СИСТЕМА УЛУЧШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СУУ-400 - ОПИСАНИЕ И РАБОТА

Введение

Оборудование автоматического управления полетом является одной из важнейших систем современного самолета. Оно обеспечивает автоматическое управление самолетом на всех режимах полета, демпфирование колебаний самолета, автоматическое триммирование руля высоты, автоматическое управление передаточным коэффициентом руля направления и руля высоты, выдачу экипажу и автоматическим системам пилотажно-навигационной информации о высотно-скоростных параметрах самолета, автоматизированный контроль систем пилотажного комплекса и связей между ними.

Оборудование автоматического управления полетом включает в себя:

· Систему автоматического управления (САУ);

· Систему автоматической загрузки элеронов (САЗ крена);

· Систему автоматической загрузки руля высоты (САЗ тангажа);

· Систему улучшения устойчивости (СУУ);

· Систему триммирования и балансировки руля высоты (СТБ);

· Систему изменения передаточного коэффициента руля направления и руля высоты (СКш);

· Информационный комплекс высотно-скоростных параметров (ИК ВСП);

· Аппаратуру индикации, связи, управления (АИСУ);

· Аппаратуру оперативного контроля (АОК).

Часть этого оборудования (п.п. 2, 3, 4, 5, 6) входит в состав системы улучшения устойчивости и управляемости.

В рамках данного дипломного проекта рассматривается система улучшения устойчивости и управляемости. Но в силу обширности этой системы будет рассмотрена часть ее, т.е. система улучшения устойчивости СУУ-400

В процессе работы будет изучена сама система, ее конструкция и работа. Будет произведен анализ действующего технологического процесса технического обслуживания системы с целью выявления недостатков и внесения предложений по их устранению.

СИСТЕМА УЛУЧШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СУУ-400 - ОПИСАНИЕ И РАБОТА

Общие сведения

Назначение

Система улучшения устойчивости СУУ-400 предназначена для улучшения характеристик устойчивости изделия "400" (совместно с гидромеханической частью системы управления). Система СУУ-400 осуществляет демпфирование самолета в боковом движении с помощью руля направления и в продольном движении с помощью руля высоты.

Особенности устройства

Система СУУ-400 функционально состоит из:

- автомата устойчивости продольного канала (демпфера тангажа),

- демпфера рыскания,

Демпферы тангажа и рыскания представляют собой четырехкратно резервированные электрогидравлические подсистемы, конструктивно разнесенные по бортам (2 подканала на каждом борту) с встроенным контролем, обеспечивающим работоспособность до 3-го отказа.

На рисунке 1 представлена функциональная схема системы СУУ-400.

Для обеспечения высокого уровня безопасности и надежности в структуру СУУ-400 заложен ряд принципов:

- конструктивного членения четырехкратно резервированной
системы на 2 подсистемы по 2 подканала в каждой для разнесения по бортам;

- использования двух двухканальных рулевых агрегатов с суммированием их перемещений с помощью механического дифференциала проводки в РН и аэродинамического суммирования шарнирных моментов от независимых секций в РВ;

- минимизации возмущений при отказах;

- независимости характеристик подканалов от колебаний напряжений бортовой сети за счет применения в системе стабилизированных блоков питания (стабилизаторов напряжений);

- полного разделения подканалов системы, включая фидер, штепсельные разъемы, первичные источники электро - и гидропитания, что исключает возможности отключения исправных резервированных подканалов при одном отказе.

В блоках системы размещены элементы уплотнения информации, обеспечивающие автоматизированный контроль системы СУУ-400 при оперативных видах обслуживания с помощью аппаратуры АОК.

Состав и размещение

На рисунке 2 показано размещение блоков системы СУУ-400 на объекте. Поблочный состав системы СУУ-400 приведен в таблице 1.

