются в совмещенное вращательное (неполноповоротное) и осевое механическое перемещение выходного вала 53, которое передается жестко связанной с ним гильзе 52 золотника 46 (фиг,2).При этом рабочая жидкость из напорной гидролинии 40 поступает через радиальные каналы 48 и 58, глухой осевой канал 54 гильзы 53 и канал 45 в поршне-роторе 15 в правую рабочую полость 39 поршня-ротора 15.Одновременно левая рабочая полость 38 поршня-ротора 15 комбинированного гидроцилиндра соединяется через каналы 43 в поршне-роторе 15, аналогичные радиальные каналы 60, глухой осевой канал 55, радиальный канал 61 гильзы 52 со сливной гидролинией 41.Осевое движение поршня-ротора 15 продолжается до тех пор, пока рабочие окна глухого осевого канала 55 не перекроются втулкой 47 относительно соответственно При этом поршень-ротор 15 отслеживат осевое движение гильзы 52 золотника 46,Одновременно рабочая жидкость из глухого осевого канала 54, сообщенного с напорной гидролинией 40, поступает через рабочие окна 65 нагнетания вращательного движения (фиг,4) в осевые каналы 62,выполненные на поверхности втулки 47 и соединенные кольцевыми проточками 63 (фиг,2). Далее жидкость поступает в радиальные каналы 14 (в поршне-роторе 15, (фиг,2 и 3) и попадает.в рабочие камеры 29, 31, 33 и 35 вращательного движения.Через аналогичные радиальные осевые каналы рабочая жидкость отводится на слив через рабочие окна 66 слива вращательного движения золотника 46 из замкнутого обьема рабочих камер 30, 32, 34 и 36 вращательного движения,Момент создаваемых давлением рабочей жидкости на подвижных секторах полукольцах 17-20 передается на поршень- ротор 15. Вращательное движение поршня- ротора 15 продолжается до тех пор, пока открывающиеся щели рабочих окон 65 и 66 5 10 15 20 25 30 нагнетания и слива вращательного движения (фиг,4 и 5) не перекроются втулкой 47золотника 46, гильза которого жестко связана с валом 53 электродинамического преобразователя,Реализованное таким образом осевращательное движение поршня-ротора 15 используется для управления соответственнорулевыми органами курса и тангажа 10.Перемещение рулевых органов 10 по каналам курса и тангажа производится черезсоответствующие кинематические звенья(фиг.7, поз.1 и 11) от поршня-ротора 15, Развязку осевого и поворотного движения поршня-ротора 15 для управления рулевымиорганами 10 осуществляют через средство1, выполненное в виде соосно связанныхцилиндрического стержня и втулки, которая связана с рулевыми органами 10 и является направляющей для перемещениявнутреннего стержня, связанного с поршнем-ротором, а также через средство 11,выполненное в виде закрепленного на рулевом органе 10 шарикоподшипника, внутрикоторого закреплен тот же стержень, кинематически связанный с поршнем-ротором15.. Сигналы о перемещении рулевых органов 19 фиксируются датчиками с блоком обратной связи, усиливаются электроннымусилителем 7 обратной связи и поступаютна блок сравнения 8 для сравнения с половинами выходных сигналов. Полученные после сравнения сигналы поступают насумматор 11 выходных сигналов, в которомсуммируются с другими половинами выходных сигналов,Стабилизированные таким образомвходные сигналы чувствительных элементов1 (фиг.1) или их совокупности с сигналомуправления поступают на катушки управления 69 и 76 электродинамического преобразователя 4, после. чего система управлениярулевыми органамиустанавливается для работы в режиме стабилизации или управления.Формула изобретения1. Система управления рулевыми органами летательного аппарата, содержащаяканал управления, выполненный в виде соединенных между собой чувствительногоэлемента, делителя входного сигнала, сумматора, блока сравнения, электронного усилителя, а также электродинамическогопреобразователя, рулевой машины, рулевых органов, блока обратной связи, включающего в себя датчики, связанные срулевыми органами, о т л и ч а ю щ э я с ятем, что, с целью снижения ее массы и сто-,имости, электродинамический преобрэзо10 1744001 11 ватель выполнен в виде управляемого по взаимосвязанным каналам поворотного и осевого перемещения устройства. имеющего выходной вал с осевым и вращательным движением и подключенного 5 входами к выходам электронных усилителей каналов управления поворотным и осевым перемещением, причем выходной вал электродинамического преобразователя жестко связан с гильзой золотника, 10 имеющей глухие осевые каналы с противоположных сторон и радиальные каналы, сообщающие полости поршня-ротора с напорной и сливной гидролиниями, при этом поршень-ротор образует с корпусом 15 торцевые рабочие полости с осевыми и радиальными каналами и размещен внутри кольцевого ротора, который, в свою очередь, выполнен в виде чередующихся подвижных, скрепленных с поршнем и 20 неподвижных относительно корпуса полуколец, образующих замкнутые объемы, а шток поршня-ротора шарнирно связан с рулевым органом поворотного движения и через соосную штоку направляющую втулку - с другим рулевым органом,2. Система управления рулевыми органами по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что электродинамический преобразователь снабжен двумя втулкамив одной из которых размещена гильза золотника, выполненная с осевыми каналами на ее поверхности, которые соединены кольцевыми проточками, и радикальными каналами, сообщающими напорную и сливную гидро- линии с замкнутыми объемами рабочих камер поршня-ротора с торцевыми рабочими полостями, а другая втулка, выполненная с радиальными каналами, жестко связана с йоворотными секторными полукольцами и взаимодействует с поршнем-ротором посредством шлицевого соединения,1744001 иг,7 орректор С.Черн орват дакт аказ 2163 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,.10 остав ехред ль И.ЛободаМорге нтал