Энциклопедия техники - бустерное управление

— условное название систем управления летательным аппаратом, в которых для отклонения органов управления (ОУ) используются бустеры (см. Рулевой привод). Появление и развитие Б. у. обусловлено тем, что с ростом скоростей полёта и увеличением массы (размеров) летательных аппаратов увеличиваются аэродинамические шарнирные моменты Mш аэр, для их преодоления требуются значительные усилия и мощности, тогда как средствами аэродинамической компенсации и сервокомпенсации. уменьшить их до приемлемого для лётчика уровня удаётся не всегда. В авиации известны системы Б. у. трех типов: обратимое Б. у. (ОБУ) и необратимое Б. у. (НБУ) с переходом на непосредственно ручное управление (НРУ) и НБУ без перехода на НРУ.

В системе обратимого Б. у. аэродинамический шарнирный момент воспринимается одновременно и лётчиком, и рулевым приводом (РП), При этом любые воздействия лётчика на рычаг управления (РУ) вызывают противодействие (отсюда название системы) со стороны ОУ. В состав ОБУ кроме РП обычно включают устройства, обеспечивающие переход на НРУ при отказе ОБУ, а для снятия усилий на РУ при длительном полёте в установившемся режиме используют аэродинамические триммеры. Одной из основных характеристик системы ОБУ является коэффициент обратимости Кобр, равный отношению момента, воспринимаемого лётчиком, к полному Мш аэр. Значения этого коэффициент лежат в пределах 0 < Кобр < 1. При Кобр = 1 лётчик воспринимает весь Мш аэр, и таким образом имеет место НРУ, при Кобр = 0 весь шарнирный момент воспринимается РП — для схемы на

Kобр = ad/(c + d) (а + b).

По сравнению с другие системами ОБУ обладает рядом преимуществ; отсутствует необходимость в применении устройств рычагов управления загрузки, поскольку часть Мш аэр воспринимается лётчиком, и это даёт ему необходимое чувство управления летательным аппаратом; относительная простота перехода на НРУ в случае отказа ОБУ, благодаря чему достигается высокая безопасность полёта при недостаточно надёжном ОБУ, хотя при этом после перехода на НРУ управление летательным аппаратом будет осуществляться с повышенными усилиями. Однако системы ОБУ не нашли широкого применения в авиации по следующим причинам. Коэффициент Кобр который определяет снижение уровня усилий от Мш аэр, не может быть принят малым, так как при отказе ОБУ лётчик должен будет преодолевать полный Мш аэр, что ограничивается его физическими возможностями. Кроме того, адаптация лётчика от малых усилий к большим может оказаться невозможной. По этим соображениям Кобр обычно принимается умеренным, примерно равным 0,3. В случае появления по каким-либо причинам перекомпенсации, приводящей к смене знака усилий, система ОБУ вообще неработоспособна. При отказе ОБУ должна осуществляться «окольцовка» полостей привода, чтобы отказавший привод не препятствовал управлению, и фиксация золотника привода, чтобы исключить люфт в проводке управления. Но при этом даже в отключенном состоянии привод будет создавать дополнительное к усилию от Мш аэр усилие от сил трения и демпфирования в проводке. В ОБУ практически исключается возможность применения автоматических устройств для улучшения характеристик устойчивости и управляемости летательного аппарата. Эти устройства включаются в проводку управления по так называем дифференциальной схеме (последовательно), поэтому при их работе в ОБУ будет иметь место «отдача» на РУ; это недопустимо как с точки зрения функционирования самих автоматических устройств, так и управления летательного аппаратом лётчиком.

В системе необратимого Б. у. без перехода на НРУ Мш аэр полностью воспринимается РП. Так как в данном случае между лётчиком и Мш аэр отсутствует непосредственное взаимодействие, то для появления у лётчика чувства управления летательным аппаратом в системе НБУ необходимо применение искусственной загрузки РУ. Усилие на РУ от загрузочного устройства на установившихся режимах полёта снимается с помощью так называемого механизма триммерного эффекта, и лётчик в основном затрачивает усилия только на преодоление сил, создаваемых загрузочным устройством, трением в проводке управления и золотниках приводов. Переход к системе НБУ явился наиболее значительным шагом в развитии систем управления летательным аппаратом, так как применение НБУ позволило: обеспечить малые усилия управления летательным аппаратом лётчиком во всём диапазоне режимов полёта независимо от значений Мш аэр; получить возможность применения различных автоматических устройств, используемых для обеспечения заданных характеристик устойчивости и управляемости летательного аппарата; применить на ОУ конструктивную компенсацию, которая приводит к повышению аэродинамического качества, или использовать ОУ вообще без компенсации; обеспечить противофлаттерные характеристики ОУ без дополнительных грузов с помощью РП, что даёт снижение массы конструкции. Одна из главных проблем создания системы НБУ без перехода на НРУ — обеспечение её высокой надёжности, по крайней мере, на уровне надёжности механических систем управления.

Система необратимого Б. у. с переходом на НРУ. Этот тип системы управления фактически представляет собой комбинацию двух типов систем управления, которые поочерёдно используются в зависимости от состояния системы управления. При этом основной системой в рамках этой структуры является система НБУ, а резервной — НРУ, на которое осуществляется автоматический переход в случае отказа НБУ. Такая система содержит все элементы, присущие как НБУ, так и НРУ (РП с устройствами перехода на НРУ, загрузочное устройство, аэродинамический триммер, механизм триммерного эффекта и др.).

Поэтому на летательном аппарате должны отрабатываться две разнотипные системы управления, и при этом необходимо обеспечить надёжный и безударный переход с НБУ на НРУ (см. Совмещённое управление). В связи с этим механизмы системы НБУ (РП, загрузочное устройство) должны быть оборудованы надежными средствами их отключения при переходе на НРУ. Если же в систему НБУ входят устройства автоматизации управления (например, демпферы), то и они при переходе на НРУ должны отключаться. При этом все отключения должны осуществляться синхронно. Эксплуатационные возможности летательного аппарата, оборудованного НБУ с переходом на НРУ, ограничиваются по условиям безопасности областью режимов полета, в которой летательный аппарат может безопасно эксплуатироваться прежде всего на НРУ. В системах ОБУ и НБУ с переходом на НРУ основной вклад, в обеспечение надёжного управления вносит система НРУ как наиболее отработанная. Надёжность НБУ без перехода на НРУ достигается в основном за счёт многократного резервирования РП и их систем питания. Резервирование позволяет сохранить работоспособность системы после двух и более отказов её основных элементов; в существующих системах получен высокий уровень надёжности НБУ (вероятность отказа менее 1*10-9 на 1 ч полёта). Это позволило успешно применять НБУ не только на военных самолётах, снабженных средствами спасения экипажа, но и на пассажирских самолётах (Ту-154, Ил-86 и др.). Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия

Главный редактор Г.П. Свищев

1994