Лекция №11.1. Технические требования к рулевому приводу (Лекции по дисциплине "Динамическое проектирование систем стабилизации летательных аппаратов")

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯК РУЛЕВОМУ ПРИВОДУОпределение конструктивных параметровВ качестве исходных данных задаются:- величина максимального шарнирного момента М Ш MAX ;- величина отклонения органа управления  ;- скорость отклонения органа управления  ;- величина рабочего давления РПИТ  РН  РСЛ ;- рабочая жидкость и ее модуль объемной упругости Е ;- плечо действия момента R .Далее рассчитываются:раб- рабочий ход штока привода Х ШТ  Rtg  R ;рабполн- полный ход штока привода Х ШТ  Х шт  (6  10) [мм];- максимальная скорость приводаX MAX (VMAX ) X шт  MAX MAX[мм/с];- из условия равенства работ органа управления и рулевогопривода:раб1,05  M Ш MAX   MAX  57,3  Fp  Х штрасполагаемое усилие рулевого приводаFp 1,05  M ш MAX   MAX[кг];57,3  X шт- расход рабочей жидкости для одной гидросистемыQ раб0,115  M Ш MAX   MAX[л/мин];2P- суммарный расходQ  Q раб  Q ут[л/мин], гдеQ ут  (1,0  2,0)л/мин.- рабочая площадь поршня гидроцилиндраАп F  Rтр2 Рпит1,08F2 Рпит;- потребная масса определяется работой, совершаемойрулевым приводом A  Fp  Х штдля гидроцилиндра m  0,125 A [кгм], для рулевого привода:Требования по надежностиТребования1.

Вероятность полноговыхода из строя за одинчас полета2. Ресурс, час полета3.Срок службы, летДля маневренныхсамолетовДля пассажирскихсамолетов10-810-12(4-6)  10325-30(60-80)  10330-40Привод должен сохранять свои характеристики, кроме располагаемого усилияпосле прохождения двух последовательных отказов в электрической илиэлектромеханической части (отказа одной из гидросистем, одного отказа вэлектрической части и одной из гидросистем).Произвольное перемещение выходного звена, мм, не более: при одном отказе в электрической или электромеханической части привода2.0 при втором отказе в электрической или электромеханической части привода(или при отказе одной из гидросистем)4.0Время с момента обнаружения отказа до момента отключенияканала, с, не более …………………………………………………..……………....0.2При работе привода на любом количестве каналов самопроизвольныеколебания и вождения выходного звена не допускаются.Выбор ширины полосы пропускания рп  (2  3)су  (2  3) ЛАгде:  ЛА - собственная частота объекта управления;су - собственная частота контура управления; рп - собственная частота рулевого привода;Для маневренного самолета: ЛА  1,5  2 Гц , су  3 Гц ,  рп  5  6 Гц ,Собственная частота первого тона изгибных колебаний фюзеляжа упр  10  12 ГцФазовое запаздывание рулевого привода при линейномвходном сигнале:1Т рп ,   arctg Tрп рпотсюда на частоте1Гц:  arctg Tрп  arctg 6,28  0,04  150  200Подъем амплитудночастотной характеристики не долженпревышать 1,5 дБ, чтобы не получить колебательный переходнойпроцесс, т.к.

20 lgАвых 1,5Авхи Авых  1,2 Авх , т.е. перегулированиеамплитуды выходного сигнала не должно превышать 20%.Требования к амплитуднофазочастотной характеристикерулевого привода при линейных входных сигналахЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙРУЛЕВОЙ ПРИВОД ДРОССЕЛЬНОГОРЕГУЛИРОВАНИЯСхема гидравлического привода с дроссельнымрегулированиемДвижение жидкостей и газовПод действием перепада давления жидкость или газ начинаетдвижение, при этом на движущиеся частицы оказывают влияние:- силы инерции, которые препятствуют движению;- силы трения (вязкость), которые тормозят движение.Ламинарный потокТурбулентный потокFтр  FинFтр  Fинслои потока параллельныслои потока перемешаныПримерныйпрофильскоростей вязкой жидкости втрубопроводе в сечении 1-1 притечении жидкости близком кламинарному потоку.а)Примерныйпрофильскоростей вязкой жидкости втрубопроводе в сечении 1-1 притечении жидкости близком ктурбулентному потоку.б)Число РейнольдсаМера перехода от ламинарного течения к турбулентному:Re где:работа ускорения Vd Г  Vd Гработа тренияvdГ 4 А0П, Re критическо е  2300- гидравлический диаметр трубы;А0- площадь проходного сечения трубы;П- смачиваемый периметр контура поперечного сеченияканала или сопротивления.Управляемый дроссель золотникового типа:а – прямоугольное окно; б – круглое окноЗависимость расхода дросселирующего окнаот перепада давления1   2  U  IRP1  P2  PF  Q 2 RQ  A0 ( X )A0 ( X )  b x 2   22PA0 d 024Зависимость коэффициента расхода дросселирующего окнаот числа РейнольдсаЗависимость величиныгидродинамических сил ототкрытия золотникаЗависимость величины утечекот открытия золотникаСтатические характеристики рулевогоприводаСкоростная характеристика:а – идеальная, б – с учетомрадиального зазора, перекрытия итрения в гидродвигателеПерепадная характеристикаОбобщенная гидравлическая характеристикаЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЕУСИЛИТЕЛИГидравлический мостик сопло-заслонка:а) принципиальная схема гидравлического мостика;б) схема гидроусилителя сопло-заслонка;в) система координат перемещения заслонкиКонструктивная схема гидроусилителя «струйная трубка»Сравнительные характеристики гидроусилителей «соплозаслонка» и «струйная трубка»№Параметры«Струйная трубка»«Сопло-заслонка»1Рабочий зазор~200 мкм25-50 мкм2нетВ крайнее положение4Перемещение золотника приотказеКоэффициент усиления подавлениюПолезный расходВдвое больший5к.п.д.~ 0,385~ 0,1856УстойчивостьХужеЛучше3Вдвое больший.