Аеродинаміка літака боїнг 737 - система керування літаком
Управління літаком ділиться на основну і допоміжну.
Головне управління складається з штурвалу і педалей, механічно з'єднаних з кермом висоти, кермом напрямку й елеронами.
До допоміжного управління відноситься механізація крила і переставной стабілізатор.
Кермові поверхні основного управління відхиляються гідроприводами, роботу яких забезпечують дві незалежні гідросистеми А і В. Кожна з них забезпечує нормальну роботу основного управління. Кермові приводи включені в проводку управління по незворотною схемою, т. Е. Аеродинамічні навантаження від рульових поверхонь не передаються на органи управління. Зусилля на штурвали і педалях формують завантажувальні механізми.
При відмові обох гідросистем кермо висоти і елерони керуються пілотами вручну, а кермо напряму управляється за допомогою резервної гідросистеми.
поперечний управління
Поперечний управління здійснюється елеронами і відхилюваними в польоті інтерцепторами.
При наявності гідропітанія на рульових приводах елеронів поперечне управління працює наступним чином:
- переміщення штурвальних коліс штурвалів по тросової проводки передається на рульові приводи елеронів і далі на елерони;
- крім елеронів, кермові приводи елеронів переміщують пружинну тягу, пов'язану з системою управління інтерцепторами і таким чином приводять її в рух;
- рух пружинного тяги передається на пристрій зміни передавального коефіцієнта. Тут керуючий вплив зменшується в залежності від величини відхилення рукоятки управління інтерцепторами. Чим більше відхилені інтерцептори в режимі повітряних гальм, тим менше коефіцієнт передачі переміщення штурвалів по крену;
- далі переміщення передається на механізм управління інтерцепторами, де воно підсумовується з переміщенням рукоятки управління інтерцепторами. На крилі з піднятим елеронів інтерцептори піднімають, а на іншому крилі - приспускаються. Таким чином, одночасно виконуються функції повітряного гальма і поперечного управління. Інтерцептори включаються в роботу при повороті штурвального колеса більше 10 градусів;
- також, разом з усією системою, рухається тросова проводка від пристрою зміни передавального коефіцієнта до пристрою зачеплення механізму зв'язку штурвалів.
Пристрій зачеплення з'єднує правий штурвал з тросової проводкою управління інтерцепторами при неузгодженості більше 12 градусів.
При відсутності гідропітанія на рульових приводах елеронів, вони будуть відхилятися пілотами вручну, а при повороті штурвала на кут більше 12 градусів буде приводитися в рух тросова проводка системи управління інтерцепторами. Якщо при цьому кермові машини інтерцепторів працюватимуть, то інтерцептори працюватимуть в допомогу елерони.
Ця ж схема дозволяє другому пілотові управляти інтерцепторами по крену при заклиненому штурвала командира або тросової проводки елеронів. При цьому йому необхідно докласти зусилля близько 80-120 фунтів, щоб подолати зусилля попереднього затягування пружини в механізмі зв'язку штурвалів, відхилити штурвал більше 12 градусів і тоді вступлять в роботу інтерцептори.
При заклиненому правого штурвала або тросової проводки інтерцепторів командир має можливість управляти елеронами, долаючи зусилля пружини в механізмі зв'язку штурвалів.
Рульовий привід елеронів з'єднаний тросової проводкою з лівої штурвальної колонкою через завантажувальний механізм. Цей пристрій імітує аеродинамічну навантаження на елеронах, при працюючому рульовому приводі, а також зміщує положення нульових зусиль. Користуватися механізмом триммерного ефекту елеронів можна тільки при відключеному автопілоті, оскільки автопілот управляє рульовим приводом безпосередньо, і буде пересилювати будь-які переміщення завантажувального механізму. Зате в момент відключення автопілота ці зусилля відразу ж передадуться на проводку управління, що призведе до несподіваних крен літака. Для зменшення ймовірності ненавмисного тріммірованія елеронів, встановлено два перемикача. При цьому тріммірованіе відбудеться тільки при натисканні на обидва перемикача одночасно.
Для зменшення зусиль при ручному управлінні елерони мають кінематичні сервокомпенсатор і балансувальні панелі.
Сервокомпенсатор кинематически пов'язані з елеронами і відхиляються в протилежну відхиленню елерона сторону. Це зменшує шарнірний момент елерона і зусилля на штурвали.
Балансувальні панелі являють собою панелі з'єднують передню кромку елерона з заднім лонжероном крила за допомогою шарнірних з'єднань. При відхиленні елерона, наприклад, вниз - на нижній поверхні крила в зоні елерона виникає зона підвищеного тиску, а на верхній - розрідження. Цей перепад тиску поширюється в зону між передньою кромкою елерона і крилом і, впливаючи на балансуючу панель, зменшує шарнірний момент елерона.
