Как сделать руль самолета

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

С помощью руля высоты и стабилизатора осуществляется продольное управление самолетом. Руль высоты используется для маневрирования в вертикальной плоскости, а стабилизатор - для балансировки самолета в установившемся полете. Руль высоты разделен на четыре секции, по две на каждом полуразмахе стабилизатора. Каждая секция руля отклоняется двумя совместно работающими рулевыми приводами, получающими питание от разных гидросистем.

Управление рулем высоты производится отклонением колонок штурвалов (1) или автоматически с помощью системы автоматического управления (САУ). В обоих случаях отклонение колонок штурвалов или действие агрегатов САУ передается через основную механическую проводку на золотники рулевых приводов (15), которые отклоняют руль высоты на соответствующий угол.

Управление рулем высоты производится с помощью колонок штурвалов. Проводки от штурвалов к рулю высоты проложены по разным бортам и соединены между собой двумя механизмами расцепления (5). При соединенных проводах управление может производиться от любого штурвала. В случае необходимости проводка могут быть разъединены при любом положении штурвалов. Расцепление проводок производится с помощью переключателя, расположенного на центральном пульте. Обратное соединение проводок в полете не предусмотрено. При расцепленных проводках управление по тангажу производится от штурвала, имеющего исправную проводку, с помощью двух секций руля высоты. К проводкам управления руля высоты подсоединены: рулевая машина автопилота (7), загрузочные цилиндры (9) и электромеханизм изменения К_ш (10).

Рулевая машина автопилота отклоняет руль высоты с передачей перемещения проводки на штурвалы.

Продольная балансировка самолета производится по принципу удержания руля высоты в положении, близком к нейтральному. При отклонении руля высоты на пикирование пилот обязан отклонить стабилизатор в указанном стрелкой направлении в положение, при котором потребный угол отклонения руля высоты будет близок к 0°. На этом же принципе построена работа автомата перестановки стабилизатора.

В отличие от элеронов и руля направления по каналу руля высоты производится не только ручное, но и автоматическое триммирование, а передаточное отношение от штурвалов к рулю высоты (К_ш) и загрузка штурвалов изменяются по углу отклонения стабилизатора.

Схема управления рулем высоты (рис. 1)

Проводка управления рулем высоты - жесткая, состоит из системы тяг (4) и качалок (3), она проложена двумя ветвями: от левой штурвальной колонки - вдоль левого борта к левым секциям руля высоты, от правой штурвальной колонки - вдоль правого борта к правым секциям.

Правая и левая проводки соединены двумя механизмами расцепления. Первый механизм расцепления проводок установлен между штурвалами, второй механизм - в зоне шпангоута № 93. При аварийном расцеплении проводок механизмы срабатывают при помощи пиромеханизмов. Расцепление проводок производится при заклинивании или разрушении одной из проводок с помощью переключателя аварийного расцепления проводок.

В случае отказа автопилота электромеханизм триммирования автоматически переключается на ручное управление.

В случае отказа автотриммирования пилот обязан перейти на ручное триммирование.

Качалка, установленная на шпангоуте № 98 в правой проводке, с помощью пружинного цилиндра соединена с датчиком ДПС-5-1, установленным на шпангоуте № 99. Датчик ДПС-5-1 служит для подачи сигналов в систему управляемости СУ-56 о положении руля высоты.

Блочная схема т по заднему лонжерону стабилизатора к секциям руля высоты. Проводки от качалок, находящихся на балке шпангоута № 101, идут по оси вращения стабилизатора, благодаря чему перемещение стабилизатора не вызывает перемещения проводки и отклонения руля высоты относительно стабилизатора. При неподвижном штурвале руль высоты перемещается вместе со стабилизатором как единое целое и каждому положению штурвала соответствует определенное положение руля высоты относительно стабилизатора.

