Авиация и космонавтика 2013 12 - Журнал Авиация и космонавтика (бесплатные книги полный формат .TXT) 📗
Т-4
На Т-4 четырехкратно резервированная СДУ применялась во всех каналах управления, но исполнительным агрегатом системы являлся не гидропривод, непосредственно перемещающий рулевую поверхность, а резервированный рулевой агрегат, выходным звеном связанный с гидромеханическим приводом. Вот только такая схема не позволяла достичь высоких точностных и динамических характеристик управления, необходимых для маневренного самолета с широким диапазоном режимов полета, каким должен был стать Су-27. Кроме того, из-за отсутствия достаточного опыта отработки и эксплуатации электродистанционного управления, СДУ на самолете Т-4 во всех каналах резервироваласьтросовой механической проводкой, предусмотренной для включения летчиком на случай сбоев в работе или отказе в каналах СДУ. Для Су-27 такая схема была неприемлема.
Для Су-27 с самого начала проектирования системы управления приняли решение не применять в продольном канале управления резервно-аварийную механическую проводку, а обеспечить требуемую надежность и отказобезопасность путем многократного резервирования канала с обеспечением работоспособности при возникновении двух последовательных отказов и достижения вероятности потери управления самолетом не более чем 107 за час полета. С этой целью вычислительная часть продольного канала и управляющие части приводов консолей стабилизатора четырехкратно резервировались. Вычислитель канала имел три участка контроля, каждый электрогидропривод — два.
На каждом участке контроля производилось сравнение сигналов каждого подканала со средним логическим значением сигналов всех подканалов, которое определялось специальными устройствами — кворум-элементами. При неисправности какого-либо подканала на данном участке он отключался, а число работающих подканалов на остальных участках оставалось прежним. Таким образом, критичными являлись три отказа на одном участке, что значительно уменьшало вероятность полного отказа канала. Отключение отказавшего подканала внутри участка практически не приводило к заметному изменению выходного сигнала этого участка, т. к. до отключения подканала его сигнал, при значительно меньших значениях порога отключения, изолировался кворум-элементом при формировании выходного сигнала.
Основным элементом дистанционного управления являлся двухконтурный четырехканальный электрогидравлический привод стабилизатора — РПД-1 разработки ПМЗ «Восход». Большой ход силового штока гидроцилиндра, подключенного непосредственно к рычагу консоли стабилизатора и два электрических контура управления приводом — внутренний, определяющий скорость перемещения штока привода, и внешний — отслеживающий заданное вычислителем положение рулевой поверхности, обеспечивали высокие точностные и динамические характеристики привода даже при очень малых амплитудах входных сигналов — порядка двух угловых минут. Это позволило избежать возникновения в полете автоколебаний даже на предельных значениях статической неустойчивости.
Два канала гидрораспределителя привода подключались к 1 — й гидросистеме самолета, другие два канала — ко 2-й. Для исключения потери двух каналов распределителя в случае отказа одной из гидросистем, один из его каналов, подключенных к отказавшей гидросистеме, автоматически переключался на исправную.
Четырехкратное резервирование вычислителей продольного управления и приводов стабилизатора обеспечили работоспособность управления после двух последовательных отказов на каждом участке контроля канала. И только при третьем отказе система с вероятностью 50 % теряла управление. Следует отметить, что выбранные в то время степень резервирования, разбивка канала на участки контроля и принцип контроля полностью себя оправдали, т. к. за всю историю испытаний, опытной и серийной эксплуатации самолетов Т-10 и Су-27 не было ни одной потери самолета, первичной причиной которых являлись бы три отказа в СДУ.
Тем не менее, такая опасность принципиально существовала, а наиболее сложным и ответственным устройством продольного канала являлся вычислитель. Поэтому приняли решение ввести в структуру продольного канала режим «Жесткая связь», включаемый летчиком вручную. В этом случае неисправный вычислитель отключается, а приводы стабилизатора получают сигналы продольного отклонения ручки, коэффициент передачи которых регулируется вручную.
Режим «Жесткая связь», включаемый летчиком при третьем отказе, позволял длительно пилотировать самолет на скоростях, где он статически устойчив, и привести его в район базирования, а при известном навыке и посадить статически нейтральный самолет, каковым он стал в серийном производстве.
При разработке Су-27 впервые на отечественных самолетах была решена проблема бесперебойного электропитания СДУ. С этой целью самолет оборудовали двумя независимыми аварийными шинами постоянного тока напряжением 27В. Каждый резервный подканал СДУ снабжался своим блоком питания, подключенным к обеим аварийным шинам через диодную развязку. При этом все виды необходимого электропитания подканала, обеспечивающие работу вычислителей, контрольных устройств, сигнализации, индукционных и гироскопических датчиков, вырабатывались в своем блоке питания. Система управления оставалась работоспособна при изменении подводимого к клеммам СДУ напряжения в диапазоне 18–30 В.
Стенд системы управления
Поскольку СДУ — система электродистанционная, большое внимание при проектировании было уделено организации электрических связей между агрегатами системы, распределению электрожгутов подканалов по конструкции самолета, минимизации электромагнитного влияния каналов СДУ друг на друга и взаимовлияния с бортовой аппаратурой. В сигнальных цепях системы применили двухпроводную связь и бифилярную скрутку проводов, а электрожгуты каналов СДУ изолировали друг от друга и от жгутов другой аппаратуры. Такое решение обеспечило работу каналов СДУ без влияния на них внешних электромагнитных помех.
С самого начала решили, что каждый резервный подканал СДУ должен быть автономен по электрозащите, блокам электропитания, датчикам первичной информации, вычислительным средствам, серво- и рулевым приводам. Поскольку все одноименные каналы работают параллельно, сравниваясь между собой в местах контроля, каждый подканал, будучи изолирован от других (например, при отключении электропитания других подканалов) обеспечивал управление самолетом с заданным на систему требованием.
Несколько слов о поперечном и путевом каналах…
Проводка механической системы управления элеронами осуществлялась от ручки управления в кабине самолета при помощи тяг и качалок. Демпфирование поперечного управления первоначально предполагалось производить одним элероном, подключив к проводке управления элероном одноканапьную электрогидравлическую рулевую машину типа РМ-130, т. е. аналогично тому, как ранее это было осуществлено на предшествующих самолетах ОКБ — Су-15 и Су-17. Но затем, с целью экономии массы и повышения надежности и отказобезопасности системы, эта функция была передана дифференциально отклоняемым, по сигналам угловой скорости крена, консолям стабилизатора.
Механическая система управления от педалей также с помощью тяг и качалок выводилась в кили, к механизмам распределения рулей направления. В путевом канале к проводке управления до ее разветвления подключался трехканальный, разработанный специально для Су-27, электрогидравлический привод ПМ-15.
Поскольку привод был резервирован и оставался работоспособен после одного отказа, стало возможным расширить ход рулей направления от автоматики до половины диапазона их отклонения, что было необходимо для обеспечения устойчивости путевого управления на скоростях полета с числом М>1,5 и координации поперечного и путевого управления на больших углах атаки.
Итак, на первых опытных самолетах Су-27 типа Т10-1, в состав СДУ входили:
