Система дистанционного управления СДУ-10МК (самолет СУ-30МК) / Хабр
Прочитав статью Цифровые самолеты, решил написать свой небольшой обзор отечественной разработки — Системы дистанционного управления СДУ-10МК.
С 2007 по 2009 гг я работал на приборостроительном предприятии (Элара, Чебоксары) ведущим инженером по этому изделию. Пишу в большей степени по памяти, так как в данный момент работаю в другом месте и доступа к технической документации не имею. Остался лишь конспект. Изделие не секретное.
СДУ-10МК (СДУ-10МК сер. 2) — 4-х кратно дублированная аналого-цифровая система управления самолетом в продольном, поперечном и путевом каналах. Система заменяет механическую проводку управления. Эта система устанавливается на самолеты СУ-30МК… (В основном для ВВС Индии)
Состав изделия
- 2 сдвоенных блока питания. Энергоснабжение СДУ осуществляется от двух независимых источников постоянного тока с номиналом напряжения 27В, работающих в буфере с аккумуляторными батареями, и двух независимых источников переменного трёхфазного тока напряжением 115В частотой 400Гц.
Выдерживает кратковременные скачки напряжения по постоянному току до 50 вольт. СДУ — жизнеобеспечивающая система. Самолет просто упадет если СДУ откажет - Вычислители. Объединены в несколько блоков и шкаф. В общей сложности, состоят из 60 модулей (читай — печатных плат). Производят обработку сигналов от датчиков и выдают исполнительные сигналы на рулевые машины. Вычислители работают одновременно и формируют средние результирующие сигналы. Система продолжает работать при двух независимых отказах в разных каналах вычислителей. То есть при отказе в одном из вычислителей его выходные сигналы начинают отличаться от сигналов других вычислителей. При превышении (принижении) заданного порога, вычислитель отключается и выдается сигнал в речевой информатор и на пульт управления. Его можно попробовать перезапустить с пульта управления. При нескольких отказах сигналы сравнивать становится не с чем и система переходит в режим жесткой связи (В этом режиме управлять истребителем практически невозможно, так как он имеет несбалансированную аэродинамическую схему и его постоянно уводит).
- Датчики. Преобразуют различные физические параметры полета в электрические сигналы. Датчики в СДУ полностью независимы от других систем. То есть, например, у навигационного комплекса (ПНК) и у СДУ есть аналогичные по функционалу датчики. Все датчики 4-х кратно дублированы. СДУ «снимает» следующие параметры полета:
— Давление статическое и динамическое (ДАД, ДДД — датчик абсолютного давления, датчик дифференциального давления) для измерения скорости и высоты полета. Эти параметры необходимо знать, так как на разных высотах разная плотность воздуха, а на разных скоростях разное сопротивление
— Угловые скорости (ДУС, БДГ — датчик угловых скоростей, блок датчиков гироскопических). Требуется для определения угловой скорости вращения вокруг своих осей. СДУ моментально возвращает самолет в исходное положение при любых отклонениях планера
— Положение ручки управления и педали (ДПР — датчик положения резервированный). Эти датчики преобразуют в электрический сигнал положение ручки управления в двух плоскостях (крен, тангаж) и педали (курс) - Пульты. ПП, ПУ — пульт проверки, пульт управления. Предназначены для выполнения проверки работоспособности СДУ и управления СДУ во время работы а также для контроля работоспособности и перезапуска системы во время полета
- Рулевые машины. Предназначены для преобразования электрических сигналов СДУ в механические. Механические сигналы предварительно усиливаются гидравлическими машинами которые в состав СДУ не входят
Выдерживает кратковременные скачки напряжения по постоянному току до 50 вольт. СДУ — жизнеобеспечивающая система. Самолет просто упадет если СДУ откажет
Эти датчики преобразуют в электрический сигнал положение ручки управления в двух плоскостях (крен, тангаж) и педали (курс)Режимы работы
СДУ работает в нескольких режимах: взлет-посадка, полет, дозаправка. Режимы отличаются в основном передаточными коэффициентами и функционированием отдельных отклоняемых поверхностей. Например, в режиме «дозаправка» самолет движется намного плавнее, чем в режиме «полет». Во время полета система постоянно анализирует положение самолета в пространстве, скорость и направление полета и управляет флаперонами, носками, передним горизонтальным оперением, рулями направления и высоты а также углом отклонения сопел в вертикальной плоскости.