Таблица 1

Наименование блока	Кол.	Раздел РЭ	Примечание
Рама монтажная РМ-25	2	022.51.02
Вычислитель устойчивости ВУ-9	2	022.51.04
Вычислитель устойчивости ВУ-10	2	022.51.03
Блок регулировок БP-12	2	022.51.07
Блок регулировок БP-12-1	2	022.51.07
Блок датчиков линейных ускорений БДЛУ2-3	2	022.51.08	6Ш2.278.061 РЭ
Датчик аварийного управления ДАУ-1	I	022.51.09
Рулевой агрегат PA-81	4	022.51.10	PA8I.000 РЭ
Блок демпфирующих гироскопов БДГ-25-6	2		6Ш0.278.009 ТО
Блок демпфирующих гироскопов БДГ-25-9	4		6Ш0.278.009 ТО

Основные технические данные

Электропитание от бортовой сети:

- постоянного тока напряжением В от двух бортов через диодные связки;

- переменного трехфазного тока частоты (400±20) Гц напряжением В от четырех независимых взаимно резервированных самолетных трансформаторов 200/36 В 400 Гц.

Гидропитание от четырех независимых источников с жидкостью
АМГ-10 при

– 20,6 МПа (210 )

– 1,45 МПа (15 )

Полный ход агрегатов PA-81 - +35 мм.

Предельное отклонение управляющих поверхностей при управлении от демпферов при максимальном значении коэффициента передачи проводки:

руля направления ± 6°,

рулей высоты: вверх - 2°, вниз - 9°.

Предельные отклонения от заданных значений передаточных чисел и постоянных времени не более 25 %.

Описание

Принцип работы

Каждый подканал системы СУУ-400 представляет собой электрогидравлическую следящую систему с позиционной обратной связью. Принцип работы системы основан на измерении угловых скоростей и линейных перегрузок объекта, обработки их в вычислителях устойчивости в соответствии с выбранными законами управления и отработки этих сигналов с помощью электрогидравлических рулевых агрегатов через кинематику изделия на рулевые поверхности, чем обеспечивается замыкание контура "самолет-демпфер" и демпфирование колебаний самолета относительно трех координатных осей. Измерение угловых скоростей осуществляется блоками демпфирующих гироскопов БДГ-25, в состав которых входят по 2 датчика типа ДУС-У; измерение линейных ускорений осуществляется блоками БДЛУ2-3, в состав которых входят по два датчика ДНУ ВД. В двухканальных вычислителях устойчивости ВУ-9 (тангаж), ВУ-10 (курс) производится обработка сигналов вышеперечисленных датчиков по заданным законам.

Обработка сигналов производится на платах фильтров (ФТ, ФК), сигнал с которых поступает на устройства демодуляции и усиления (УДУ-1), формирующие управляющие сигналы в электрогидравлические устройства (ЭГУ) подканалов рулевых агрегатов (РА) и преобразующие сигналы переменного тока с датчиков обратной связи (ДОС) РА в постоянный.

В качестве рулевых агрегатов используются двухканальные агрегаты PA-81.

Так как в руле направления изделия применена однобортовая механическая проводка управления РН, выходные звенья двух агрегатов PA-81 объединяются в кинематике изделия дифференциальной качалкой. Такое объединение позволяет уменьшить величину скачка по РH при активном отказе одного борта ДР вдвое, при этом скорость отработки сигналов ДР по РН уменьшается также вдвое. При разрушении однобортовой проводки управления изделия по РН предусмотрено дистанционное управление рулем направления через привод ДР, осуществляемое от рукоятки аварийного управления РАУ задающей угловое отклонение счетверенному потенциометрическому датчику аварийного управления ДАУ-1.

В проводке руля направления за рулевым агрегатом ДР установлен механизм Кш, позволивший уменьшить отклонение РН с ростом скоростного напора и построить СУУ-400 с неизменяемыми по режимам полета коэффициентами .

