RU2634660C2 - Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle - Google Patents

Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle Download PDF

Info

Publication number
RU2634660C2
RU2634660C2 RU2015153103A RU2015153103A RU2634660C2 RU 2634660 C2 RU2634660 C2 RU 2634660C2 RU 2015153103 A RU2015153103 A RU 2015153103A RU 2015153103 A RU2015153103 A RU 2015153103A RU 2634660 C2 RU2634660 C2 RU 2634660C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ekranoplan
pitch angle
steering
pitch
rocker
Prior art date
Application number
RU2015153103A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015153103A (en
Inventor
Александр Михайлович Макиенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Экранопланостроительное объединение "ОРИОН" (ООО "ЭО "ОРИОН")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Экранопланостроительное объединение "ОРИОН" (ООО "ЭО "ОРИОН") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Экранопланостроительное объединение "ОРИОН" (ООО "ЭО "ОРИОН")
Priority to RU2015153103A priority Critical patent/RU2634660C2/en
Publication of RU2015153103A publication Critical patent/RU2015153103A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2634660C2 publication Critical patent/RU2634660C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60VAIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00Air-cushion
    • B60V1/08Air-cushion wherein the cushion is created during forward movement of the vehicle by ram effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60VAIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00Air-cushion
    • B60V1/11Stability or attitude control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: damping device contains a steering column with a loading mechanism, control wiring with a push-pull rod and walking beam system, an actuator, a pitch angular velocity sensor, an amplifier and control unit. Wherein, the actuator is connected by means of a differential walking beam, kinematically connected with a parallelogram mechanism, kinematically connected to the steering column and diving-plane. The signal coming from the amplifier and control unit to the actuator provides additional deviation of diving-planes by an angle equal to the product of the differential walking beam gear ratio, the pitch damper gear ratio, the actuator gear ratio and the angular rate of change of the pitch angle.
EFFECT: improving the stability and controllability characteristics of the ekranoplan, providing controllability of ekranoplan on the pitch angle in the event of actuator failure, improving the control ergonomics by reducing the frequency and amplitude of steering column deflection when controlling the ekranoplan.
4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к экранопланному транспорту, а именно к системам демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа.The invention relates to ekranoplan transport, and in particular to damping systems of longitudinal vibrations of the ekranoplan by pitch angle.

Из уровня техники известны системы демпфирования колебаний летательных аппаратов (самолетов, экранопланов и др.) по углу тангажа.The prior art systems for damping oscillations of aircraft (aircraft, ekranoplanes, etc.) in pitch angle.

Так, в книге Г.С. Бюшгенс, Р.В. Студнев «Аэродинамика самолета. Динамика продольного и бокового движения», стр. 245, Москва, издательство «Машиностроение», 1979 г. [1], представлено устройство демпфирования продольных колебаний самолета по углу тангажа, содержащее штурвальную колонку (ШК) с загрузочным механизмом (ЗМ), проводку управления с системой качалок, рулевой агрегат, датчик угловой скорости тангажа, блок усиления и контроля (БУ (KωZ)). Особенностью известного устройства, блок-схема которого представлена на фиг. 1, является наличие силового привода (бустера) для отклонения органа управления.So, in the book of G.S. Buesgens, R.V. Studen “Aerodynamics of an airplane. Dynamics of longitudinal and lateral movement ”, p. 245, Moscow, Mashinostroenie publishing house, 1979 [1], a device for damping longitudinal oscillations of an aircraft by pitch angle containing a helm column (SC) with a loading mechanism (ZM), control wiring with a rocking system, steering unit, pitch angular velocity sensor, gain and control unit (control unit (Kω Z )). A feature of the known device, the block diagram of which is shown in FIG. 1, is the presence of a power drive (booster) to reject the control.

При работе устройства, известного из книги [1], сигнал с тензометрического датчика (ТД), пропорциональный перемещению штурвальной колонки, электронно суммируется в бортовом вычислителе (БВ) с сигналом, поступающим с датчика угловых скоростей (ДУС) и усиленного в блоке усиления и контроля (БУ (KωZ)), после чего суммарный управляющий сигнал поступает на силовой бустер (СБ), где преобразуется в перемещение гидроштока этого бустера. В результате отклонение органа управления - руля высоты (РВ) реализуется по закону управления в виде суммарного воздействия от летчика XЛ=KТД×(XШК) и от работы демпфера тангажа KωZ×ωZ When the device is known from the book [1], the signal from the strain gauge (TD), proportional to the movement of the helm column, is electronically summed in the on-board computer (BV) with the signal coming from the angular velocity sensor (DLS) and amplified in the amplification and control unit (Control unit (Kω Z )), after which the total control signal is supplied to the power booster (SB), where it is converted into the displacement of the hydrostock of this booster. As a result, the deviation of the governing body - elevator (RV) is realized according to the law of control in the form of the total impact from the pilot X L = K TD × (X ШК ) and from the pitch damper Kω Z × ω Z

δPB=KТД×(ХШК)+KωZ×ωZ,δ PB = K DT × (X SK) + Kω Z × ω Z,

где:Where:

δPB - угол отклонения руля высоты;δ PB is the angle of deviation of the elevator;

KТД - сигнал с тензометрического датчика;K TD - signal from the strain gauge;

ХШК - ход штурвальной колонки, мм;X ShK - the course of the steering column, mm;

Z - передаточный коэффициент демпфера тангажа, KωZ>0, сек;Z is the gear ratio of the pitch damper, Kω Z > 0, sec;

ωZ - угловая скорость изменения угла тангажа летательного аппарата (в данном случае самолета).ω Z - the angular velocity of the pitch angle of the aircraft (in this case, the aircraft).