При відсутності гідропітанія рульовий привід працює як жорстка тяга. Механізм триммерного ефекту реального зменшення зусиль не забезпечує. Трімміровать зусилля на рульовій колонці можна за допомогою керма напряму або, в крайньому випадку, разнотягом двигунів.
Управління по тангажу
Поверхнями, поздовжнього керування є: кермо висоти, забезпечений гідравлічним рульовим приводом, і стабілізатор, забезпечений електричним приводом. Штурвали пілотів пов'язані з гідравлічними приводами керма висоти за допомогою тросової проводки. Крім цього, на вхід гідроприводів впливає автопілот і система тріммірованія по числу М.
Нормальне управління стабілізатором здійснюється від перемикачів на штурвалах або автопілотом. Резервне управління стабілізатором - механічне за допомогою колеса управління на центральному пульті управління.
Дві половини керма висоти механічно з'єднані між собою за допомогою труби. Гідроприводи керма висоти харчуються від гідросистем А і В. подачею гідрожідкості до приводів керують перемикачі в кабіні пілотів.
Однією працює гідросистеми досить для нормальної роботи керма висоти. У разі відмови обох гідросистем кермо висоти відхиляється вручну від будь-якого з штурвалів. Для зменшення шарнірного моменту кермо висоти оснащений двома аеродинамічними сервокомпенсатор і шістьма балансувальними панелями.
Наявність балансувальних панелей призводить до необхідності установки стабілізатора повністю на пікірування перед обливом противообледенительной рідиною. Така установка запобігає потраплянню сльоти та нанесення рідини в вентиляційні отвори балансувальних панелей.
Шарнірний момент керма висоти при працюючому гідроприводі на штурвал не передається, а зусилля на штурвали створюються за допомогою пружини механізму триммерного ефекту на який, в свою чергу, передаються зусилля від гідравлічного імітатора аеродинамічного навантаження.
Механізм триммерного ефекту
При відхиленні штурвала повертається центрирующий кулачок і підпружинений ролик виходить зі своєї «ямки» на бічну поверхню кулачка. Прагнучи під дією пружини повернутися назад, він створює зусилля в повідку управління, що перешкоджає відхиленню штурвала. Крім пружини на ролик впливає виконавчий механізм імітатора аеродинамічного навантаження. Чим більше швидкість, тим сильніше ролик буде притискатися до кулачка, що буде імітувати зростання швидкісного напору.
Особливістю двохпоршневими циліндра є те, що він впливає на feel and centering unit максимальним з двох командних тисків. Це легко зрозуміти по малюнку, оскільки між поршнями тиску немає, і циліндр буде перебувати в намальованому стані тільки при однакових командних тисках. Якщо ж одне з тисків побільшає, то циліндр зміститься в бік більшого тиску, поки один з поршнів не впреться в механічну перешкоду, виключивши, таким чином, циліндр з меншим тиском з роботи.
Імітатор аеродинамічного навантаження
На вхід elevator feel computer надходить швидкість польоту і положення стабілізатора.
Під дією різниці повного і статичного тисків мембрана прогинається вниз, зміщуючи золотник командного тиску. Чим більше швидкість, тим більше командне тиск.
Зміна положення стабілізатора передається на кулачок стабілізатора, який через пружину впливає на золотник командного тиску. Чим більше стабілізатор відхилений на кабрування, тим менше командне тиск.
Запобіжний клапан спрацьовує при надлишковому командному тиску.
Таким чином гідравлічний тиск з гідросистем А і В перетвориться в відповідне командне тиск, що впливає на feel and centering unit.
Якщо різниця в командних тисках стає більш допустимої, пілотам видається сигнал FEEL DIFF PRESS, при прибраних закрилках. Ця ситуація можлива при відмові однієї з гідросистем або однієї з гілок приймачів повітряного тиску. Ніяких дій з боку екіпажу не потрібно оскільки система продовжує нормально функціонувати.
Система поліпшення стійкості по швидкості
Дана система є вбудованою функцією цифрової системи керування літаком. Система MACH TRIM забезпечує стійкість по швидкості при числі М більше 0,615. При збільшенні числа М електромеханізм MACH TRIM ACTUATOR зміщує нейтраль механізму триммерного ефекту і кермо висоти автоматично відхиляється на кабрування, компенсуючи пікіруючий момент від зсуву аеродинамічного фокуса вперед. При цьому на штурвал ніякі переміщення не передаються. Підключення та відключення системи відбувається автоматично у функції числа М.
Система отримує число М від Air Data Computer. Система двухканальная. При відмові одного каналу відображається MACH TRIM FAIL при натисканні Master Caution і гасне після Reset. При подвійному відмову система не працює і сигнал НЕ гаситься, необхідно витримувати число М не більше 0.74.
Стабілізатор управляється електродвигунами тріммірованія: ручного і автопілота, а також механічно, за допомогою колеса управління. На випадок заклинювання електродвигуна передбачена муфта, яка роз'єднує трансмісію від електродвигунів при додатку зусиль до колеса управління.