Проводка к левым и правым секциям проходит аналогично. На заднем лонжероне стабилизатора у нервюры № I установлена качалка с регулируемыми упорами (2), ограничивающими перемещение проводки. За качалкой проводка раздваивается: одна ветвь идет к внутренней секции (17), другая - к внешней (16). В обеих ветвях в проводку включены развязывающие пружинные цилиндры (14), обеспечивающие в случае заклинивания одной секции управление другой, исправной секцией, за счет сжатия пружины цилиндра неисправной секции. При нормальной работе управления развязывающие пружинные цилиндры работают как жесткие тяги. За развязывающим пружинным цилиндром проводка вновь раздваивается и идет к каждому рулевому приводу. На стабилизаторе установлен датчик ДС-10, связанный тягой с внутренней секцией руля высоты. С помощью этого датчика замеряются углы отклонения внутренней секции руля высоты.

В системе управления руля высоты применена ступенчатая система упоров, ограничивающая перемещение проводки управления в обе стороны с учетом ее деформации от обжатия пружин загрузочных цилиндров.

В каждой проводке установлено три упора: перед рулевыми приводами, перед механизмом К_ш и на штурвале.

Первый упор - перед рулевыми приводами - происходит на качалках, установленных на заднем лонжероне стабилизатора у нервюр № I.

Второй упор - перед кинематическими механизмами К_ш - происходит на качалках у шпангоута № 93.

Третий упор - это нижний упор на штурвалах.

Гидросистема управления рулем высоты (рис. 2)

При работающей гидросистеме линии нагнетания системы управления всегда находятся под рабочим давлением и рулевые приводы руля высоты вступают в работу вслед за смещением их золотников от нейтрального положения.

Каждая секция руля высоты отклоняется с помощью двух синхронно работающих рулевых приводов ИГ67. Для обеспечения надежности каждый рулевой привод получает питание от отдельной гидросистемы: приводы левой внешней секции - от гидросистемы № I и 3, левой внутренней секции - от гидросистем № 2 и 4, правой внутренней секции - от гидросистем № 2 и 3, правой внешней секции - от гидросистем № I и 4.

Рулевые приводы руля высоты соединены с трубопроводами соответствующей линии нагнетания гибкими рукавами.

Система индикации и сигнализации руля высоты (рис. 3)

По каналу руля высоты осуществляется индикация углов отклонения внутренних секций руля, усилий на штурвальных колонках и сигнализация о разъединении проводок, об отказе внешних секций руля и отклонении руля высоты на углы более допустимых.

Замер углов отклонения руля высоты производится по внутренним секциям руля с помощью двух датчиков (13), установленных в зоне хвостиков нервюр № 4 стабилизатора. Каждый датчик ДС-10 с помощью поводка и тяги связан с ушком на соответствующей секции руля высоты.

Управление рулем высоты может осуществляться только при работающей гидросистеме от штурвалов или с помощью системы автоматического управления.

Когда работает гидравлическая система самолета, рабочее давление из линии нагнетания подается к рулевым приводам руля высоты. При неподвижной механической проводке управления золотники рулевых приводов находятся в нейтральном положении и отклонения руля высоты не происходит. Отклонение штурвалов вызывает перемещение механической проводки, смещение золотников рулевых приводов и отклонение руля высоты на соответствующий угол.

Отклонение штурвалов вызывает сжатие пружин загрузочных цилиндров и создает нагрузку на штурвалах, которую при необходимости можно уменьшить или снять полностью триммированием.

Продольная балансировка самолета производится по принципу удержания руля высоты в положении, близком к нейтральному. При отклонении руля высоты на пикирование пилот обязан отклонить стабилизатор в положение, при котором необходимый угол отклонения руля высоты будет близок к 0°.

Если работает САУ, механическую проводку до рулевых приводов перемещает рулевая машина автопилота. При включении автопилота автоматически включается в работу система автоматического триммирования, устанавливающая загрузочные пружинные цилиндры в положение, при котором загрузка равна нулю.

В полете при изменении угла отклонения стабилизатора автоматически по командам системы управляемости изменяется передаточное отношение (К_ш) от штурвалов к рулю высоты и величина загрузка штурвалов. На взлетно-посадочных скоростях К_ш принимает максимальное значение, а загрузка штурвалов - минимальное.

В случае отказа одного из двух приводов, отклоняющих секцию, вследствие падения давления в питающей его гидросистеме происходит автоматическое кольцевание полостей силового цилиндра отказавшего привода и управление секцией осуществляется вторым исправным приводом.