В системе имеются ограничители предельных режимов не позволяющие летчику вывести самолет за пределы его возможностей. При приближении к предельным режимам ручка летчика начинает мощно дрожать, так, словно самолет сейчас развалится, хотя на самом деле это имитация.
Технологии производства и контроль качества
Система выполнена полностью на отечественной элементной базе. Предприятие-изготовитель имеет собственные механические цеха, цех по производству печатных плат, цех микроэлектроники. Система не герметичная. Все печатные платы имеют влагозащитное покрытие в виде 3-х слоев лака. Особо чувствительные платы покрывают компаундом. Несущие конструкции изготавливаются на станках с ЧПУ.
Качество контролируется на всех этапах производства самими цехами, ОТК и военным представительством. Протокол испытаний изделия соизмерим с 96 листовым журналом. После изготовления систему испытывают примерно 2 недели.
Остальное
Система проходит жесточайшие испытания, и по-моему, это самое живучее электронное изделие на самолете.
На данный момент разработаны более современные цифровые аналоги (например, КСУ-35), но СДУ-10МК по-прежнему производится и успешно применяется.
На 3 рисунке — Блок питания БП-58 из состава СДУ-10У, С (СУ-27) после испытаний на пониженной температуре. Это более старая система которая тоже до сих пор выпускается.
PS Перенес в научно-популярное. Спасибо!
Исследования ЦАГИ способствуют совершенствованию системы управления самолета МС -21 — Новости — Пресс-центр
Версия для печати
27 Августа 2020
На пилотажном стенде ПСМС ЦАГИ — ведущий летчик-испытатель КБ им. А.С. Яковлева, Герой России О.О. Кононенко.
В рамках программы сертификации самолета МС-21-300 параллельно с летными испытаниями опытных машин проводятся стендовые испытания планеров, агрегатов и систем воздушного судна в Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора Н.
Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).
На пилотажном стенде ПСМС ЦАГИ завершен очередной этап исследований комплексной системы управления (КСУ) самолета МС-21-300. В ходе исследований отработаны алгоритмы КСУ, не допускающие попадание воздушного судна в сложные полетные ситуации. За функцию предотвращения сложных ситуаций отвечает подсистему КСУ — «ограничители предельных режимов».
На стенде были отработаны ограничители, исключающие превышение угла атаки и перегрузки при маневрировании. Также были отработаны ограничители предельных режимов, исключающие превышение скорости и числа Маха при экстренном снижении, касание взлетно-посадочной полосы хвостовой частью на взлете самолета, касание полосы мотогондолой или крылом при ошибках пилотирования на взлете и посадке.
Также летчики — испытатели корпорации «Иркут», ГосНИИ ГА и ЛИИ им. Громова тестировали в стендовых условиях ручное управление самолетом МС-21-300 в сложных режимах. Предварительная отработка программы летных испытаний на стенде, по оценкам летчиков, повышает безопасность и эффективность испытательных полетов.
«В содружестве с конструкторами, инженерами и летчиками корпорации „Иркут“ специалисты ЦАГИ создают высокоэффективную комплексную систему управления самолета МС-21, которая обеспечит высокий уровень безопасности полета. Система ограничителей предельных режимов по выполняемым функциям и перечню учитываемых параметров существенно превосходит самолеты предыдущего поколения», — пояснил главный научный сотрудник отделения динамики полета и систем управления ФГУП «ЦАГИ» Юрий Шелюхин.
Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») основан 1 декабря 1918 года. Сегодня ЦАГИ — крупнейший государственный научный центр авиационной и ракетно-космической отрасли Российской Федерации, где успешно решаются сложнейшие задачи фундаментального и прикладного характера в областях аэро- и гидродинамики, аэроакустики, динамики полета и прочности конструкций летательных аппаратов, а также промышленной аэродинамики. Институт обладает уникальной экспериментальной базой, отвечающей самым высоким международным требованиям.
ЦАГИ осуществляет государственную экспертизу всех летательных аппаратов, разрабатываемых в российских КБ, и дает окончательное заключение о возможности и безопасности первого полета. ЦАГИ принимает участие в формировании государственных программ развития авиационной техники, а также в создании норм летной годности и регламентирующих государственных документов.