Управління електродвигуном ручного тріммірованія виконується від натискних перемикачів на штурвалах пілотів, при цьому при випущених закрилках стабілізатор перекладається з більшою швидкістю, ніж при прибраних. Натискання цих перемикачів призводить до відключення автопілота.
Система поліпшення стійкості по швидкості
Дана система є вбудованою функцією цифрової системи керування літаком. Система управляє стабілізатором за допомогою сервоприводу автопілота для забезпечення стійкості по швидкості. Її спрацьовування можливо незабаром після зльоту або при виході на друге коло. Умовами, що сприяють спрацьовування, є мала вага, задня центрування і високий режим роботи двигунів.
Система поліпшення стійкості по швидкості працює на швидкостях 90 - 250 вузлів. Якщо комп'ютер вловлює зміна швидкості, то система автоматично включається при відключеному автопілоті, випущених закрилках, оборотах двигунів N1 більше 60%. При цьому повинно пройти більше 5 секунд після попереднього ручного тріммірованія і не менше 10 секунд після відриву від ЗПС.
Принцип роботи полягає в перекладанні стабілізатора в залежності від зміни швидкості літака, таким чином, щоб при розгоні літак мав тенденцію до задиранням носа і навпаки. Крім змін швидкості комп'ютер враховує обороти двигунів, вертикальну швидкість і наближення до звалювання.
Чим вище режим двигунів, тим швидше почне спрацьовувати система. Чим більше вертикальна швидкість набору висоти, тим більше стабілізатор відпрацьовує на пікірування. При наближенні до кутів звалювання система автоматично відключається.
Система двухканальная. При відмові одного каналу політ дозволяється. При подвійному відмову вилітати не можна. Якщо подвійний відмову стався в польоті, QRH не вимагає ніяких дій, але логічно було б підвищити контроль за швидкістю на етапах заходу на посадку і відходу на друге коло.
шляхове управління
Шляхове керування літаком забезпечується кермом напрямку. На кермі відсутня сервокомпенсатор. Відхилення керма забезпечується за допомогою одного головного рульового приводу і резервного рульового приводу. Головний рульовий привід працює від гідросистем А і В, а резервний від третьої гідросистеми. Робота будь-якої з трьох гідросистем повністю забезпечує колійне управління.
Тріммірованіе керма напряму за допомогою ручки на центральному пульті здійснюється зміщенням нейтралі механізму триммерного ефекту.
На літаках серії 300-500 проводилася модифікація схеми керування кермом напрямку. RSEP -Rudder System Enhancement Program.
Зовнішня ознака виконання даної модифікації - додаткове табло «STBY RUD ON» в лівому верхньому кутку панелі FLIGHT CONTROL.
Шляхове управління здійснюється педалями. Їх переміщення передається тросової проводкою на трубу, яка, обертаючись, переміщає тяги управління головного і резервного рульових приводів. До цієї ж трубі прикріплений механізм триммерного ефекту.
механізація крила
Механізація крила і кермові поверхні
Механізація крила складається з механізації передньої кромки, закрилків і інтерцепторів.
Механізація передньої кромки складається з 4-х секційних відхиляються предкрилков Крюгера і 6-ти секційних висувних щілинних предкрилков. За дві секції предкрилков Крюгера розташовані між фюзеляжем і мотогондолой і по 3 секції висувних предкрилков на частини передньої кромки крила. Предкрилки Крюгера відхиляються поворотом частини передньої кромки вперед-вниз і не мають проміжних положень в процесі випуску.
Висувні предкрилки випускаються переміщенням частини передньої кромки вперед з утворенням щілини і мають два фіксованих випущених положення і.
Закрилки 4-х секційні щілинні. Мають фіксовані кути випуску 1, 2, 5, 10, 15, 25. 30 і 40 градусів.
Інтерцептори 10-ти секційні. З них 6 секцій відхиляються тільки на землі для зменшення довжини пробігу або перерваного зльоту. Чотири секції використовуються весь час для управління по крену і корекції траєкторії польоту.
Предкрилки і закрилки при випуску значно збільшують підйомну силу крила за рахунок збільшення довжини хорди і кривизни профілю, таким чином, зменшуючи швидкість заходу на посадку і збільшуючи маневрені можливості літака. Випуск закрилків до 15 ° збільшує підйомну силу при відносно малому збільшенні опору, при подальшому випуску закрилків опір зростає значно швидше зростання підйомної сили.
Система автоматичного довипуску висувних предкрилков покращує характеристики літака на великих кутах атаки на злеті й заході на посадку. При відхилених закрилках на кут 1 - 5 градусів висувні предкрилки знаходяться в проміжному положенні. Коли кут атаки крила наближається до звалювання, висувні предкрилки автоматично довипускаются повністю перш, ніж спрацює попереджає тряска штурвала. Після зменшення кута атаки предкрилки повертаються в початкове положення.