Ограниченное управление руля высоты сохраняется и после отказа трех гидросистем, когда из восьми рулевых приводов работоспособными остаются два (сохраняется управление двумя секциями).

В случае заклинивания силового штока или золотника одного привода или заклинивании самой секции руля сохраняется возможность управления исправными секциями за счет обжатия пружины развязывающего пружинного цилиндра неисправной секции. Продольный момент, создаваемый заклинившей секцией, можно уравновесить с помощью стабилизатора, а дополнительное усилие на штурвальной колонке снять триммированием.

В случае заклинивания или разрушения одной из проводок проводки могут быть разъединены с помощью переключателя аварийного рассоединения проводок, расположенного на центральном пульте. Разъединить проводки можно при любом положении колонок штурвалов. При разъединении проводок каждый загрузочный цилиндр остается подключенным к своей проводке. Управление самолетом осуществляется через исправную проводку с помощью двух секций руля высоты, при этом усилие на штурвале (при одинаковом отклонении) составляет половину нормальной загрузки.

Управление рулем высоты - отыскание и

Процедуры отыскания и устранения неисправностей управления рулем высоты:

Штурвал не отклоняется или требуется большое усилие для его отклонения - осмотрите проводку управления руля высоты на участке от штурвалов до развязывающих пружинных цилиндров. Убедитесь в отсутствии видимых механических повреждений и заклинивания проводки:

• Ш если механические повреждения или заклинивание проводки имеются - устраните их и убедитесь, что усилие на штурвале и углы отклонения руля высоты находятся в допустимых пределах;
• Ш если видимых механических повреждений и заклинивания проводки не обнаружено - отсоедините левый загрузочный цилиндр и отклоните штурвал на себя и от себя; присоедините левый загрузочный цилиндр и отсоедините правый цилиндр, отклоните штурвал на себя и от себя:
  • v если один загрузочный цилиндр неисправен (усилия на штурвале, когда этот цилиндр отсоединен, составляют половину нормальной загрузки) - замените его и убедитесь, что усилия на штурвале и углы отклонения руля высоты находятся в допустимых пределах;
  • v если загрузочные цилиндры исправны (усилия на штурвале не изменились) - присоедините правый загрузочный цилиндр к проводке управления, отсоедините от сектора рулевых машин автопилота тягу, идущую к проводке управления, и отклоните штурвал на себя и от себя:
  • § если рулевые машины автопилота исправны (усилия на штурвале не изменились) - отсоедините от левой проводки управления первый и второй механизмы расцепления и отклоните раздельно левый и правый штурвалы на себя и от себя:
  • § если один из штурвалов не отклоняется или при его отклонении резко возрастают усилия - разъединяя последовательно по участкам проводку от данного штурвала, найдите место заклинивания проводки и устраните дефект, присоедините к левой проводке управления оба механизма расцепления и убедитесь, что усилия на штурвале и углы отклонения руля высоты находятся в допустимых пределах.

  При отклонении штурвала одна секция руля высоты не отклоняется - проверьте, перемещается ли при этом проводка к данной секции на участке от развязывающего пружинного цилиндра до рулевых приводов секции:

  • Ш если проводка не перемещается - найдите на указанном участке место заклинивания проводки, устраните неисправность и убедитесь в том, что секция отклоняется на заданные углы;
  • Ш если проводка перемещается - отсоедините от секции руля высоты оба рулевых привода и отклоните штурвал на себя и от себя на небольшой угол:
    • v если шток одного из рулевых приводов РП67 секции не перемещается - замените рулевой привод, соедините штоки рулевых приводов с секцией руля высоты и убедитесь в том, что секция руля высоты нормально отклоняется.

    Механизм триммерного эффекта руля высоты не работает - определите на слух, включается ли электромеханизм при кратковременном нажатии переключателя триммерного эффекта:

    • Ш если электромеханизм триммерного эффекта работает - снимите один винтовой механизм и, вращая за вилку, проверьте, не заклинило ли его. Если не заклинило, установите механизм на место, снимите и проверьте второй винтовой механизм:
      • v если винтовой механизм заклинило - замените его и проверьте работу механизма триммерного эффекта руля высоты.