В руле высоты предусмотрено независимое управление от ДТ секциями РВ по левому и правому борту. При этом максимальное перемещение выходного звена одного РА при активном отказе одного борта ДТ приводит к перемещению секции РВ по одному борту, что снижает эффективность аэродинамического воздействия в два раза. В каждом вычислителе установлены устройства встроенного контроля, обеспечивающие работоспособность ДТ и ДР до третьего отказа. В качестве детектора отказов используется гамачный кворум-элемент, на вход каждого подканала которого поступают сигналы с ДОСов четырех подканалов РА.

По разнице между среднеарифметической величиной кворум-элемента подканала и сигналом ДОС этого подканала, превышающей допустимую величину, УВК производится отключение этого подканала от формирования усилия на общем выходном звене PA-81 и выдается сигнализация об отказе подканала в САС ("Неисправность демпфера") и в субблок логический (СЛ) для формирования интегральной оценки состояния демпфера: "Нет резерва" - при отказе двух подканалов, "Отказ демпфера" - при отказе трех подканалов. Кроме того, УВК формируется сигнал "Отказ борта" при отказе двух подканалов демпфера одного борта.

В каждом вычислителе размещены по два вторичных блока питания со стабилизированным напряжением: постоянного тока +15 В, переменного тока 36 В со средней точкой частоты 2400 Гц. для запитки электронных элементов вычислителя, датчиков обратной связи и потенциометров ДУСов.

Для запитки субблока логического в вычислителях ВУ-9, БУ-10 установлены по два стабилизатора напряжения на 5 В, конструктивно размещенных на одной плате. Для обеспечения элементов и блоков СУУ-400 непрерывным электропитанием постоянного тока при потере одного из бортов стабилизаторы напряжения в вычислителях запитываются через диодные сборки от двух бортовых источников.

1.2.1.1 Демпфер тангажа (рисунок 3)

Автомат продольной устойчивости (демпфер тангажа) обеспечивает необходимые запасы устойчивости и качества коротко-периодического движения изделия.

Управление рулем высоты от ДТ осуществляется по следующему

закону:

… ,

где демпфирование колебаний изделия в канале тангажа производится по сигналам угловой скорости щx, формируемым блоками БДГ-25-9. Для повышения устойчивости в закон введен сигнал перегрузки (ny), формируемый блоками БДЛУ2-3. Два двухканальных блока БДГ-25 по четырем независимым цепям выдают сигналы постоянного тока, пропорциональные угловой скорости z . Два двухканальных блока БДЛУ2 по четырем независимым цепям выдают сигналы постоянного тока, пропорциональные линейному ускорению ny.

Эти сигналы поступают в вычислители устойчивости тангажа ВУ-9 через переменные резисторы " ", "Kn" на платы фильтров тангажа ФТ, где происходит преобразование сигналов " z", (ny-1) в соответствии с заданным законом управления (1). Переменные резисторы " ", "Kn" предназначены для регулировки коэффициентов передачи , Kny в пределах +30% "Кном. Конструктивно эти резисторы находятся в блоках регулировок БP-I2, расположенных на лицевых панелях вычислителей. Фильтр в цепи сигнала "ny" формируется с помощью резисторов R9, R10 и конденсатора CI на входе усилителя, расположенного на плате фильтров ФТ.

В систему сбора информации через резисторы R1 и R3 из фильтра тангажа выдаются сигналы, пропорциональные z, n_У соответственно. К шинам АОК при автоматизированном наземном контроле сигналы " z" С БДГ-25-9 подключаются контактами реле KII, установленных в плате коммутатора контрольных сигналов KKC-I вычислителя. Подключение сигналов "ny" к шинам реакции АОК осуществляется контактами реле, установленных в блоке контроля EK-I датчиков БДЛУ2-3. Для выявления обрыва цепи входных сигналов " z", "ny" при отсутствии возмущений и своевременного отключения неисправного подканала в фильтре предусмотрено опорное напряжение Uоп, поступающее через резисторы R6, R5 на вход усилителя фильтра тангажа при обрыве соответствующего сигнала (" z" или "ny"). В фильтре установлены "тестовые" реле KI, K2, обеспечивающие подключение стимулирующих сигналов из АОК и сигналов реакции фильтра (КЗ) к шинам реакции АОК при автоматизированном наземном контроле по командам АОК.