Национальный исследовательский центр «Институт им. Н.Е. Жуковского» создан в соответствии с Федеральным законом № 326-ФЗ от 4 ноября 2014 года для организации и выполнения научно-исследовательских работ, разработки новых технологий по приоритетным направлениям развития авиационной техники, ускоренного внедрения в производство научных разработок и использования научных достижений в интересах отечественной экономики. В состав центра входят Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ), Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем (ГосНИИАС), Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.
А. Чаплыгина (СибНИА) и Государственный казенный научно-испытательный полигон авиационных систем (ГкНИПАС).
Пресс-служба ЦАГИ
(495) 556-40-32
(495) 556-40-38
[email protected]
Вернуться к списку
Подписка
Как работает пропеллер постоянной скорости
Arpingstone
Что это за синяя ручка рядом с дроссельной заслонкой? Это управление пропеллером, и когда вы летите на самолете с пропеллером с постоянной скоростью, это дает вам возможность выбрать скорость пропеллера и двигателя для любой ситуации. Но в чем выгода и как все это работает?
Cessna
Пропеллеры постоянной скорости работают за счет изменения шага лопастей пропеллера. Чем больше угол наклона лопасти, тем больше подъемная сила (тяга). В то же время для вращения винта требуется больший крутящий момент, и двигатель замедляется. При уменьшении угла наклона лопастей происходит обратное: требуемый крутящий момент уменьшается, а скорость двигателя увеличивается.
Почему скорость называется постоянной?
Во-первых, пропеллер не всегда работает с одинаковой скоростью. Это просто означает, что вы можете выбрать нужный RPM для данной ситуации.
Взлет? Вам понадобятся высокие обороты для максимальной взлетной мощности. Круиз? Вы можете уменьшить число оборотов в минуту, увеличив угол наклона лопастей, что сделает ваш двигатель более экономичным.
Жирный метод
Жирный метод
Как вы двигаете пропеллер?
Шаг лопастей винта изменяется гидравлически с использованием моторного масла. Правильно, то же самое масло, которое проходит через ваши цилиндры, охлаждая и смазывая их, используется для изменения шага лопастей вашего пропеллера. Через секунду мы узнаем, как масло меняет угол наклона лезвия.
Boldmethod
На задней стороне втулки гребного винта также есть пружина, которая помогает гребному винту вернуться в положение малого шага/высоких оборотов, к которому мы также вернемся чуть позже.
На большинстве одномоторных самолетов установлены упоры, чтобы лопасть не могла двигаться слишком сильно в любом направлении, и это хорошо, потому что у вас могут возникнуть серьезные проблемы, если вы полностью сплющите или сплющите винт на своем одномоторный самолет.
Губернатор (не тот, кто отвечает за ваш родной штат)
К настоящему времени вы понимаете, что в кабине есть синий рычаг винта, который позволяет вам регулировать шаг винта и скорость двигателя, но под капотом есть еще немного волшебства, благодаря которому все это происходит.
Компонент, отвечающий за все это, называется регулятором. Регулятор перемещает масло вперед и назад через ступицу гребного винта, чтобы убедиться, что гребной винт имеет нужный шаг и скорость.
В губернаторе есть несколько частей, благодаря которым все происходит. Давайте посмотрим, что они все делают:
Жирный метод
Рычаг управления регулятором
Рычаг управления регулятором крепится к синему рычагу управления винтом в кабине с помощью тросов или рычагов.
Когда вы перемещаете рычаг винта вперед или назад, рычаг управления также перемещается. Вал с резьбой
Резьбовой вал соединен с рычагом управления регулятором. Он очень похож на болт, и работает он так же. Когда вы поворачиваете его влево, он движется вверх, а когда вы поворачиваете его вправо, он движется вниз. (Правша крепкий, левша слабый!)
Спидерная пружина
Пружина спидера находится между резьбовым валом и маховиками. Когда резьбовой вал движется вниз, пружина сжимается (ее натяжение увеличивается) и с силой давит на грузики, заставляя их «проваливаться» внутрь. Когда резьбовой вал движется вверх, происходит обратное.