      Кинематический механизм изменения К_ш руля высоты не перестраивается в положение К_ш - проверьте исправность обоих каналов электромеханизма изменения К_ш:

      
      

      Любая разработка самолёта начинается с четкой постановки цели. Она и является основной направляющей силой всех расчетов и конструкторских работ. Для строительства я выбрал поршневой истребитель второй мировой войны. Именно поэтому мои исследования начались с изучения различных конструкций самолётов, чтобы найти пример для подражания. В этот список вошли P-51 Мустанг, Мессершмитт BF-109, P-40, Спитфайр, а также другие истребители второй мировой войны. Все эти самолёты были символами своего времени и максимально подходили для тех условий, в которых эксплуатировались.

      В результате долгой подготовительной работы и процесса изготовления самолёта я написал инструкцию, в которой подробно рассказал про все стороны конструирования и изготовления авиамодели. В инструкции можно найти информацию по основным шагам по строительству авиамодели, по трудностям и их преодолению. Также можно найти информацию по тому как работать с деревом, как выполнять работы по стеклопластику, и по другим аспектам искусства авиамоделизма. Надеюсь, что инструкция даст всю необходимую информацию, и будет служить путеводителем в мир авиамоделирования.

      Эта детальная инструкция начинается с момента выбора модели самолёта, потом рассматривается этап расчета авиамодели, определение веса и изготовление прототипа. Далее идут этапы, связанные с изготовлением отдельных частей модели: крылья, фюзеляж, оперение, моторный отсек. Не стал выкладывать фотографии каждого шага строительства, поскольку их много. Но зато подробно описал каждый этап изготовления и рад тому, что все желающие могут найти информацию, как продвинуться в деле изготовления своей авиамодели, а для меня это уже большая награда. Если у вас возникнут какие-то вопросы по технологии авиамоделирования, то буду рад ответить на них в комментариях после статьи.

      Шаг 1. Цель создания самолёта

      Первый шаг в создании самолёта всегда определяется целями, для которых будет использоваться самолёт. Примеры целей самолётов могут быть следующие:

      
      

      Авиамодель тренер для обучения полётам

      
      

      Авиамодель для акробатики

      
      

      Авиамодель для гонок

      
      

      Авиамодель для парения

      
      

      Моделирование реальных моделей

      Дополнительно также рассматривается размер модели, бюджет, сроки.
      В моём случае выбор пал на масштабную модель английского истребителя Спитфайр. После чего я нарисовал эскизы моего самолёта в произвольном масштабе со всеми его деталями.

      Шаг 2. Определение основных деталей самолёта

      
      

      Эскиз самолёта в боковой проекции

      
      

      Эскиз самолёта в виде сверху

      Я стал анализировать объём работы, и насколько детальной у меня будет модель. И вот, что у меня получилось.

      Уровень механизации крыльев:

      • Закрылки – плоскости управления внутренней секцией крыла, предназначенные для увеличения подъемной силы, создаваемой крыльями для координации траектории при взлёте и посадки
      • Элероны — поверхности управления наружной секцией крыльев для контроля крена
      • Руль высоты – управляющие плоскости горизонтального стабилизатора, используемые для управления тангажом
      • Горизонтальный стабилизатор – обеспечивает продольную устойчивость самолёту
      • Крылья сборные, состоят из лонжеронов и нервюр, на конце имеют законцовки

      Уровень проработки фюзеляжа:

      • Емкость и уровень разряда батареи
      • Капот мотора – покрытие моторной части самолёта сразу же за обтекателем
      • Жалюзи мотора – покрывают верхнюю часть фюзеляжа за капотом
      • Ферменные конструкции внутри фюзеляжа, которые создают поперечное сечение, как каркас на корабле
      • Руль направления – орган управления вертикальным стабилизатором для управления по курсу

      Также я решил сделать:

      • Хвостовое колеса – колесо, расположенное в хвостовой части самолёта, чтобы позволить ему маневрировать по земле. Обычно у радиоуправляемых самолётов это колесо привязано к хвосту.
      • Главное шасси – посадочное шасси, созданное для удержания веса самолётов на посадке
      • Обтекатель – носовая часть самолёта, которая одевается на карданный вал двигателя и пропеллера, чтобы придать носу обтекаемую форму

      Шаг 3. Технология изготовления

      
      

      Для изготовления используется такой материал, как стеклопластик, кевлар, либо стекловолокно. Позволяет делать очень легкие и прочные авиационные конструкции. Основной недостаток таких конструкции – это стоимость и время, требуемое для изготовления. Кроме того, эта технология требует специализированных инструментов и производственных процедур для создания форм и отливок деталей. Кроме того, такие материалы могут вызывать радиопомехи, которые могут поставить под вопросом использование даже 2,4 МГц передатчиков.

