1.4. Конструктивні особливості бустерних систем керування польотом ла
Система бустерного керування складається із джерела енергії, розподільного пристрою, виконуючого механізму і зворотного зв’язку, що передає сигнал з виходу виконуючого механізму на вхід розподільного пристрою (рис. 19).
Рис. 19. Схема бустерної системи керування.
Три останніх елементи виконуються у вигляді єдиного агрегату, який називається бустером і включається в проводку керування літака між командним важелем і рульовою поверхнею.
В якості енергетичної системи зазвичай використовується гідросистема з постійним робочим тиском Po. Тому іноді бустер називають гідропідсилювачем.
1. Основні елементи бустера
Бустер складається із розподільного пристрою, виконуючого механізму і елементів зворотного зв´язку.
Розподільний пристрій представляє собою трьохпозиційний чотирьохходовий циліндричний або плоский золотниковий механізм з додатнім перекриттям C (рис. 20).
Рис. 20. Розподільний пристрій бустера з циліндричним золотником.
Плунжер золотника 1 через проводку керування переміщається командним важелем льотчика вліво чи вправо і відкриває робочі вікна 5 в гільзі 2 (1-а чи 2-а позиції золотника діаметром dз). Через одне вікно 5 рідина із напірної магістралі 3 подається до виконуючого механізму, а через друге вікно – рідина від виконуючого механізму йде на злив. При переміщенні золотника в іншу сторону рух рідини у вікнах 5 змінюється на зворотній. Це забезпечує рух виконуючого механізму в обидва боки.
При нейтральному положенні золотника (3-я позиція) робочі вікна 5 перекриваються робочими поясками 4 золотника, забезпечуючи фіксацію виконуючого механізму і керма в заданому положенні. Надійна робота розподільного пристрою буде забезпечена в тому випадку, якщо в нейтральному положенні золотника його поясок 4 шириною S перекриє робоче вікно гільзи 5, ширина якого b, з додатнім перекриттям С.
Останнім часом ширшого застосування знаходять золотники плоскі, які відрізняються простотою виготовлення і великою надійністю в роботі в порівнянні з золотниками циліндричними (рис. 21).
Рис. 21. Плоский золотник бустера.
Такий золотник складається із опорної плити (I), плоского золотника (II), притискної плити (III) і пружин (IV), що притискають золотник до опорної плити. Опорна плита нерухома і має п’ять каналів: 1 – напірна магістраль; 2 і 4 – магістралі до виконуючого механізму; 3 і 5 – зливні магістралі.
Рухомий плоский золотник за допомогою тяги (V) переміщається льотчиком (або приводом автоматичної системи керування), відкриваючи робочі вікна 2 і 4. Рідина із напірної магістралі 1 направляється в одну із робочих порожнин виконуючого механізму, а друга його порожнина з’єднується зі зливом, що забезпечує переміщення штока виконуючого механізму в ту чи іншу сторони. При нейтральному положенні золотника забезпечується фіксація виконуючого механізму в заданому положенні. Робочі вікна 1 (2 і 4) зазвичай мають прямокутний переріз, що забезпечує отримання лінійної залежності витрати рідини по переміщенню золотника.
Виконуючий механізм виготовляється у вигляді силового гідроциліндра 1, всередині якого переміщається шток 2–4, з поршнем 3 (рис. 22).
Рис. 22. Виконуючий механізм бустера з хибним штоком.
Рідина під робочим тиском від золотникового розподільного пристрою подається в ліву або праву робочі порожнини циліндра і переміщає шток в ту чи іншу сторону. Протилежна порожнина в цей час з’єднується зі зливом. Робочий шток 2 з’єднується безпосередньо або через проводку керування з кермом. Хибний шток 4 забезпечує рівність робочих площ поршня з обох його сторін, що дає рівні зусилля і швидкості руху штока в лівий і в правий бік. Можливі й інші варіанти конструктивного виготовлення виконуючого механізму, наприклад диференціальні силові циліндри без хибного штока.
Елементи зворотного зв’язку бустера забезпечує отримання стежачої системи, при якій кермо строго стежить за переміщеннями командного важеля льотчика, витримуючи потрібний коефіцієнт передачі по переміщенням. Для отримання стежачої системи зворотний зв’язок повинен бути негативним і жорстким.
Негативність зворотного зв’язку означає те, що при русі штока виконуючого механізму повинно відбуватися закриття робочих вікон в золотниковому розподільному пристрої. Жорсткість зворотного зв’язку забезпечує лінійну пропорційність закриття вікон по переміщенню виконуючого механізму.
Найпростіший спосіб отримання зворотного зв’язку забезпечується закріпленням гільзи золотникового розподільного пристрою на штоке (рис. 23, а), всередині якого прокладені канали від робочих вікон до робочих порожнин силового циліндра. Іноді гільза золотника розміщається всередині штока (рис. 23, б).
Рис. 23. Реалізація зворотного зв’язку в бустері.
Управляюча тяга від льотчика підходить до золотника в точці 1. Переміщення управляючої тяги (вправо або вліво) викликають рух золотника, який відкриває робочі вікна розподільного пристрою, робочий тиск Р діє на поршень штока і викликає переміщення штока виконуючого механізму разом із гільзою, і керма вправо або вліво.
Шток з певним відставанням рухається в ту ж сторону, що і золотник. В кінці руху, коли золотник зупиняється, відбувається повне закриття робочих вікон і фіксація штока в новому положенні. Переміщення штока копіює переміщення золотника, що і забезпечує стеження керма за командним важелем.
Більш досконалий спосіб створення зворотного зв’язку забезпечується установкою на вході в бустер диференціальної качалки зворотного зв’язку (рис. 24).
Рис. 24. Бустер з диференціальною качалкою зворотного зв’язку.
В цьому випадку (рис. 24, а) переміщення управляючої тяги 1 повертає диференціальну качалку відносно точки 2 і рухає золотник розподільного пристрою, який переміщається на величину більшу, ніж переміщення тяги, що прискорює відкриття вікон і прискорює рух штока, тобто підвищує швидкодію бустера. В кінці руху точка 1 зупиняється і диференціальна качалка повертається в зворотну сторону до вертикального її положення і золотник закриває робочі вікна. При цьому закриття робочих вікон відбувається за рахунок зустрічного руху золотника і гільзи – тобто прискорено. Це також підвищує швидкодію бустера.
Диференціальна качалка може сповільнювати роботу золотникового розподільного пристрою. Таке сповільнювання може використовуватись для усунення автоколивань бустера. Сповільнена робота золотникового механізму можлива в тому випадку, коли плече l1 менше плеча l2 (рис. 24, б).