Сигналы " z","ny" суммируются на входе усилителя фильтра и с выхода усилителя через сопротивление R13 поступают на вход устройства демодуляции и усиления УДУ-1.

В УДУ на синхронном выпрямителе ВС происходит выпрямление сигналов с датчиков обратной связи (ДОС) рулевых агрегатов (РА), суммирование их с входными сигналами с фильтра тангажа и усиление их. Управляющие сигналы с УДУ поступают в обмотки преобразователей сигналов (ПС) РА, где электрические сигналы преобразуются в перемещение заслонок электрогидравлических усилителей (ЭГУ), что приводит к перемещению штоков РА, через кинематику изделия связанных с секциями руля высоты РВ.

Для обеспечения автоматизированного наземного контроля в УДУ-1 установлены "тестовые" элементы V I - V 4, R II - R 17, С2, СЗ. Реле, обеспечивающие подключение командных сигналов из АОК и подключение сигналов реакции УДУ к шинам реакции, расположены на плате коммутации контрольных сигналов KKC-I. В вычислителях расположены устройства встроенного контроля, осуществляющие контроль работоспособности каждого подканала демпфера, функционально УВК каждого подканала ДТ включает в себя:

- устройство резервирования и контроля УРК-I, УРК-П,

- дополнительный компаратор Кд - I ( Кд - П),

- реле времени PB-I (РВ-II),

- устройство коммутации УК-1 (УК-II),

- сигнализатор нарушения питания СНП-I (СНП-II).

Примечание. Конструктивно СНП расположен в вычислителе устойчивости демпфера рыскания ВУ-10. Сигналы с СНП поступают в вычислитель устойчивости ДТ (рисунок 3).

Кроме того, для формирования интегральной информации о состоянии демпфера в каждом вычислителе расположены:

- субблок логический СЛ,

- реле времени нерасчетного отказа РВ н.о.

Для обеспечения работоспособности четырехкратно-резервированных подсистем (ДТ, ДР) с конструктивным разнесением по бортам (2 подканала на каждом борту) до 3-го отказа в демпфере используется электронный контроль по сигналам ОС.

Сигналы ОС после выпрямления в УДУ поступают на вход гамачного кворум-элемента, расположенного на плате УРК каждого подканала демпфера.

По разнице между среднеарифметической величиной кворум-элемента и сигналом ОС этого подканала, превышающей допустимую величину, срабатывает компаратор К неисправного подканала, выдавая с выхода 5 сигнал 0 В в устройство коммутации (УК) подканала на реле KI. При срабатывании реле КС обрывается питание ЭМК, чем обеспечивается отключение неисправного подканала РА от формирования усилия на общем выходном звене за счет снижения давления в гидропружине подканала.

Кроме того, по сигналу отказа с выхода 5 компаратора срабатывает реле KI, установленное в корпусе вычислителя. Контактами этого реле снимается сигнал +27 В ИСПРАВНОСТЬ подканала с входа субблока логического (СЛ), которым формируется интегральная оценка состояния демпфера.

Для повышения надежности отключения неисправного подканала и исключения возможности неотключения неисправного подканала из-за пассивного отказа элементов компаратора К параллельно установлен дополнительный компаратор Кд, выдающий при отказе подканала сигнал отключения в виде "0" В на реле К2 устройства коммутации УК и вычислителя.

С аналогичной целью задублирована исполнительная часть субблока логического СЛ.

