Schema celei mai simple acționări mecanice de direcție, deflectând semnalul de comandă (deplasând mânerul pilotului), suprafața de direcție la un unghi # 948; depășind cuplul aerodinamic de sarcină Mm.
Datorită fiabilității acestor mecanisme, există o statistică mondială foarte reprezentativă, în special în timpul celui de-al doilea război mondial. Intensitatea eșecului unor astfel de acționări mecanice, obținută pe baza generalizării a zeci de mii de aeronave din secolul trecut, este de aproximativ # 955; = 10 -7 1 / h. [1]. În prezent, avioanele de pasageri sunt mult mai multă capacitate de ședere și o viteză de zbor mai mare decât avioanele din secolul trecut. Pierderea controlului unei anumite suprafețe de control din cauza unor defecțiuni a transmisiei de cârmă (de exemplu, direcția de deplasare) pot avea consecințe mai tragice decât un eșec unitate mecanică în avioane mici de generațiile trecute. Prin urmare, estimarea rata de eșec de mai sus a unității mecanice (# 955 = 10 -7 1 / h) poate fi doar un indicator al gradului de sisteme de control al zborului de fiabilitate. Nivelul actual al sistemelor de fiabilitate, angrenaje de directie de avioane de pasageri ar trebui să fie mult mai mare. În prezent, nivelul de fiabilitate a sistemelor de aeronave de pasageri în normele aviatice din Rusia sunt definite AP25 [2]. Avionul trebuie să fie proiectate și construite în așa fel încât condițiile de funcționare anticipate în cazul în care acțiunile echipajului, în conformitate cu manualul de zbor al aeronavei, fiecare scutire de stat, rezultând într-o situație catastrofală a fost evaluată ca eveniment aproape incredibil (probabilitate <10 -9 на час полета). Отказ не должен возникать вследствие единичного отказа одного из элементов системы. Суммарная вероятность возникновения аварийной ситуации, вызванной функциональными отказами для самолёта в целом, не должна превышать 10 -6 на час полёта. При этом, любой отказ, приводящий к аварийной ситуации, должен оцениваться, как событие не более частое, чем крайне маловероятное (λ<10 -7 на час полёта).
Defecțiunea funcțională poate fi referită la evenimente ca fiind aproape imposibilă dacă este îndeplinită una dintre următoarele condiții:
1. condiție de exceptare apare ca urmare a două sau mai multe independente eșecuri consecutive ale diferitelor elemente ale sistemului sau a sistemelor care interacționează cu ea o probabilitate mai mică de 10 -9 filtru oră pe un profil standard.
2. Această stare este consecința unui eșec specific mecanic (fractură, bruierea, deconectare) a unui singur element al sistemului, pentru care proiectantul sistemului trebuie să justifice o imposibilitate practică a unui astfel de refuz, în conformitate cu cerințele stabilite la 25, AP-25 [2].
Este important să se sublinieze faptul că orice eșec, ceea ce duce la apariția unei situații de urgență sau în caz de dezastre ar trebui să fie luate în considerare, indiferent de probabilitatea apariției acestora. Astfel de eșecuri atunci când acestea apar, nu ar trebui să împiedice continuarea zborului în condiții de siguranță și aterizarea aeronavei și trebuie să permită echipajului să facă față consecințelor eșecului. Cele de mai sus sunt câteva principii de control de zbor al evaluării siguranței ar trebui să fie utilizate în proiectarea sistemelor de cârmă de aeronave de pasageri. Apariția avioanelor cu reacție, a provocat o creștere a sarcinii pe suprafața direcției aeronavei, a condus la utilizarea în aeronave transmisiei de cârmă hidraulică c comandă mecanică (RP) pentru deplasarea suprafețelor de control. În Figura 6.2 este o diagramă schematică a transmisiei de direcție hidromecanice (astfel servomotoare în timp ce sunt numite „boostere“, adică, amplificatoare). În această figură - alimentarea cu fluid sub presiune, - presiunea în conducta de retur, - deplasarea bobina vanei de reglare, distribuirea unui lichid între dreapta și cavitatea stângă a cilindrului hidraulic. Forța maximă dezvoltată de o astfel de unitate este
Alegerea presiunii adecvate de alimentare și a zonei efective a pistonului () poate crea forța și cuplul necesar pe suprafața de direcție a pistonului cilindrului hidraulic.