      
      

      Обработка дерева требует применение стандартного набора инструментов для создания летательного аппарата. Трудоемкость может быть снижена благодаря простоте и легкости работы с деревом. Кроме того, поскольку эта технология является широко распространенной, то и информации на её счет легкодоступна.

      
      

      Самолёт из пенопласта прочный и быстрый в постройке, однако, чаще всего самолёты тяжелее обычных аналогов, поскольку пена требует дополнительных усилений для того, чтобы противостоять летным нагрузкам.

      Шаг 4. Расчет размера

      Размер самолёта определяется несколькими критериями. Среди этих критериев есть технология изготовления, удобство транспортировки до места полётов, лётные характеристики (радиус полёта, ветроустойчивость), а также требования к посадочной площадке (вода, трава, газон и другие).

      С этого места начинается подбор подходящего размера самолёта исходя из известных размеров компонентов модели, таких как электронное оборудование. Это может быть трудно сделать, поскольку лучше всего классифицировать компоненты, а затем работать над общей концепцией самолёта. Например, вес крыла может быть приближенно определен через вес материала, который будет использоваться для изготовления лонжерона, затем прикидывается количество листов бальзы, необходимой для строительства нервюр и обшивки крыла. В дополнение к этому следует учитывать также другие части самолёта, например, переднюю кромку. Также лучше всего держать под рукой некоторые материалы для точного измерения веса.

      Шаг 5. Электроника

      Вот подробный список всего перечня оборудования, входящего в состав модели:

      • Передатчик — это контроллер, используемый пилотом для трансляции радиосигналов на приёмник самолёта.
      • Приёмник — это устройство, которое получает сигналы от передатчика и передаёт их на сервоприводы и другие устройства.
      • Регулятор оборотов мотора управляет потоком энергии, идущим к электрическому мотору (приводам осей).
      • Система питания приёмника и приводов уменьшает напряжение от батареи до безопасного уровня для приёмника и другого оборудования.
      • Батарея — это источник питания на самолёте, питающий энергией двигатель и другое оборудование.
      • Бортовой аккумулятор — батарея, установленная независимо от источника питания, используемого только для питания приёмника и сервоприводов. Аккумулятор повышает уровень безопасности, поскольку он работает независимо от системы питания, которая может выйти из строя.
      • Наиболее распространены на RC – моделях бесщёточные моторы. Эти моторы имеют улучшенную эффективность над коллекторными моторами, поскольку у них уменьшенное трение и увеличенное кпд.
        Старый тип моторов — это коллекторные двигатели, которые используются в основном в дешевых моделях начинающих авиамоделистов, малых размеров, таких как микро вертолёты.
      • Аналоговые сервоприводы дешевые и подходят для большинства случаев. Цифровые моторы имеют повышенную частоту кадров и могут обеспечить увеличенную скорость вращения, больший крутящий момент и точность. Однако, цена таких моторов находится в другом ценовом диапазоне, и требуется точно подбирать подходящую систему питания для установленного числа сервоприводов.

      Шаг 6. Определение веса

      
      

      Во-первых, начните перечислять компоненты, которые входят в вес самолёта, например, сервоприводы и приемники. Потом оцените полный вес самолёта, и разложите его по частям на вес крыла, хвоста, фюзеляжа, шасси и системы питания. На данном этапе будет видно, сколько потребуется питания для модели и какой у неё будет вес. Если вес самолёта окажется избыточным, то увеличится площадь крыла, а конструкцию самолёта нужно будет пересматривать. В дополнение на этом этапе нужно будет оценить, насколько быстро модель будет набирать взлетную скорость. Для этого используйте уравнение подъемной силы, приведенное на рисунке и в таблице, и подставьте в него значения аэродинамического коэффициента максимальное для вашего профиля, либо консервативное значение равное 1,1.