Грузики
Г-образные грузики, которые вращаются по кругу, соединены с двигателем через шестерни. Они также связаны с пилотным клапаном, который перемещается вверх и вниз. При увеличении оборотов двигателя грузики вращаются быстрее и вылетают за счет центробежной силы, поднимая пилотный клапан вверх.
Когда двигатель замедляется, грузы падают под давлением пружины спидера, опуская пилотный клапан.
Пилотный клапан
Управляющий клапан, о котором мы упоминали, соединен с грузиками, который перемещается вверх и вниз с помощью грузиков, позволяя маслу течь в ступицу гребного винта или из нее. Мы доберемся до того, как именно это происходит всего за секунду.
Шестеренчатый насос регулятора
Последней важной частью регулятора является шестеренчатый насос. Насос повышает давление масла перед тем, как оно выйдет из регулятора во втулку гребного винта. Благодаря повышенному давлению вы получаете лучшую и более быструю реакцию винта при перемещении рычага вперед и назад в кабине.
Так как же использовать винт постоянной скорости в полете?
В большинстве случаев вы взлетаете и приземляетесь с полным передним винтом, что означает, что ваш пропеллер находится в плоском положении с малым шагом и высокими оборотами. Наличие опоры в таком положении дает вам большую взлетную мощность.
Но как только вы оторветесь от земли и приблизитесь к своей крейсерской высоте, вы захотите начать тянуть рычаг винта назад.
Boldmethod
В приведенной выше анимации каждый шаг выполняется отдельно, чтобы вы могли более четко видеть, что происходит. Но на самом деле, когда вы начинаете тянуть рычаг винта назад, обороты винта и двигателя начинают меняться почти мгновенно.
Потянув рычаг винта назад, вы настраиваетесь на винт, чтобы получить больший «кусок» воздуха. На самом деле происходит то, что вы увеличиваете угол атаки винта и, в свою очередь, увеличиваете крутящий момент, необходимый двигателю для поворота винта.
При таком увеличении крутящего момента двигатель замедляется, что хорошо в крейсерском полете. Это означает, что ваш двигатель вращается не так быстро, расход топлива увеличивается, а детали двигателя изнашиваются не так быстро. Думайте об этом как о переключении на более высокую передачу на своем велосипеде.
Вам нужно немного сильнее давить ногами, но вам не нужно крутить педали почти так же быстро.
Перемещение рычага винта вперед
Когда вы заходите на посадку, вы обычно переводите рычаг винта полностью вперед.
Жирный метод
Перемещая рычаг вперед, вы даете себе больше «мгновенной» мощности, потому что двигателю не нужно так сильно работать, чтобы повернуть винт. Это полезно, если вам нужно уйти на второй круг.
Что происходит, когда вы начинаете подниматься или спускаться?
После того, как вы установите обороты двигателя с помощью рычага винта, регулятор сделает все возможное, чтобы поддерживать эти обороты. Но что происходит, когда вы начинаете подниматься и спускаться?
Пониженная скорость
Сначала рассмотрим подъем. Если вы не трогаете органы управления двигателем, а поднимаете самолет вверх, вашему двигателю придется работать больше, и он начнет замедляться. Это ситуация называется пониженная скорость .
Как только это произойдет, маховики начнут падать внутрь, потому что они тоже замедляются. Когда это происходит, пилотный клапан опускается, и масло вытекает из втулки гребного винта, уменьшая шаг лопастей.
Жирныйметод
Как только шаг лопастей уменьшится, двигатель снова сможет набрать обороты и возобновит нормальные обороты.
Превышение скорости
Когда вы опускаете самолет, губернатор снова берет на себя управление. При уменьшении тангажа и не касании органов управления двигателем двигатель начнет набирать обороты, а грузики будут лететь наружу из-за центробежной силы. Как только это произойдет, пилотный клапан поднимется, масло потечет в ступицу винта, а шаг лопастей увеличится, замедляя двигатель до заданной скорости.
Boldmethod
Что произойдет, если вы потеряете моторное масло?
Пропеллеры большинства одномоторных самолетов спроектированы так, чтобы «проваливаться вперед», что означает, что если у вас закончится моторное масло, пропеллер автоматически перейдет в режим малого шага/высоких оборотов.