Такое управление рулем высоты обладает недостатком, поскольку при отказе работы самого силового бустера (СБ) и (или) запитывающей его системы (гидравлической или электрической) разрывается связь проводки управления от штурвальной колонки к рулю высоты. Для устранения этого недостатка система привода руля высоты от бортового вычислителя (БВ) к рулю высоты через силовой бустер (СБ) приходится многократно дублировать, что увеличивает массу системы управления самолетом.Such a control of the elevator has a disadvantage, since when the power booster (SB) itself and (or) the power supply system (hydraulic or electric) fail, the control wiring from the control column to the elevator is disconnected. To eliminate this drawback, the elevator drive system from the on-board computer (BV) to the elevator via the power booster (SB) has to be duplicated many times, which increases the mass of the aircraft control system.

В книге В.Б. Диомидов «Автоматическое управление движением экранопланов», стр. 82, 83, Санкт-Петербург, издательство СПб ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 1996 г., (ISNB 5-900780-06-6) [2], известно устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа, содержащее штурвальную колонку (ШК) с загрузочным механизмом (ЗМ), проводку управления с системой качалок, рулевой агрегат управления (РА) в виде «раздвижной тяги», датчик угловой скорости тангажа (ДУС), блок усиления и контроля (БУ (KωZ)). Особенностью устройства, блок-схема которого представлена на фиг. 2, является наличие силового бустера (СБ), отклоняющего руль высоты (РВ) экраноплана, и датчика обратной связи.In the book of V.B. Diomidov “Automatic control of the movement of ekranoplanes”, p. 82, 83, St. Petersburg, publishing house SPb SSC RF Central Research Institute “Elektropribor”, 1996, (ISNB 5-900780-06-6) [2], a device for damping longitudinal oscillations is known ekranoplan on the pitch angle, containing a steering column (ShK) with a loading mechanism (ZM), control wiring with a rocking system, steering control unit (RA) in the form of "sliding thrust", pitch angular velocity sensor (TLS), amplification and control unit ( Control unit (Kω Z )). A feature of the device, the block diagram of which is shown in FIG. 2, is the presence of a power booster (SB), deflecting elevator (RV) ekranoplan, and a feedback sensor.

При работе известного из книги [2] устройства перемещения штурвальной колонки (ШК) от летчика ХЛ механически суммируется с дополнительным механическим перемещением рулевой агрегат управления (РА), выполненного в виде «раздвижной тяги» ХРА=KωZ×ωZ, после чего через последующие элементы проводки управления (тяги и качалки) отклоняют управляющий элемент силового бустера (СБ). В результате этого перемещение рабочего гидроштока силового бустера (СБ) отклоняет руль высоты (РВ) экраноплана по закону управления:During operation of a control device for a steering column (HQ) known from the book [2] from a pilot X L, it is mechanically summed up with additional mechanical movement of the steering control unit (RA), made in the form of a “sliding rod” X RA = Kω Z × ω Z , after which through the subsequent elements of the control wiring (traction and rocking) reject the control element of the power booster (SB). As a result of this, the movement of the working hydrostock of the power booster (SB) deflects the elevator (RV) of the ekranoplan according to the control law:

δРВ=KШ×(ХШК+KωZ×ωZ),δ PB = K W × (X SK + Kω Z × ω Z),

где:Where:

δРВ - угол отклонения руля высоты;δ РВ - angle of deviation of the elevator;

KШ - передаточный коэффициент проводки ручного управления рулем высоты, Кш<0, град./мм;K Ш - gear ratio of manual steering elevator wiring, Кш <0, city / mm;

ХШК - ход штурвальной колонки, мм;X ShK - the course of the steering column, mm;

Z - передаточный коэффициент демпфера тангажа, KωZ>0, сек;Z is the gear ratio of the pitch damper, Kω Z > 0, sec;

ωZ - угловая скорость изменения угла тангажа экраноплана, рад/сек.ω Z - the angular velocity of the pitch angle of the ekranoplan, rad / sec.

Недостатком известного из книги [2] устройства является включение в систему управления рулем высоты (РВ) экраноплана силового бустера (СБ), поскольку при отказе работы самого силового бустера (СБ) и (или) запитывающей его системы (гидравлической или электрической) разрывается связь проводки управления от штурвальной колонки к рулю высоты. Для устранения этого недостатка система привода руля высоты от штурвальной колонки к рулю высоты многократно дублируется, что увеличивает массу системы управления экраноплана.A disadvantage of the device known from the book [2] is the inclusion of a power booster (SB) in the elevator control system (WB), because when the power booster (SB) itself and (or) the power supply system (hydraulic or electrical) fail, the wiring connection is broken control from the control column to the elevator. To eliminate this drawback, the elevator control system from the control column to the elevator is duplicated many times, which increases the weight of the ekranoplan control system.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа [2] принято в качестве наиболее близкого аналога изобретения.The damping device of longitudinal oscillations of the ekranoplan by pitch angle [2] is adopted as the closest analogue of the invention.

Решаемой технической задачей является повышение безопасности эксплуатации экраноплана.Solved technical problem is to increase the safety of the operation of the ekranoplan.