      Шаг 7. Расчет элементов питания

      Легкая и эффективная система питания лежит в основе любого самолёта. Для авиамодели с электрическим приводом лучшее решение – это бесщеточный мотор с литий-полимерным аккумулятором. Вот некоторые советы, которые я могу дать исходя из своего опыта.

      Шаг 8. Проверка конструкции

      
      

      Эскиз самолёта в боковой проекции

      
      

      Эскиз самолёта в виде сверху

      
      

      Эскиз самолёта в боковой проекции

      
      

      Эскиз самолёта в виде сверху

      Как только проектирование завершено, нужно проверить конструкцию. Для этого я сделал эскизы моей модели в масштабе 1:2. С помощью этого нового эскиза я сделал планерную версию своего самолёта из пенопластика. Изготовление прототипа началось с создания фюзеляжа в виде боковой проекции с рулем высоты. Затем в фюзеляже был вырезан паз под хвостовое оперение. Обратите внимание, что хвост установлен с отрицательным углом атаки, как и положено. Для стандартного исполнения самолёта с главным крылом впереди хвоста, это важно для устойчивости. Для того чтобы две части крыльев соединить вместе, я вклеил несколько частей провода в крыло и просунул его наполовину в противоположное крыло, а затем обвязал самолет упаковочной лентой и добавил кусок пластилина в носовую часть для баланса. Во время испытания модель показала себя хорошо, быстро выходила из сваливания и хорошо летала, поэтому я решил начать собирать полномасштабную модель.

      Руль высоты́ — аэродинамический орган управления самолёта, осуществляющий его вращение вокруг поперечной оси.

      Руль высоты представляет собой подвижную управляемую поверхность, отклонение которой в горизонтальном полёте вызывает изменение тангажа через изменение соответствующего момента [1] сил. В зависимости от аэродинамической схемы, руль высоты может быть установлен в различных местах самолёта.

      При компоновке самолёта согласно нормальной схеме, рули высоты — это элементы хвостового оперения, расположенные на задних кромках стабилизаторов. В большинстве сверхзвуковых самолётов функцию рулей высоты выполняют цельноповоротные стабилизаторы, которые не имеют сочленений и отклоняются целиком.

      Управление самолетом по тангажу выполняется в горизонтальном полёте пилотом посредством взятия штурвала на себя либо отдачи его от себя. Рули высоты при этом на нормальной аэродинамической схеме отклоняются соответственно вверх либо вниз. При этом у самолёта создаётся соответственно кабрирующий либо пикирующий момент [1] , а нос самолёта отклоняется соответственно вверх либо вниз.

      Руль высоты самолета — аэродинамический орган управления самолёта, осуществляющий его вращение вокруг поперечной оси.

      Руль высоты представляет из себя отклоняемую аэродинамическую поверхность, находящуюся в потоке воздуха, обтекающего летательный аппарат. Посредством отклонения руля высоты возникает аэродинамическая сила, которая порождает момент силы относительно центра тяжести самолета, а в следствии и изменение угла тангажа. В классической аэродинамической схеме руль высоты выполняется единым структурным элементом с горизонтальным стабилизатором (или просто стабилизатором). Существует несколько разновидностей размещения руля высоты, в зависимости от компоновки самолета.

      Руль высоты самолета на схеме

      
      

      Следует понимать, что при отклонении руля высоты прямого изменения высоты не происходит, происходит изменение угла тангажа летательного аппарата как следствие изменение угла атаки и уже после изменения (увеличения) подъемной силы крыла происходит изменении высоты. Но подъем самолета сопровождается падением скорости, которая не должна опускаться ниже минимальной скорости сваливания, иначе самолет может попасть в штопор, что во многих случаях приводит к крушению.
      При недостаточной скорости может произойти только изменение угла тангажа, без набора высоты.

      Читайте также:

        
      • Как сделать кабачки с картошкой
        
      • Как сделать огненную
        
      • Как сделать открывающийся квадрат
        
      • Как сделать твох в уба
        
      • Как сделать маркер в фл студио