Отключение неисправного подканала демпфера производится по сигналам:

"О РслДД" - при потере гидропитания в подканале;

"О отказа ГМ - при снижении оборотов ГМ ниже допустимых;

"О отказа ~ тока" - при перерыве электропитания переменным током: на время ф≤1с с последующим подключением к общему выходному звену;

на время ф≥1с без восстановления работоспособности подканала при восстановлении электропитания через ф≥2с. Принудительное отключение подканала демпфера производится по сигналам:

"+27 В Отказ демпфера" - при отказе трех подканалов демпфера "+27 В Нет резерва" - при одновременном (за время ф≤0,5с) отказе двух подканалов демпфера.

При одновременном отказе двух подканалов демпфера, (за время ф≤0,5с ) с помощью РВ_Н.О формируется сигнал нерасчетного отказа демпфера, по которому производится отключение всего демпфера. Отключение всего демпфера осуществляется также по сигналу с субблока логического "Отказ демпфера" при последовательном отказе трех подканалов.

При пропадании питания на шинах переменного тока 3 ~ 400 Гц 36 В сигнализатором нарушения питания СНП формируется сигнал "0 отказа ~ тока", по которому запускается реле времени РВ.

Реле времени по сигналу "0 отказа ~ тока" в течение 2 с выдает сигнал, отключающий питание ЭМК рулевого агрегата, чем осуществляется отключение этого подканала РА от общего выходного звена.

По этому же сигналу блокируется срабатывание компараторов К и К9 Если в точение 2 с питание на шинах переменного тока не восстанавливается, РВ выдает сигнал в компараторы К и КЗ на отключение подканала.

При восстановлении электропитания на шинах переменного тока в течение времени ф≤2с сигнал "О отказа ~ тока" снимается с СНП и с РВ, при этом СНП формирует импульс восстановления ~ тока длительностью 1 с , поступающий в компараторы для их блокировки и в ЭМК гидропружины на время согласования штока РА отключенного подканала с исправно работавшими.

Устройства встроенного контроля каждого вычислителя (УРК, УК, Кд -I) формируют и выдают в систему автономной сигнализации САС сигналы:

"Неисправность демпфера" - при отказе одного из подканалов демпфера "Отказ борта" - при отказе двух подканалов одного борта демпфера. Сигналы "Нет резерва" и "Отказ демпфера" формируются субблоком логическим СЛ и выдаются в САС через диодную сборку Кд-II при отказе двух и трех подканалов демпфера соответственно. Автоматизированный контроль работоспособности УБК при наземном контроле осуществляется через встроенные элементы уплотнения информация, расположенные на платах Кд-I, Кд-II, СНП, KKC-I.

1.2.1.2 Демпфер рысканья (рисунок 4)

Управление рулем направления РН от демпфера рыскания осуществляется по следующему закону:

… ,

где - угол отклонения закрылков. Фильтр высоких частот введен в закон управления для обеспечения необходимых запасов устойчивости контура изгибных колебаний и уменьшения межканальных рассогласований в четырехканальном приводе. Перекрестная связь в ДР введена для улучшения координированного разворота за счет уменьшения угла скольжения. Измерение угловых скоростей у, x осуществляется блоками демпфирующих гироскопов БДГ-25-6, БДГ-25-9 соответственно.

Сигналы угловых скоростей у, x поступают в вычислитель устойчивости курса ВУ-10 через переменные резисторы " ", " " на платы фильтров ФК, где происходит их преобразование в соответствии с законом управления (2). Переменными резисторами " ", " ", расположенными в блоках регулировок БP-12-1 на лицевых панелях вычислителей, осуществляется регулировка коэффициентов передачи Kщy, Kщx в пределах +30 % Кном.

Фильтры с T1 = 0,1 формируются резисторами R8, R9 и конденсатором С9 на входе усилителя фильтра курса ФК и резистором R12, конденсатором С8 в обратной связи усилителя.

Изодром с Т₂=5с набран на плате ФК элементами C1, С2, R8, R9, R12.

Апериодическое звено с Тд = 2 с формируется на входе усилителя ФК элементами R 10, R II, СЗ - С7.

На плате ФК расположено реле К4, отключающее сигнал "wx" на маршруте при снятии команды "+27 В 6з > О".