Технический результат изобретения состоит в улучшении характеристик устойчивости и управляемости экранопланом, а также в обеспечении управляемости экраноплана по углу тангажа при выходе из строя рулевого агрегата. Кроме того, технический результат состоит в улучшении эргономичности управления за счет уменьшения частоты и амплитуды отклонения штурвальной колонки при управлении экранопланом.The technical result of the invention consists in improving the stability and controllability characteristics of an ekranoplane, as well as in ensuring the controllability of an ekranoplan by pitch angle in case of failure of the steering unit. In addition, the technical result consists in improving the ergonomics of control by reducing the frequency and amplitude of the deviation of the steering column when controlling the winged aircraft.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит штурвальную колонку с загрузочным механизмом, проводку управления с системой качалок, рулевой агрегат, датчик угловой скорости тангажа, блок усиления и контроля, но в отличие от наиболее близкого аналога [2] рулевой агрегат подключен посредством дифференциальной качалки, кинематически связанной с параллелограммным механизмом, кинематически соединенным со штурвальной колонкой и рулем высоты, при этом сигнал, поступающий с блока усиления и контроля на рулевой агрегат, обеспечивает дополнительное отклонение рулей высоты на угол, равный произведению величин передаточного коэффициента дифференциальной качалки, передаточного коэффициента демпфера тангажа, передаточного коэффициента рулевого агрегата и угловой скорости изменения угла тангажа.The damping device of the longitudinal oscillations of the ekranoplan by pitch angle, as in the closest analogue [2], contains a steering column with a loading mechanism, control wiring with a rocking system, a steering unit, a pitch angular velocity sensor, a gain and control unit, but unlike the most a close analogue [2] the steering unit is connected by means of a differential rocker kinematically connected to a parallelogram mechanism kinematically connected to the steering column and elevator, while the signal s with block and control gain to the steering unit, providing additional deflection of the elevators by an angle equal to the product of the values of the transmission ratio of the differential rocking pitch transfer coefficient of the damper, the gear ratio of the steering unit and the angular rate of change of pitch angle.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа, характеризующееся тем, что параллелограммный механизм дифференциальной качалки содержит пару коромысел, шарнирно соединенных с опорой и шарнирно соединенных между собой перемычкой, первое коромысло кинематически связано со штурвальной колонкой, второе коромысло соединено с качалкой посредством шарнира, соединяющего второе коромысло с перемычкой, один конец качалки кинематически связан с рулем высоты, а второй конец качалки шарнирно соединен с упругим элементом и штоком рулевого агрегата, при этом другой конец упругого элемента шарнирно соединен с опорой посредством шарнира, соединяющего первое коромысло с опорой.Damping device for longitudinal oscillations of the ekranoplane by pitch angle, characterized in that the parallelogram mechanism of the differential rocking device contains a pair of rockers pivotally connected to a support and pivotally connected to each other by a jumper, the first rocker is kinematically connected to the steering column, the second rocker is connected to the rocker by a hinge, rocker arm with a jumper, one end of the rocker is kinematically connected with the elevator, and the second end of the rocker is pivotally connected to the elastic element and that the steering rod unit, the other end of the elastic member is pivotally connected to the support by a hinge connecting the first rocker arm with the support.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа характеризуется тем, что рулевой агрегат содержит гидроцилиндр.The damping device of the longitudinal oscillations of the ekranoplan according to the pitch angle is characterized in that the steering unit comprises a hydraulic cylinder.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа характеризуется тем, что рулевой агрегат содержит силовой электропривод.The damping device of the longitudinal oscillations of the ekranoplan by pitch angle is characterized in that the steering unit contains a power electric drive.

Признаки, характеризующие сущность изобретения, являются существенными, образуют совокупность и обеспечивают достижение технического результата.Signs characterizing the essence of the invention are essential, form the totality and ensure the achievement of a technical result.

Действительно, выполнение устройства демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа содержащим штурвальную колонку с загрузочным механизмом, проводку управления с системой тяг и качалок, рулевой агрегат, датчик угловой скорости тангажа, блок усиления и контроля, а также подключение рулевого агрегата в систему управления с помощью дифференциальной качалки, кинематически связанной с параллелограммным механизмом, кинематически соединенным со штурвальной колонкой и рулем высоты, обеспечивает управление экранопланом по углу тангажа. В случае отказа системы силового агрегата, вследствие соединения силового агрегата посредством параллелограммного механизма параллельно с проводкой управления от штурвальной колонки к рулю высоты, сохраняется ручное управление экранопланом со стороны летчика, что по сравнению с рассмотренными ранее устройствами-аналогами повышает безопасность эксплуатации экраноплана. При этом сигнал, поступающий с блока усиления и контроля на рулевой агрегат, обеспечивает дополнительное отклонение руля высоты на угол, равный произведению величин передаточного коэффициента дифференциальной качалки, передаточного коэффициента демпфера тангажа, передаточного коэффициента рулевого агрегата и угловой скорости изменения угла тангажа, что в результате повышает характеристики устойчивости и управляемости экраноплана по углу тангажа и улучшает эргономичность управления за счет уменьшения частоты и амплитуды отклонения штурвальной колонки при управлении экранопланом.Indeed, the implementation of the damping device of longitudinal oscillations of the ekranoplan by pitch angle containing a steering column with a loading mechanism, control wiring with a system of rods and rockers, a steering unit, a pitch angular velocity sensor, a gain and control unit, as well as connecting the steering unit to a control system using differential rocking chair, kinematically connected with the parallelogram mechanism, kinematically connected with the helm column and elevator, provides control of the ekranoplan pitch angle. In case of failure of the powertrain system, due to the connection of the powertrain by means of a parallelogram mechanism in parallel with the control wiring from the control column to the elevator, manual control of the ekranoplan from the pilot’s side is maintained, which, in comparison with the analogous devices considered earlier, increases the safety of the operation of the ekranoplan. At the same time, the signal from the amplification and control unit to the steering unit provides an additional deviation of the elevator by an angle equal to the product of the gear ratio of the differential rocking gear, gear ratio of the pitch damper, gear ratio of the steering unit and the angular rate of change of pitch angle, which as a result increases characteristics of stability and controllability of the ekranoplan according to pitch angle and improves control ergonomics by reducing the frequency and amplitude of deviation I have a helm column when controlling an ekranoplane.

