model matematyczny serwomechanizmu steru wysokości samolotu

MODELOWANIE W MECHANICE
Gliwice 2008
MODEL MATEMATYCZNY SERWOMECHANIZMU STERU
WYSOKOŚCI SAMOLOTU NADDŹWIĘKOWEGO
WIESŁAW WRÓBLEWSKI, 1KRZYSZTOF SIBILSKI
Instytut InŜynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych, Politechnika Wrocławska
e-mail:[email protected]
1
Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych
e-mail: [email protected]
Streszczenie. Wzmacniacz hydrauliczny steru wysokości pełni rolę elementu
wykonawczego w nieodwracalnym układzie sterowania statecznikiem płytowym.
Z analizy pracy serwomechanizmu hydraulicznego wynika, Ŝe ruch jego
siłownika sterowany jest względnym otwarciem serwozaworu. Ruch serwozaworu
wymuszany jest wychyleniem drąŜka sterowego, z którego napęd przenoszony
jest poprzez sztywny układ ciąg wraz z zabudowanymi w nim elementami
wspomagania sterowania. Siłownik serwozaworu wymusza wychylenia
statecznika płytowego usterzenia poziomego poprzez układ dźwigni.
Model matematyczny serwomechanizmu zbudowano przyjmując następujące
załoŜenia:
- w całym zakresie pracy serwomechanizmu obowiązuje jeden rodzaj przepływu;
- nie występuje kawitacja;
- ze względu na niewielką odległość serwozaworu od siłownika hydraulicznego
pominięto spręŜystość ścianek przewodów hydraulicznych;
- przepływ przez szczeliny jest laminarny i proporcjonalny do ciśnienia;
- temperatura jest stała w całym układzie;
- czynnik roboczy posiada stałe własności fizyczne w czasie pracy układu;
- efekt dławieniowy zostanie sprowadzony do dławienia przez serwozawór;
- pompy hydrauliczne zasilające serwomechanizm posiadają identyczne
parametry pracy;
- zastosowano pompy o zmiennym wydatku z regulacją ciśnienia do wartości pt;
- pominięto pulsacyjny charakter pracy pomp w stanach przejściowych;
- pominięto straty na odcinku serwozawór – siłownik hydrauliczny;
- zastosowano serwozawór o zerowym przykryciu.
W pracy przedstawimy transmitancję wzmacniacza oraz wyniki analizy
stabilności jego pracy, podamy warunki utraty stabilności serwomechanizmu,
a takŜe wyniki badań symulacyjnych nieliniowego modelu wzmacniacza. Przy
budowie modelu matematycznego wzmacniacza uwzględniono nieliniowości
kinematyczne sterownia suwakiem rozdzielacza, bilans natęŜeń przepływu cieczy
roboczej oraz równania ruchu tłoczyska serwomechanizmu.
Przedstawimy takŜe wyniki symulacji ruchu samolotu z uwzględnieniem
niestabilności pracy serwomechanizmu napędu steru wysokości.
215
MODELOWANIE W MECHANICE
Gliwice 2008
MATHEMATICAL MODEL OF SUPERSONIC AIRCRAFT
TAILPLANE ACTUATOR
WIESŁAW WRÓBLEWSKI, 1KRZYSZTOF SIBILSKI
Instytut InŜynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych, Politechnika Wrocławska
e-mail:[email protected]
1
Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych
e-mail: [email protected]
Abstract. The executive gears of aircraft control system are its crucial elements.
In this work we discuss over the operation and the joint action of aircraft
longitudinal control system units. Faults such as actuator failures in aircraft result
in significant deviation from the nominal dynamics and may cause departure into
highly nonlinear regimes. The problem of flight control reconfiguration following
actuator failure has been formulated as a nonlinear regulator problem. The postfault controller uses the remaining functional actuators. It is designed to regulate
key flight parameters while rejecting the disturbance induced by the failed
actuator. The idea is that the pilot would maneuver the impaired aircraft by
specifying the desired flight parameters. The post fault system dynamics can
differ significantly from normal conditions, and the aircraft can be expected to
operate within limited stability boundaries. The ability of the impaired aircraft to
maneuver needs to bee valuated. This can be accomplished by analyzing the
aircraft equilibrium point structure.
The servo-actuators are initially designed to provide hydraulic power to aid the
pilot in the movement of various aircraft controls. All actuators work on the same
principle such of them usually include a cylinder where a piston is free to move
under the action of the high-pressure fluid. Such actuators usually include an
actuating piston, cylinder, a multi-port flow control valve, check valves and relief
valves together with connecting linkages.
The construction of a servo-actuators differs from one to the another depending
on their operational requirements. They can be hydraulic actuators, mechanically
controlled, electro hydraulic, electrically controlled or electrical actuators, what
makes them far different in construction. The hydraulic servo-actuators play an
important role in the control and dynamics of the aircraft, especially in the
longitudinal control. In the present work we developed the mathematical model of
actuator and discussed its stability.
216