Diagrama schematică a unității hidraulice (rapel) transformarea mișcării corpului de control pilot () în amplificarea puterii în mișcare tijă () și, prin urmare, - o pârghie de direcție cu raza suprafeței de rotație
Din diagrama prezentată în figura 4.2, este ușor de văzut că deplasarea legăturii de ieșire a angrenajului și, în consecință, unghiul de rotație al suprafeței de direcție este
Aici: KWH - coeficientul de intrare determinat de parametrii de transmisie a mișcării cinematică a pârghiei de intrare pentru a deplasa bobina vanei de reglare (KWH = # 916; x € X ./# 916; Xs.). Cos - coeficientul de feedback poziție care este determinată de dimensiunile tijei cilindrului pârghiei de transmisie mișcare pentru a deplasa supapa de comandă tip bobină (Kos = # 916; Xn / # 916; Xs). aici # 916; Хвх - mișcare mică a elementului de intrare al angrenajului în raport cu poziția neutră, # 916; deplasarea Xs a bobinei distribuitorului hidraulic, # 916; Xn - deplasarea mică a ieșirii de acționare (piston). Raportul se numește raportul de transmisie al transmisiei de cârmă. Astfel, mecanismul în cauză prevede rotirea suprafeței de direcție cu un unghi proporțional cu mișcarea cârmei sau a mânerului pilot cu amplificare a puterii.
Deoarece fiabilitatea sistemelor de direcție, elemente de acționare hidraulică este determinată nu numai de acționare hidraulică fiabilitate reală, ci un fiabilitate sistem de putere hidraulic având o fiabilitate mult mai mici, utilizarea de dispozitive de acționare de direcție hidraulic necesară utilizarea redundanței structurale comune ca sisteme de putere, și elemente de acționare de direcție corespunzătoare. Prin urmare, aplicarea de aeronave manevrabil a primit două canale, transmisia de cârmă dublă, cu sistemele hidraulice specifice din două sisteme independente de putere hidraulice. În aeronave de pasageri triplu aplicat mai întâi, și apoi cvadruple sistemele transmisiei de cârmă redundanță (RP) și a sistemelor de alimentare cu energie hidraulică. Exemplu Structuri sistem de antrenare de direcție a avionului de pasageri șaptezeci dezvoltare Tu154 ai secolului trecut și până în prezent exploatate [1,2] este prezentată în figura 6.3. Aeronava utilizează două astfel de acționare de direcție pentru a controla fiecare suprafață a volanului și una pentru devierea înălțimii cârmei [3]. În sistemul prezentat sunt utilizate trei mecanisme hidraulice cu feedback mecanic. Aceste unități sunt integrate structural într-o singură unitate cu o legătură de ieșire comună. Sistemul de acționare utilizează o însumare de forțe, unitatea generală de ieșire - stocul total. Prin urmare, în cazul defectării uneia sau a două sisteme hidraulice un sistem maxim dezvoltat de antrenare puterea este redusă în mod corespunzător cu o treime sau două treimi.
Conducerea sistemului de control al înălțimii roților avionului TU-154, cu o transmisie de cârmă hidro-3 canale cu însumarea forțelor în stocul general. Aici sunt acceptate următoarele denumiri: RU - buton de comandă; MPU - cabluri de control mecanic; MZ - mecanismul de încărcare a volanului; ГС1, ... ГС3 - sisteme hidraulice de alimentare cu energie electrică; Tr1, ... GR3 - distribuitoare hidraulice care controlează fluidul de lucru curge în cavitățile cilindrilor de putere Hz1 ... GTS3 având o tijă de piston comun; PO - 3 sistem servo control automat electrohidraulic canal (ACS).