С помощью контактов реле КЗ закорачивается изодром при наземных проверках коэффициента передачи .

Через контакты реле К2, установленного в KKC-I, подается команда на реле К4 фильтра курса при автоматизированных наземных проверках коэффициента передачи от АОК.

Отключение подканала при обрыве входных сигналов "щy", "щх" осуществляется подачей опорного напряжения Von на вход усилителя фильтра через резисторы R 4, R 5 соответственно.

Тестовые реле К1, К2, К7 установлены в фильтре для связи с АОК при наземном автоматизированном контроле.

Сигналы " у", " x" суммируются на усилителе фильтра и через сопротивление R 14 поступают на вход УДУ-1.

Дальнейшее формирование сигнала управления рулем направления аналогично формированию сигнала управления рулем высоты (см.п.2.1.1)

Контроль работоспособности ДР аналогичен контролю ДТ (см.п.2.1.1).

Для управления рулем направления при разрушении механической проводки управления РН предусмотрено дистанционное управление через привод демпфера рыскания от рукоятки аварийного управления (РАУ), установленной на центральном пульте экипажа.

Сигналы с датчика аварийного управления ДАУ-1, соединенного с рукояткой, поступают на вход устройства демодуляции и усиления через резистор R16 и контакты реле К5, установленные в фильтре курса.

Команда на включение реле К5 поступает с центрального пульта экипажа с концевых выключателей при открывании предохранительной крышки над рукояткой РАУ.

Сигналы, пропорциональные угловым скоростям wу, wx, выдаются в систему сбора информации через резисторы R3, R6 фильтра курса.

Подключение сигналов " у " , " x" при автоматизированном наземном контроле к шинам реакции осуществляется с помощью реле К9, K11 коммутатора контрольных сигналов.

Работа

Включение системы

Подача питания осуществляется в следующей последовательности: после подачи гидропитания подается электропитание переменного тока 36В 400 Гц, затем постоянного тока 27 В.

Система СУУ-400 включается перед взлетом и выключается после посадки.

1.3.2 Нормальная работа демпфера тангажа (курса)

При нормальной работе демпфера подканалы РА находятся в согласованном состоянии и с датчиков обратной связи через узел суммирования и центровки на входы кворум-элементов поступают одинаковые сигналы "Uос". При этом разница, между среднеарифметической величиной на выходе КЭ - "Uoc cp" и "Uoc" каждого подканала не превышает порога срабатывания компараторов KI, Klz, КП, КПд . Реле K1, К2, К11, K12 на устройстве коммутации обесточены.

+27 В через диодную сборку от АЗСов СУУ-400 левого и правого борта через нормально-замкнутые контакты реле K1, К2, K11, K12 устройства коммутации поступает на обмотки ЭМК РА как сигнал "+27 В Исправность", 1, 2 подканала демпфера. Эти же +27 В через нормально-замкнутые контакты реле K1, K2, КЗ и К4, установленные в корпусе вычислителя. ВУ-9 (ВУ-10), поступают на вход субблока логического СЛ в виде сигналов "+27 В Исправность" 1 и 2 подканалов демпфера соответственно. Кроме, того, на вход СЛ поступают сигналы "+27 В Исправность" …, 1У подканала демпфера из вычислителя устойчивости ВУ-9 (ВУ-10) правого борта. Сигналы "+27 В Исправность" 1, 2 подканала демпфера также поступают на вход СЛ, расположенного в вычислителе правого борта.

1.3.3 Отказы в канале тангажа (курса)

Отказ гиромоторов

При снижения оборотов гиромоторов ниже допустимой величины или при обрыве одной из фаз переменного тока, запитывающих гиромоторы БДГ, блоками контроля вращения гиромоторов БКВГ формируется сигнал "О отказа ГМ", поступающий на вход компаратора (AI, БЗ) для отключения неисправного подканала демпфера с задержкой С = 90 120 мс.