Это происходит по двум причинам: 1) пружина за поршнем втулки винта толкает поршень вперед, и 2) естественный крутящий момент лопастей, движущихся по воздуху, заставляет их возвращаться к взлету и посадке на малом шаге/высоких оборотах параметр.
При всем при этом, если у вас кончилось моторное масло, у вас будут проблемы посерьезнее, чем просто отсутствие контроля винта — скорее всего, ваш двигатель не проработает долго.
Собираем все вместе
Винт с постоянной скоростью дает вам возможность выбирать двигатель и скорость вращения гребного винта в любой ситуации. Это также делает ваш самолет более адаптируемым к различным фазам полета. И, наконец, благодаря дополнительному управлению двигателем в кабине пассажиры будут выглядеть гением.
Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и викторины, которые сделают вас более умным и безопасным пилотом.
Зарегистрироваться >
НАЗВАНИЕ
- Бирка
- Автор
- Дата
Пропеллер постоянной скорости | SKYbrary Aviation Safety
Описание
Винт постоянной скорости – это воздушный винт, предназначенный для автоматического изменения шага лопастей для поддержания постоянного числа оборотов в минуту, независимо от создаваемого крутящего момента двигателя, воздушной скорости или высоты на которым летит самолет.
Это достигается с помощью устройства постоянной скорости или регулятора, встроенного в конструкцию гребного винта.
Блок постоянной скорости
Блок постоянной скорости или регулятор гребного винта — это механизм, обеспечивающий работу гребного винта постоянной скорости. Большинство устройств с постоянной скоростью работают по принципу центробежной силы и включают в себя пружину ускорения и набор грузов. Пружина спидера натягивается, чтобы сбалансировать вес маховика при определенном числе оборотов винта, а в некоторых установках регулируется пилотом, что позволяет выбирать более одного целевого числа оборотов. Если гребной винт превысит предварительно выбранное число оборотов в минуту, маховые грузы будут отброшены наружу, в то время как недостаточная скорость гребного винта заставит маховые грузы повернуться внутрь. В обоих случаях это изменяет натяжение пружины спидера. В ранних гребных винтах с постоянной скоростью движение грузов приводило в действие механизм механического изменения шага гребного винта — увеличивая его в ответ на превышение скорости и уменьшая его в ответ на понижение скорости.
В более новых моделях гребных винтов изменение шага лопастей осуществляется путем подачи масла под давлением через управляющий клапан в ответ на пониженную или повышенную скорость. Масло, которое может поступать либо из двигателя, либо быть частью самого гребного винта, вызывает изменение угла лопасти гребного винта в соответствии с требованиями для поддержания выбранной скорости вращения. Некоторые производители решили использовать электронные механизмы управления, чтобы заменить пружину спидера и грузики.
Преимущество
Ступица винта постоянной скорости
Большинство двигателей развивают максимальную мощность в узком диапазоне скоростей. Особенно это касается турбовинтового двигателя. Система винта с постоянной скоростью позволяет изготовителю или, в некоторых случаях, пилоту выбирать скорость вращения винта в соответствии с ситуацией, а затем автоматически поддерживать это число оборотов в минуту при различных условиях высоты самолета, воздушной скорости, фазы полета и мощности двигателя (как выбирается положением рычага управления двигателем.
Это позволяет винту и двигателю работать на наиболее эффективных оборотах и крутящем моменте для фазы полета. Обороты регулируются автоматически путем изменения шага лопастей винта, т. е. угла наклона лопастей по отношению к плоскость вращения
При любом заданном значении мощности по мере уменьшения угла наклона лопастей крутящий момент, необходимый для вращения винта, уменьшается, а воздушная скорость и число оборотов двигателя будут иметь тенденцию к увеличению. И наоборот, если угол лопасти увеличивается, потребность в крутящем моменте для поддержания постоянного числа оборотов увеличивается. Если мощность не изменить, двигатель и винт будут иметь тенденцию к замедлению. По сути, эта взаимосвязь позволяет установить как воздушный винт, так и двигатель для поддержания их соответствующих оптимальных оборотов. Добавление топлива (путем перемещения рычага мощности вперед) увеличивает выходную мощность двигателя и имеет тенденцию к увеличению оборотов двигателя, однако для поддержания выбранных оборотов винта угол наклона лопастей увеличивается, чтобы поглотить дополнительный крутящий момент, который сейчас создает двигатель.