Fiecare canal de acționare este comandat de un distribuitor hidraulic cu o bobină plană [1, 3, 6], care are o rezistență sporită la contaminarea spațiului de lucru. Bobinele sunt conectate la legătura mecanică de intrare a dispozitivului de antrenare prin elementul de torsiune, care permite controlul vitezei de mișcare a tijei chiar și atunci când bobina canalului adiacent este blocată. Resursa alocată unui canal al acestei unități este de 40.000 de ore de zbor. Timpul mediu dintre eșecurile fiecărui canal de acționare este 210000 ore de zbor [1, 6]. Această estimare corespunde ratei de eroare # 955; = 4,76 * 10-6 1 / h. Practica arată că evaluarea medie a ratei de defectare a unui sistem hidraulic, inclusiv a unei stații de pompare și a unui sistem hidraulic, este aproximativ egală cu # 955; = 70 * 10-6 1 / h [1]. rată de eșec redundante mosoare mecanice structura de direcție ale supapelor de control controlează sistemul hidraulic de acționare a sarcinii, care este foarte mică (frecare în lagăre și forțe hidrodinamice în vana) nu este mai mare de 10-12 ianuarie / h.
O altă variantă de implementare structurală a sistemului actuatoare redundante primit cerere mai larg, este un exemplu de realizare în care o unitate de direcție canale de sistem situate de-a lungul suprafeței roții și este conectat cu o montează. Un astfel de aranjament structural al transmisiei de cârmă este prezentat în figura 6.4.
Schema sistemului de comandă a suprafeței de direcție cu unghi hidromecanic cu trei canale de direcție, cu sumare a forțelor pe suprafața de direcție. A se vedea figura 6.3 pentru o descriere a acestui aranjament al mecanismelor de direcție utilizate pe avioane Il86, Il96.
Această variantă de conectare actuatoare suprafață la suprafețele de control al zborului este mai de preferat, deoarece este rezervat ansamblurile de acționare de fixare la o suprafață de control comun, la care forțele însumate dezvoltate de pistoane de cilindri hidraulici.
Diagrama logică pentru o evaluare aproximativă a intensității defecțiunilor unui astfel de sistem de acționare poate fi reprezentată în forma prezentată în figura 6.5.
Schema logică pentru o evaluare aproximativă a ratei de defectare a unui sistem redundant de trei mecanisme de direcție cu comandă mecanică. aici # 955; GS1, ... 3; # 955; гп1, ... 3 - rata de defecțiune a sistemelor de alimentare cu energie hidraulică și a dispozitivelor de direcție cu comandă mecanică.
O estimare aproximativă a ratei de defecțiune echivalente a unui sistem de alimentare hidraulică cu trei canale și a unei transmisii cu trei canale fără a ține seama de cablajul de control mecanic redundant este:
Astfel, evaluarea generală a ratei de defectare a unui sistem de trei unelte de cârmă cu comandă mecanică nu depășește # 955; 3PP ≈1,42 * 10 -12 1 / h. operarea zborului practică a unor astfel de sisteme de pe direcția aeronavei servomotoare Tu154, IL-86, Ru-124, IL-96, și altele. Pentru mai mult de 30 de ani a demonstrat că posedă un nivel acceptabil de fiabilitate. Astfel de sisteme de transmisie de cârmă hidraulică acționată mecanic cu redundanță structurală comună, deși format într-o realizare constructivă diferită, sunt utilizate pe scară largă în domeniul aviației civile. De exemplu, sistemele de direcție cu comandă mecanică hidrotransmisiuni au fost utilizate pe scară largă pe avioane precum Tupolev Tu-144, TU-154, IL-86, IL-96, Antonov An-124 Ruslan, Tu-204 și alții [1, 3, 4, 5]. Proiectarea acționărilor hidraulice redundante cu sumare a forțelor pe legătura de ieșire comună poate fi diferită. In sisteme principale ale transmisiei de cârmă servomotoarelor de control aeronave subsonice dispuse de-a lungul suprafeței de direcție, de exemplu, așa cum se arată în Figura 6.6 proiectare.
Exemplu de poziționare a uneltelor de cârmă hidraulice pe avionul principal de pasageri:
1 - unități de șasiu; 2 - mecanisme de gestionare prin șipci; 3 - mecanisme de control al clapetelor; 4 - transmisii de elicoide interne; 5 - dispozitive de interceptare; 6 - dispozitive de comandă a eileronelor externe; 7 - servomecanisme de sisteme automate; 8 - mecanisme de stabilizare; 9 - mecanisme de ridicare; 10 - unități de direcție.