Выполнение параллелограммного механизма дифференциальной качалки содержащим пару коромысел, шарнирно соединенных с опорой и шарнирно соединенных между собой перемычкой, кинематическая связь первого коромысла со штурвальной колонкой, соединение второго коромысла с качалкой посредством шарнира, соединяющего второе коромысло с перемычкой, кинематическая связь одного конца качалки с рулем высоты, шарнирное соединение второго конца качалки с упругим элементом и штоком рулевого агрегата, а также соединение другого конца упругого элемента с опорой посредством шарнира, соединяющего первое коромысло с опорой, обеспечивает независимое друг от друга отклонение руля высоты штурвальной колонкой и рулевым агрегатом, обеспечивает управляемость экраноплана по углу тангажа при выходе из строя рулевого агрегата, а также способствует улучшению эргономичности управления за счет уменьшения частоты и амплитуды отклонения штурвальной колонки при управлении экранопланом.Performing a parallelogram mechanism of a differential rocker containing a pair of rockers pivotally connected to a support and pivotally connected by a jumper, the kinematic connection of the first rocker with a steering column, connecting the second rocker with a rocker by means of a hinge connecting the second rocker with a jumper, the kinematic connection of one height of the rocker with a jumper , swivel of the second end of the rocking chair with an elastic element and the rod of the steering unit, as well as the connection of the other end of the elastic element The one with the support by means of a hinge connecting the first beam to the support provides independent deviation of the rudder by the steering column and steering unit, provides ekranoplan controllability by pitch angle in case of failure of the steering unit, and also improves control ergonomics by reducing frequency and the amplitude of the deviation of the steering column when controlling the ekranoplane.

Выполнение рулевого агрегата содержащим гидроцилиндр повышает быстродействие устройства демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа и тем самым повышает устойчивость и управляемость экранопланом.The implementation of the steering unit containing the hydraulic cylinder increases the speed of the damping device of the longitudinal vibrations of the ekranoplane by the pitch angle and thereby increases the stability and controllability of the ekranoplane.

Выполнение рулевого агрегата содержащим силовой электропривод повышает точность перемещения штока рулевого агрегата, что способствует улучшению устойчивости и управляемости экранопланом.The execution of the steering unit containing a power electric drive increases the accuracy of the movement of the rod of the steering unit, which improves stability and controllability of the ekranoplan.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена блок-схема демпфирования продольных колебаний самолета по углу тангажа, представленная в книге [1].In FIG. 1 shows a block diagram of the damping of longitudinal vibrations of an aircraft by pitch angle, presented in the book [1].

На фиг. 2 представлена блок-схема демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа, представленная в книге [2].In FIG. 2 shows a block diagram of the damping of longitudinal vibrations of an ekranoplan by pitch angle presented in the book [2].

На фиг. 3 представлена блок-схема заявленного устройства демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа.In FIG. 3 presents a block diagram of the claimed device for damping longitudinal vibrations of an ekranoplan by pitch angle.

На фиг. 4 показан экраноплан, оснащенный устройством демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа.In FIG. 4 shows an ekranoplan equipped with a damping device for longitudinal vibrations of an ekranoplan by pitch angle.

На фиг. 5 показан выносной элемент A на фиг. 4.In FIG. 5 shows the extension element A in FIG. four.

На фиг. 6 показан пример выполнения дифференциальной качалки при виде сбоку.In FIG. 6 shows an example of the differential rocking in side view.

На фиг. 7 показан разрез Б-Б на фиг. 6.In FIG. 7 shows a section BB in FIG. 6.

На фиг. 8 показан разрез B-B на фиг. 6.In FIG. 8 shows a section B-B in FIG. 6.

На фиг. 9 представлено сравнение переходных процессов возмущенного движения экраноплана, оснащенного системой демпфирования колебаний по углу тангажа, и без такого устройства.In FIG. Figure 9 shows a comparison of transients of the perturbed movement of an ekranoplan equipped with a pitch damping system for pitch oscillations, and without such a device.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа выполнено следующим образом.The damping device of the longitudinal vibrations of the ekranoplan in pitch angle is as follows.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа содержит штурвальную колонку 1, которая может оснащаться загрузочным механизмом 2, проводку управления, включающую тяги 3 и качалки 4, датчик 5 угловой скорости тангажа (ДУС), блок 6 усиления и контроля (БУК), рулевой агрегат 7 (РА) и дифференциальную качалку 8, кинематически связанную с параллелограммным механизмом, который в свою очередь кинематически связан проводкой управления, включающей тяги 3 и качалки 4, со штурвальной колонкой 1 и рулем высоты 9 (фиг. 3, 4, 5).The pitchfork longitudinal vibration damping device according to pitch angle contains a steering column 1, which can be equipped with a loading mechanism 2, control wiring including thrusts 3 and rockers 4, pitch angular velocity sensor (TLS) 5, amplification and control unit 6 (BUK), steering unit 7 (RA) and a differential rocker 8, kinematically connected with a parallelogram mechanism, which in turn is kinematically connected by a control wiring including rods 3 and rockers 4, with the steering column 1 and elevator 9 (Fig. 3, 4, 5).

Параллелограммный механизм дифференциальной качалки 8, представленный на фиг. 5-8, содержит пару коромысел 10 и 11, соединенных с опорой 12, например, конструкцией экраноплана, посредством шарниров 13 и 14, и соединенных между собой перемычкой 15 посредством шарниров 16 и 17. Первое коромысло 10 кинематически связано проводкой управления, включающей тяги 3 и качалки 4, со штурвальной колонкой 1. Второе коромысло 11 соединено с качалкой 18 посредством шарнира 14, соединяющего второе коромысло 11 с перемычкой 15. Один конец качалки 18 кинематически связан проводкой управления, включающей тяги 3 и качалки 4, с рулем высоты 9, а второй конец качалки 18 посредством шарнира 19 соединен с упругим элементом 20 и выдвижным штоком 21 рулевого агрегата 7. Другой конец упругого элемента 20 соединен с опорой 12, например конструкцией экраноплана, посредством шарнира 13, соединяющего первое коромысло 10 с опорой 12, например, конструкцией экраноплана.The parallelogram of the differential rocking mechanism 8 shown in FIG. 5-8, contains a pair of rockers 10 and 11 connected to a support 12, for example, by an ekranoplane structure, by means of hinges 13 and 14, and interconnected by a jumper 15 by means of hinges 16 and 17. The first beam 10 is kinematically connected by a control wiring including rods 3 and rocker 4, with the steering column 1. The second rocker 11 is connected to the rocker 18 by means of a hinge 14 connecting the second rocker 11 to the jumper 15. One end of the rocker 18 is kinematically connected by a control wiring including rods 3 and rocker 4, with the elevator 9, and second end to Chalki 18 by a hinge 19 coupled to the elastic member 20 and the extendable rod 21 of the steering unit 7. The other end of the elastic member 20 is connected to support 12, e.g. WIG structure by a hinge 13 connecting the first rocker arm 10 with a support 12, for example, design WIG.

Рулевой агрегат 7 (РА) может выполняться в виде гидроцилиндра, силового электропривода (на фиг. не показано) и другим образом, обеспечивающим перемещение дифференциальной качалки 8.The steering unit 7 (RA) can be performed in the form of a hydraulic cylinder, a power electric drive (not shown in Fig.), And in another way, providing for the movement of the differential rocker 8.

Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа работает следующим образом.A device for damping longitudinal oscillations of an ekranoplan by pitch angle works as follows.

Перемещение штурвальной колонки 1 летчиком через проводку управления, включающую тяги 3 и качалки 4, благодаря выполнению дифференциальной качалки 8, кинематически связанной с параллелограммным механизмом, непосредственно отклоняет руль высоты 9 экраноплана (фиг. 4, 5) в режиме ручного управления:Moving the steering column 1 by the pilot through the control wiring, including rods 3 and rockers 4, due to the differential rocker 8 kinematically connected with the parallelogram mechanism, directly deflects the elevator 9 of the winged craft (Fig. 4, 5) in manual control mode:

δPB=KШ×ХШК.δ PB = K W × X HK .

При этом датчик 5 угловой скорости угла тангажа (ДУС) вырабатывает сигнал U, пропорциональный угловой скорости ωZ изменения угла тангажа (UωZ), который поступает на блок 6 усиления и контроля (БУК), где преобразуется в сигнал управления U=KωZ×ωZ, поступающий на рулевой агрегат 7 управления (РА). При перемещении штока 21 рулевого агрегата 7 управления (РА) посредством дифференциальной качалки 8, кинематически связанной с параллелограммным механизмом, совмещается с перемещением руля высоты 9 от перемещения штурвальной колонки 1.In this case, the pitch angle angular velocity sensor (DLS) 5 generates a signal U proportional to the pitch angular velocity ω Z of the pitch angle change (Uω Z ), which is supplied to the amplification and control unit 6 (BPC), where it is converted into a control signal U = Kω Z × ω Z entering the steering control unit 7 (RA). When moving the rod 21 of the steering control unit 7 (RA) by means of a differential rocker 8 kinematically connected with a parallelogram mechanism, it is combined with the movement of the elevator 9 from the movement of the steering column 1.

В результате реализуется совмещенное отклонение руля высоты 9 экраноплана (ЭП) по закону управления:As a result, the combined deviation of the elevator 9 of the ekranoplan (EP) is implemented according to the control law:

δPB=KШ×ХШК+KДК×ХРА=KШ×ХШК+KДК×KРА×(KωZ×ωZ).δ PB = K W × X WK + K DK × X RA = K W × X WK + K DK × K RA × (Kω Z × ω Z ).

Механическое сложение угла отклонения руля высоты 9 от перемещения штурвальной колонки 1 и выдвижного штока 21 рулевого агрегата 7 управления происходит следующим образом.Mechanical addition of the angle of deviation of the elevator 9 from the movement of the steering column 1 and the sliding rod 21 of the steering control unit 7 occurs as follows.

При перемещении штурвальной колонки 1 посредством тяг 3 и качалок 4 происходит поворот первого коромысла 10 параллелограммного механизма вокруг оси шарнира 13, соединяющего первое коромысло 10 с опорой 12, в качестве которой служит конструкция экраноплана. Первое коромысло 10 перемещает перемычку 15, соединенную с ним шарниром 16. Перемычка 15, посредством шарнира 17 соединенная со вторым коромыслом 11 и качалкой 18, поворачивает второе коромысло 11 относительно шарнира 14, установленного на опоре 12. Одновременно поворачивается качалка 18 относительно оси шарнира 19, соединяющего качалку 18 с выдвижным штоком 21 рулевого агрегата 7 управления и упругим элементом 20, который другим концом соединен с шарниром 13. В результате качалка 18 перемещает тягу 3 на необходимую величину, кинематически связанную с рулем высоты 9.When the steering column 1 is moved by means of rods 3 and rockers 4, the first beam 10 of the parallelogram mechanism rotates around the axis of the hinge 13 connecting the first beam 10 to the support 12, which is the winged wing structure. The first rocker 10 moves the jumper 15 connected to it by the hinge 16. The jumper 15, by means of the hinge 17 connected to the second rocker 11 and the rocker 18, rotates the second rocker 11 relative to the hinge 14 mounted on the support 12. At the same time, the rocker 18 is rotated relative to the axis of the hinge 19, connecting the rocker 18 with the sliding rod 21 of the steering control unit 7 and the elastic element 20, which is connected to the hinge at the other end 13. As a result, the rocker 18 moves the rod 3 by the required amount kinematically connected with the steering wheel m height 9.

При совмещении осей шарниров 14 и 19 отклонение руля высоты 9 равно произведению величины передаточного коэффициента KШ от штурвальной колонки 1 до руля высоты 9 на ход ХШК штурвальной колонки 1: δРВ=KШ×ХШК.When combining the axes of hinges 14 and 19, the deviation of the elevator 9 is equal to the product of the transmission coefficient K W from the steering column 1 to the elevator 9 to move the X SK steering column 1: δ PB = K W × X CC.

При перемещении выдвижного штока 21 рулевого агрегата 7 управления перемещается ось шарнира 19, соединенного также с упругим элементом 20 и качалкой 18. При этом качалка 18 поворачивается относительно оси шарнира 17, соединяющего качалку 18 со вторым коромыслом 11 и перемычкой 15. Качалка 18 перемещает тягу 3, кинематически связанную с рулем высоты 9, на величину ХРА. Величина перемещения ХРА равна произведению величин передаточного коэффициента KРА рулевого агрегата 7 управления, передаточного коэффициента KωZ демпфера тангажа и угловой скорости ωZ изменения угла тангажа экраноплана: ХРА.=KРА×(KωZ×ωZ).When moving the sliding rod 21 of the steering control unit 7, the axis of the hinge 19, also connected to the elastic element 20 and the rocker 18, moves. The rocker 18 is rotated relative to the axis of the hinge 17 connecting the rocker 18 with the second beam 11 and the jumper 15. The rocker 18 moves the rod 3 kinematically associated with the elevator 9, by the value of X RA . The amount of movement X RA is equal to the product of the values of the gear ratio K RA of the steering control unit 7, the gear coefficient Kω Z of the pitch damper and the angular velocity ω Z of the pitch angle change: X RA . = K RA × (Kω Z × ω Z ).

В случае отказа рулевого агрегата 7 управления под действием сил упругости упругого элемента 20 ось шарнира 19 совмещается с осью шарнира 14, и качалка 18 перемещается как одно целое со вторым коромыслом 11 параллелограммного механизма.In case of failure of the steering control unit 7 due to the elastic forces of the elastic element 20, the axis of the hinge 19 is aligned with the axis of the hinge 14, and the rocker 18 moves as a whole with the second beam 11 of the parallelogram mechanism.

Таким образом, при отказе рулевого агрегата 7 управления (РА), благодаря параллельному включению рулевого агрегата 7 в проводку управления рулем высоты 9 посредством дифференциальной качалки 8, кинематически связанной с параллелограммным механизмом, кинематически связанного со штурвальной колонкой и рулем высоты 9, сохраняется ручное управление рулем высоты 9 через проводку управления, включающую тяги 3 и качалки 4, по закону управления: δРВ=KШ×ХШК. В известных устройствах демпфирования самолета и экраноплана по углу тангажа [1, 2] рулевой агрегат в проводку управления от штурвальной колонки до руля высоты включен последовательно, что в случае отказа рулевого агрегата не обеспечивает ручного управления летчиком.Thus, in case of failure of the steering unit 7 control (RA), due to the parallel inclusion of the steering unit 7 in the wiring of the elevator 9 control by means of a differential rocker 8, kinematically connected with the parallelogram mechanism, kinematically connected with the steering column and elevator 9, manual steering height 9 through the control wiring, including rods 3 and rockers 4, according to the control law: δ РВ = K Ш × Х ШК . In known devices for damping an airplane and an ekranoplan by pitch angle [1, 2], the steering unit is included in series in the control wiring from the steering column to the elevator, which in case of failure of the steering unit does not provide manual pilot control.

На пилотажном стенде ПСПК-102 ЦАГИ проведены исследования заявленного устройства демпфирования колебаний по углу тангажа на математической модели экраноплана, представленного на фиг. 4. На представленных на фиг. 9 графиках переходные процессы экраноплана без устройства демпфирования продольных колебаний по углу тангажа обозначены как «без демпфера», с устройством демпфирования обозначены как «с демпфером», и с системой автоматического управления обозначены как «с САУ».At the aerobatic test bench PSPK-102 TsAGI, the claimed device for damping oscillations by pitch angle was studied on the mathematical model of the ekranoplan shown in FIG. 4. In FIG. In the graphs, the transient processes of an ekranoplan without a device for damping longitudinal vibrations along the pitch angle are designated as “without a damper”, with a damping device are indicated as “with a damper”, and with an automatic control system, are designated as “with self-propelled guns”.

Исследования показали, что при включении в систему управления заявленного устройства демпфирования переходные процессы при возмущенном продольном движении по сравнению с ручным управлением без устройства демпфирования имеют лучшие характеристики как по углу тангажа ϑ, так и высоте H, за счет некоторого увеличения высоты полета, что особенно важно для экраноплана. Также значительно улучшается управляемость экраноплана, что выражается в уменьшении хода ХШК штурвальной колонки 1, при этом величина хода ХШК штурвальной колонки 1 становится сопоставимой с величиной хода ХШК штурвальной колонки 1 при управлении экранопланом, оснащенным системой автоматического управления.Studies have shown that when the claimed damping device is included in the control system, transients during perturbed longitudinal motion as compared to manual control without a damping device have better characteristics both in pitch angle ϑ and height H, due to some increase in flight height, which is especially important for ekranoplan. Also significantly improves controllability WIG, resulting in reduction of stroke X SK steering column 1, the amount of travel X SK steering column 1 becomes comparable to the travel X SK steering column 1 in the management ekranoplan equipped with automatic control system.

Степень раскрытия в описании изобретения достаточна для разработки и изготовления устройства демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа на специализированном предприятии. Изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».The degree of disclosure in the description of the invention is sufficient for the development and manufacture of a damping device for longitudinal vibrations of an ekranoplan by pitch angle at a specialized enterprise. The invention meets the condition of patentability "industrial applicability".

Достижение указанных выше технических результатов при работе всей совокупности существенных признаков, указанных в формуле изобретения, позволяет утверждать, что предложение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».Achievement of the above technical results during the operation of the entire set of essential features specified in the claims allows us to state that the proposal meets the patentability criterion of "inventive step".

Перечень позиций и обозначенийList of positions and designations

1 - штурвальная колонка (ШК);1 - helm column (HQ);

2 - загрузочный механизм (ЗМ);2 - loading mechanism (ZM);

3 - тяга проводки управления;3 - thrust control wiring;

4 - качалка проводки управления;4 - rocking control wiring;

5 - датчик угловой скорости тангажа (ДУС);5 - pitch angular velocity sensor (TLS);

6 - блок усиления и контроля (БУК);6 - amplification and control unit (BUK);

7 - рулевой агрегат (РА);7 - steering unit (RA);

8 - дифференциальная качалка;8 - differential rocking;

9 - руль высоты;9 - elevator;

10 - первое коромысло параллелограммного механизма;10 - the first beam of the parallelogram mechanism;

11 - второе коромысло параллелограммного механизма;11 - the second beam of the parallelogram mechanism;

12 - опора;12 - support;

13 - шарнир, соединяющий первое коромысло 10 с опорой 12;13 is a hinge connecting the first beam 10 to the support 12;

14 - шарнир, соединяющий второе коромысло 11 с опорой 12;14 - hinge connecting the second beam 11 with the support 12;

15 - перемычка;15 - jumper;

16 - шарнир, соединяющий перемычку 15 с первым коромыслом 10;16 - hinge connecting the jumper 15 with the first beam 10;

17 - шарнир, соединяющий перемычку 15 со вторым коромыслом 11;17 - hinge connecting the jumper 15 with the second beam 11;

18 - качалка;18 - a rocking chair;

19 - шарнир, соединяющий качалку 18 с упругим элементом 20;19 is a hinge connecting the rocker 18 with the elastic element 20;

20 - упругий элемент;20 - an elastic element;

21 - выдвижной шток рулевого агрегата 7;21 - a sliding rod of the steering unit 7;

δРВ - угол отклонения руля высоты;δ РВ - angle of deviation of the elevator;

KШ - передаточный коэффициент от штурвальной колонки 1 до руля высоты 9, KШ<0 град/мм;K Ш - gear ratio from the steering column 1 to the elevator 9, K Ш <0 deg / mm;

XШК - ход штурвальной колонки 1, мм;X HK - the course of the steering column 1, mm;

KДК - передаточный коэффициент дифференциальной качалки 8, KДК>0, безразмерная величина;K DK - gear ratio of the differential rocking 8, K DK > 0, dimensionless quantity;

KРА - передаточный коэффициент рулевого агрегата 7;K RA - gear ratio of the steering unit 7;

Z - передаточный коэффициент демпфера тангажа, KωZ>0, сек;Z is the gear ratio of the pitch damper, Kω Z > 0, sec;

ωZ - угловая скорость изменения угла тангажа экраноплана;ω Z is the angular velocity of the pitch angle;

KТД - сигнал с тензометрического датчика;K TD - signal from the strain gauge;

ϑ - угол тангажа экраноплана;ϑ - pitch angle of the ekranoplan;

H - высота полета экраноплана;H - ekranoplan flight altitude;

V - скорость полета экраноплана;V - the speed of ekranoplan;

Xe - ход штурвальной колонки 1 экраноплана.Xe - the course of the steering column 1 ekranoplan.

Claims (4)

1. Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа, содержащее штурвальную колонку с загрузочным механизмом, проводку управления с системой тяг и качалок, рулевой агрегат, датчик угловой скорости тангажа, блок усиления и контроля, отличающееся тем, что рулевой агрегат подключен посредством дифференциальной качалки, кинематически связанной с параллелограммным механизмом, кинематически связанным со штурвальной колонкой и рулем высоты, при этом сигнал, поступающий с блока усиления и контроля на рулевой агрегат, обеспечивает дополнительное отклонение рулей высоты на угол, равный произведению величин передаточного коэффициента дифференциальной качалки, передаточного коэффициента демпфера тангажа, передаточного коэффициента рулевого агрегата и угловой скорости изменения угла тангажа.1. A device for damping longitudinal vibrations of an ekranoplan by pitch angle, comprising a steering column with a loading mechanism, control wiring with a system of rods and rockers, a steering unit, a pitch angular velocity sensor, a gain and control unit, characterized in that the steering unit is connected via a differential rocking chair, kinematically connected with a parallelogram mechanism kinematically connected with the steering column and elevator, while the signal from the amplification and control unit to the steering unit, provides an additional deviation of the elevators by an angle equal to the product of the gear ratios of the differential rocking gear, gear ratio of the pitch damper, gear ratio of the steering unit and the angular velocity of the pitch angle. 2. Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа по п.1, отличающееся тем, что параллелограммный механизм дифференциальной качалки содержит пару коромысел, шарнирно соединенных с опорой и шарнирно соединенных между собой перемычкой, первое коромысло кинематически связано со штурвальной колонкой, второе коромысло соединено с качалкой посредством шарнира, соединяющего второе коромысло с перемычкой, один конец качалки кинематически связан с рулем высоты, а второй конец качалки шарнирно соединен с упругим элементом и выдвижным штоком рулевого агрегата, при этом другой конец упругого элемента шарнирно соединен с опорой посредством шарнира, соединяющего первое коромысло с опорой.2. The device for damping longitudinal oscillations of the ekranoplan according to the pitch angle according to claim 1, characterized in that the parallelogram mechanism of the differential rocking device comprises a pair of rockers pivotally connected to a support and pivotally connected to each other by a jumper, the first beam is kinematically connected to the steering column, the second beam is connected to with a rocker by means of a hinge connecting the second beam with a jumper, one end of the rocker is kinematically connected with the elevator, and the second end of the rocker is pivotally connected with an elastic element entente and retractable rod of the steering unit, while the other end of the elastic element is pivotally connected to the support by means of a hinge connecting the first beam to the support. 3. Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа по п.1 или 2, отличающееся тем, что рулевой агрегат содержит гидроцилиндр.3. The damping device of longitudinal vibrations of the ekranoplan according to the pitch angle according to claim 1 or 2, characterized in that the steering unit comprises a hydraulic cylinder. 4. Устройство демпфирования продольных колебаний экраноплана по углу тангажа по п.1 или 2, отличающееся тем, что рулевой агрегат содержит силовой электропривод.4. The damping device for longitudinal vibrations of the ekranoplan according to the pitch angle according to claim 1 or 2, characterized in that the steering unit comprises a power electric drive.
RU2015153103A 2015-12-10 2015-12-10 Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle RU2634660C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153103A RU2634660C2 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153103A RU2634660C2 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015153103A RU2015153103A (en) 2017-06-16
RU2634660C2 true RU2634660C2 (en) 2017-11-02

Family

ID=59068064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015153103A RU2634660C2 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2634660C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471439A (en) * 1982-09-20 1984-09-11 The Boeing Company Method and apparatus for aircraft pitch and thrust axes control
RU2000250C1 (en) * 1992-05-06 1993-09-07 Гудков В.В., Жуков Е.М.. Левитин И.М., Серов С.Н., Тетерин В.Д. Mechanical system of aeroplane control
RU2012126594A (en) * 2012-06-26 2014-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") GENERAL PURPOSE AIRCRAFT HANDLE CONTROL SYSTEM

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471439A (en) * 1982-09-20 1984-09-11 The Boeing Company Method and apparatus for aircraft pitch and thrust axes control
RU2000250C1 (en) * 1992-05-06 1993-09-07 Гудков В.В., Жуков Е.М.. Левитин И.М., Серов С.Н., Тетерин В.Д. Mechanical system of aeroplane control
RU2012126594A (en) * 2012-06-26 2014-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") GENERAL PURPOSE AIRCRAFT HANDLE CONTROL SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015153103A (en) 2017-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8684314B2 (en) Emergency piloting by means of a series actuator for a manual flight control system in an aircraft
US10935985B2 (en) Pitch and thrust control for tilt-rotor aircraft
US8376266B2 (en) Method of controlling a hybrid helicopter in yaw, and a hybrid helicopter provided with a yaw control device suitable for implementing said method
US4094479A (en) Side slip angle command SCAS for aircraft
US8196857B2 (en) Variable ratio crank for a manual flight control linkage of a rotary wing aircraft
US4725020A (en) Control system incorporating structural feedback
Flores et al. Transition flight control of the quad-tilting rotor convertible MAV
Beranek et al. Conceptual design of a multi-utility aeroelastic demonstrator
US8401716B2 (en) Flight control systems
US8380364B2 (en) Manual and computerized flight control system with natural feedback
Stolz et al. An adaptive landing gear for extending the operational range of helicopters
Liu et al. VTOL UAV transition maneuver using incremental nonlinear dynamic inversion
CN104504294A (en) Flight simulation original state compound genetic balancing method
US10507905B2 (en) Adaptive flight control system for the yaw and thrust flight controls of a hybrid helicopter
Landis et al. Advanced flight control research and development at Boeing Helicopters
US20120068004A1 (en) Auto-hover and auto-pilot helicopter
US11447240B2 (en) Method of protecting a margin for controlling the yaw attitude of a hybrid helicopter, and a hybrid helicopter
RU2634660C2 (en) Device for damping of longitudinal vibrations of ekranoplan on tangage angle
Bautista et al. Modeling and analysis of a tricopter/flying-wing convertible uav with tilt-rotors
Prouty et al. Helicopter control systems: A history
CN109592064B (en) Method for designing influence of deformation difference of airplane and mechanical control system on maneuvering control
Warren et al. Design and control evaluation of a novel subscale quad-tiltrotor
GB1323997A (en) Aircraft
Canciello et al. Attitude and velocity high-gain control of a tilt-trirotor UAV
RU2504815C2 (en) Method of aircraft control and device to this end

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201211