După cum se arată în diagrama din figura 6.6 suprafețele de control ale aeronavei vitale precum eleroane, lift și cârmei controlează sistemul de antrenare, constând dintr-o transmisie de cârmă cu un singur canal. Stocurile acestor servomotoare sunt atașate prin pârghiile de direcție la suprafețele respective. Fiecare suprafață a comenzilor de direcție de la două până la trei dispozitive de acționare de suprafață care primesc energie hidraulică de patru sisteme hidraulice independente, și care lucrează în modul de însumarea forțelor pe link-ul de ieșire comună - suprafața de direcție. Caracteristicile mecanice ale trei canale de acționare în timpul funcționării trei, două sau un canal prezentat în ris.6.7.
Caracteristicile mecanice ale dispozitivului de acționare cu trei canale al transmisiei de cârmă redundante:
1 - canalele 2 și 3 sunt dezactivate; 2 - două canale ale unității redundante sunt active; 3 - funcționează toate cele trei canale de transmisie.
Pentru a asigura nivelul sistemului de comandă a direcției de suprafață sârmă fiabilitate la nivelul de fiabilitate al sistemului de direcție acționare hidraulice cu comandă mecanică (RP), este necesar să se aplice o rezervă mai profundă. De exemplu, avioanele de pasageri A320, A330, A340 utilizează sisteme de telecomandă electrice cu control funcțional de redundanță. dar numai prin rotire și control în plan vertical [1,2]. În acest caz, funcțiile de comandă ale aeronavei pe aceleași axe pot fi realizate prin acționarea diferitelor suprafețe de direcție.
Luați în considerare exemplul de construcție a unui sistem integrat de management al zborului aeronavelor de pasageri cu redundanță funcțională Exemplul A320 avion [1,7]. Structura generală a sistemului de control al zborului la distanță pentru A-320 este prezentată în figura 7.1. Controlul rolei poate fi efectuat prin elicoptere, spoilere, deformare diferențială a suprafețelor ascensorului. Calculatoarele din fiecare dintre aceste subsisteme sunt multifuncționale. Singura excepție este sistemul de comandă a direcției la cârmă. Pentru a controla viteza de sisteme automate de control al firului se realizează prin elemente de acționare electrohidraulice suplimentare și elemente de acționare convenționale de comandă hidraulică controlată mecanic și feedback poziție mecanică (RP) sunt utilizate pentru controlul pilotului. O astfel de soluție tehnică a fost adoptată din dorința de a asigura o fiabilitate maximă a sistemului de control la curs. Deoarece în cazul unui volan cu o singură secțiune, controlul cursului practic nu are o rezervă funcțională. Prin urmare, rata de conducere a sistemului de control al aeronavei de pasageri trebuie să fi crescut în comparație cu sistemul de acționare eleronul și lift fiabilitatea, și în nici un caz, pentru a evita pierderea controlului. În plus față de furnizarea de fiabilitate și are un motiv de a aplica pentru o cârmă hidraulică a transmisiei de cârmă cu comandă mecanică. Servomotoarele de direcție ale volanului funcționează la sumarea forțelor pe legătura de ieșire comună - suprafața de direcție. Atunci când supapele de reglare scatter și semnalele de intrare având elementele de construcție vzaimonagruzheniya Procese de acționare și suprafața de direcție.
Schema generală a unui sistem integrat de control al zborului pentru ruliu, pas și cursul unui avion de pasageri A320. Aici B, G, Y - denumirile celor trei sisteme hidraulice (albastru, galben, verde); ELAC1,2; SEK1,2,3; FAC1,2 - calculatoare multifuncționale ale sistemelor automate de control al zborului la bord.
Aceasta, la rândul său, conduce la un control distorsiune și acumularea de daune oboseală în structura și suprafața de direcție de acționare. Acționarea hidraulică cu supape de control mecanice reușesc să se adapteze prin manșon de reglare specială și a transmisiei de cârmă electrohidraulice cu reglaje electrohidraulică, pentru a minimiza răspândirea nu este posibilă și este necesar să se introducă putere specială actuatoare sistem de nivelare electronic, servomotoare electrohidraulice [1, 8].
Ca un exemplu de interacțiune și calculatoare ELAC SEC în figura 7.2 se prezintă schema planul de control al pasului, în Fig.7.3 - rola și în Figura 7.4 - Schimb. Aceste diagrame demonstrează clar principiile de punere în aplicare a redundanței controlului aeronavelor pe toate cele trei axe, utilizând o redundanță structurală și funcțională comună.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: