Меню

Что такое стабилизатор автопилота

Привод перекладки стабилизатора Boeing-737

Как ни крути, а стабилизатор самолёту нужен.
Для некоторых любителей авиации дальнейшее будет откровением, но я всё же скажу.

Так вот — Стабилизатор дует вниз!

Итак.
Как ни странно, но подъёмная сила стабилизатора направлена вниз.
Крыла — вверх, а стабилизатора — вниз.
Это сделано для балансировки самолёта.
Потому что подъёмная сила (ПС) крыла приложена сзади центра масс. И она направлена вверх, а потому создаёт пикирующий момент.

Поэтому стабилизатор — как маленькое перевёрнутое крыло — имея более выгнутую поверхность снизу, создаёт силу, направленную вниз, и в полёте компенсирует пикирующий момент от крыла своим кабрирующим моментом.
Именно поэтому на больших самолётах размещают в стабилизаторе дополнительный топливный бак и создают этой массой силу, частично разгружающую стабилизатор и бесплатно помогающую балансировать самолёт в продольном направлении (на небольших самолётах вроде Boeing-737 и Airbus-320 таких баков обычно нет).
Также для разгрузки стабилизатора могут служить и двигатели, расположенные в хвостовой части.
Но тут есть одна опасность. Так как масса этих двигателей не зависит от аэродинамики, а значит, и скорости полёта, то при уменьшении скорости они будут тянуть хвост вниз, но крыло тянуть вверх не будет. А это чревато превышением безопасного угла атаки, невозможностью разгона самолёта и критической потерей скорости со сваливанием в плоский штопор. Что и произошло на Ту-154 в 2006 году под Донецком . Поэтому иметь стабилизирующее воздействие от аэродинамических сил полезнее: при его потере у самолёта с самым распространённым расположением двигателей — на пилонах спереди крыла — сама собой возникает сила, опускающая нос и разгоняющая скорость.

Однако мы отвлеклись.
У нас имеется стабилизированный самолёт, да?
Почему бы так и не летать с жёстко закреплённым стабилизатором, изредка толкая штурвал или немножко подтягивая на посадке?
Потому что есть ещё несколько причин.
Так как всем нам хочется летать быстро, то для этого нужно тонкое (сверху вниз) и узкое (спереди назад) крыло.
Но нам также хочется приземляться не на сверхсветовой скорости, а медленно и вальяжно. А для этого нужно толстое, широкое и кривое крыло.
Поэтому придумали закрылки — это часть крыла, выдвигающаяся назад и вниз, увеличивая площадь крыла и его кривизну спереди назад. Они позволяют увеличить подъёмную силу на малых скоростях полёта.

Всем хороши закрылки. Захотел — вывалил. Захотел — убрал.
Но.
При выпуске закрылков центр давления крыла смещается заметно назад. И неподвижный стабилизатор не может уже сбалансировать самолёт.
Поэтому пришлось делать стабилизатор поворотным.

По рисунку — стабилизатор крепится шарнирно в двух задних точках к фюзеляжу.
А передняя точка крепления может перемещаться вверх и вниз.

Перемещается стабилизатор обычно винтовым подъёмником.

Установлен он в негерметичной части фюзеляжа, сзади гермошпангоута, которым заканчивается салон.
Приводится на 737 он тросовой проводкой, тянущейся через весь аэроплан к кабине пилотов.

Пилоты управляют стабилизатором, нажимая клавиши на рогах штурвала .
Также стабилизатор приводится в действие автоматически при сильном отклонении штурвала на пикирование или кабрирование. Когда система понимает, что запаса управления рулём высоты не хватает для выполнения нужного манёвра.

Схемка привода стабилизатора.

В приводе есть электромагнитные муфты, фиксирующие последнее положение привода, и расцепляющиеся для его вращения при подаче питания. Они, и система управления вообще, питаются постоянным 28 В. Моторы — от переменки.

Индикация положения стабилизатора для пилотов есть на стойке управления — это шкалы по бокам, где зелёным обозначена зона взлётного диапазона положений.

Справа внизу фотки видны два тумблера.
Они нормально замкнуты во включенном положении и предохранены от размыкания упорами.
Эти тумблеры позволяют отключить управление стабилизатором в нештатной ситуации. Левый — от пилотов, правый — от автопилота. Например, если залипнет тумблер на рогах пилота, и стабилизатор будет перемещаться в одну сторону безостановочно.

Для резервного управления стабилизатором по бокам стойки управления есть два барабана — возле колена КВС и 2П.
На барабанах есть откидывающаяся ручка,

за которую можно вручную вращать барабан .
Далее вниз от барабанов проходит цепь, и дальше оно переходит в тросы, идущие назад.
Всё это хозяйство жёстко связано, так что при любом вращении винта привода движение передаётся на барабаны, и в кабине срузу видно перемещение стабилизатора.

Как уже сказано, пилоты перемещают стабилизатор с рогов штурвалов.
На внешнем роге (том, что ближе к борту) есть два тумблера.

Одновременное их нажатие приводит к срабатыванию электродвигателя на приводе стабилизатора, двигатель вращает винт, а уж по нему через шариковый подшипник ездит стабилизатор, изменяя угол установки.
Для предохранения система не будет перемещать стабилизатор, если штурвал упёрт в одну сторону, а тумблеры замкнуты на перемещение стабилизатора в другую. Забывание этого нюанса пилотами в стрессовой ситуации, кажется, способствовало развитию опасных положений в нескольких катастрофах.

Читайте также:  Стабилизаторы тока для светодиодных светильников

На шпангоуте фюзеляжа, к которому закреплён привод, также прикреплены концевики разных систем, которым важны дискретные сигналы о положении стабилизатора.

Доступ в отсек стабилизатора есть через лючок в задней нижней части фюзеляжа, перед отсеком ВСУ .

Залезнув, обнаруживаем полусферический задний гермошпангоут, а также кучу лишних тросов и трубок.

Сзади отсека, вплотную к отсеку ВСУ, находится предмет нашего сегод няш него вожделения.

Как видно, привод стабилизатора имеет снизу барабан с тросами. Но него наматываются и сматываются тросы при вращении.
Слева по фоткам есть электромотор привода пилотами. Он трёхфазно-переменен и имеет две скорости вращения — при выпущенных закрылках скорость большая, при убранных — маленькая. Считается, что закрылки выпускаются в близости земли, когда скорость самолёта меньше, и для перебалансировки его нужно быстрое перемещение стабилизатора на бОльшие углы.

Справа по фотке на приводе есть электромотор автопилота.
Когда автопилот включен, то система стремится уменьшить использование руля высоты (РВ) для управления тангажом, и после его отклонения автопилотом она через некоторое время перемещает стабилизатор целиком, компенсируя отклонение РВ. Некоторые считают, что это снижает сопротивление самолёта, так как для такого же изменения пикирующего момента не нужно вытарчивать рули высоты в поток, а достаточно немножко повернуть весь стабилизатор.

Концевики на железном Боинге выполнены так же кондово.

Они находятся на двух планках, и приводятся через елозящую по ним раму с плоскостями разных уровней.

Ролики у них выточены из цельного куска текстолита.

На поверхностях художественно наляпана консистентная смазка, которой щедро смазывается винт и которая не менее щедро изо всяких мест потом вылазит.

Вот, собственно, и всё.

. а чего я вообще туда полез?
А это нам просто выдали работу по проверке состояния некоторых разъёмов на самолёте.

Разъёмы оказались в порядке.

Anders Cornelius Olesen

7,03 тыс. подписчиков

Boeing 737NG horizontal stabilizer jackscrew cycle Смотреть позже Поделиться Посмотреть на //www.youtube.com/embed/rxPa9A-k2xY?wmode=opaque
Как-то медленно он тут едет.

Фотографии в альбоме « 737 Stab trim actuator », автор Lx-photos на Яндекс.Фотках

Источник

Стабилизатор самолета

Стабилизатор самолета выступает в качестве несущей хвостовой поверхности и отвечает за продольную устойчивость воздушного судна.

В отличие от крыльев он имеет симметрично выпуклый профиль по двум поверхностям. Таким образом есть возможность управлять рулями высоты в разных условиях их положения. В случае несимметричного профиля обтекание стабилизатора не будет одинаковым, а за ним и рули высоты при опускании или поднятии будут обтекаться неодинаково.

Стоит отметить, что устройство стабилизатора практически ничем не отличается от устройства крыла. Он состоит из двух лонжеронов (заднего и переднего), раскосов, нервюр, передней кромки, расчалок, обода и мелких деталей. Его конструктивная особенность заключается в том, что задний лонжерон выступает в качестве детали, формирующей заднюю кромку. Рули высоты подвешены к заднему лонжерону.

Лонжероны стабилизатора имеют коробчатую форму. Причем на некоторых конструкциях У-2 лонжероны делаются цельными: задний – однотаврового сечения, передний – двутаврового.

Коробчатые лонжероны более легкие, но производить их сложнее. По направлению к консолям сечение лонжеронов уменьшается. В соответствии с профилем стабилизатора задний лонжерон имеет немного большую высоту.

Стабилизатор самолета 343

Через задний лонжерон проходит 7 вильчатых болтов, предназначенных для установки стабилизатора и подвески рулевой высоты. Передний лонжерон имеет 2 болта, которые крепят на фюзеляже стабилизатора.

Нервюры устроены точно таким же образом, как и нервюры крыла: основные нервюры коробчатого типа, простые облегчены (они имеют одну стенку с облегчающими прорезями). Полки нервюр стабилизатора в отличие от нервюр крыла состоят не из сосны, а из липы. Другое их отличие состоит в том, что у них нет хвостовой части.

Что касается раскосов стабилизатора самолета, то они представляют собой те же коробчатые нервюры, но поставленные под наклоном. Они сходятся посредине заднего лонжерона в общий узел.

Для жесткости стабилизатор самолета расчален четырехмиллиметровой проволокой.

Обход стабилизатора, как и обход крыльев, состоит из кольчугалюминиевых швеллерных полос, имеющих толщину в 0,8 мм. Обход – это продолжение передней кромки стабилизатора самолета и составляет с ним единое целое.

Стабилизатор устанавливается в щели между фюзеляжем и нижней частью киля. В центральной части его переднего лонжерона для крепления стабилизатора установлены 2 вертикальных вильчатых болта, которые соединяются на верхних лонжеронах фюзеляжа ушковыми болтами. Задний лонжерон крепится 1 горизонтальным вильчатым болтом, который прикрепляется на отверстии металлической гребенки, установленной на лонжероне киля.

Читайте также:  Стабилизатор вольтрон 15000 3 фазный

В местах соединения раскосов с лонжеронами помещены все 3 вильчатых болта.

Снизу стабилизатор поддерживается с помощью четырех подкосов (по 2 с каждой стороны). Они сделаны из стальной трубы и имеют эллипсовидное сечение. Подкосы крепятся на стабилизаторе под основными нервюрами, где на всех сторонах стабилизатора сформировались два пролета, а к нижнему лонжерону на узлах последнего полета. У самолетов 1936 года выпуска усиленные ушки подкосов.

На конце подкосов находится вильчатый болт, с помощью которого регулируется их длина во время установки на фюзеляж стабилизатора.

Передние подкосы короче задних, что соответствует сужению хвостовой части, и имеют на обоих концах регулировочные болты, в то время как на переднем подкосе есть только 1 регулировочный болт, находящийся на верхнем конце.

Стабилизатор неуправляемый в полете, но на земле его можно отрегулировать и установить под определенным установочным углом. В лонжероне киля для установки стабилизатора имеется гребенка с отверстиями.

Установка стабилизатора на конкретный угол в лонжероне киля осуществляется через гребенку с отверстиями. То или иное отверстие для установки выбирается с учетом нагрузки самолета, тем самым создавая необходимые для равновесия самолета условия.

Киль – орган путевой устойчивости, который позволяет воздушному судну самостоятельно сохранять заданное ему направление полета. В том случае, если самолет во время полета отклонится в какую-то сторону (к примеру, из-за сильного порыва ветра), то киль, восприняв давление воздуха боковыми стенками, будет стремиться вернуть лайнер к прямолинейному полету. Хвост противодействует стремлению самолета сбиваться с курса и «рыскать» в стороны.

Киль поставлен неподвижно и находится в плоскости продольной симметрии воздушного судна. Один его лонжерон поставлен вертикально, другой – под наклоном. Также он состоит их трех нервюр, раскосов, стрингеров и обшивки (материи и фанеры).

Изменять положение киля ни на земле перед полетом, ни в полете нельзя, поскольку лонжерон киля выступает замыкающей стойкой фюзеляжа.

Наклонно поставленным лонжероном образована передняя часть киля. На нижнем конце лонжерона надета обжимка из стали, выступающая в роли переднего узла крепления.

Вертикальный лонжерон представлен в виде сплошного бруска. Верхняя его часть крепит детали киля, а нижняя связывает фермы задней части фюзеляжа.

Вертикальный и наклонный лонжероны соединены тремя горизонтальными нервюрами, которые образуют форму профиля киля. Основание киля составляет нижняя нервюра, по этой причине она более широкая. Срезанную форму имеет киль в верхней части, что сделано для прохода компенсатора руля направления.

Внизу вертикального лонжерона для присоединения к фюзеляжу надеты две обоймы, выступающие узлами крепления.

К вертикальному лонжерону подвешен руль направления посредством 4 шарниров точно такого же устройства, какое имеют рули высоты.

Источник



Стабилизатор самолета. Общее устройство и управление самолетом

Что нам известно про стабилизатор самолета? Большинство обывателей просто пожмет плечами. Те, кто в школе любил физику, возможно, смогут сказать пару слов, но, конечно, на этот вопрос, скорее всего, смогут наиболее полно ответить специалисты. Между тем, это очень важная часть, без которой полет фактически невозможен.

Принципиальное устройство самолета

Если попросить нарисовать нескольких взрослых авиалайнер, картинки будут примерно одинаковыми и будут различаться лишь в деталях. Схема самолета, скорее всего, будет выглядеть следующим образом: кабина, крылья, фюзеляж, салон и так называемое хвостовое оперение. Кто-то нарисует иллюминаторы, а кто-то забудет о них, возможно, будут упущены еще какие-нибудь мелочи. Возможно, художники даже не смогут ответить, для чего необходимы те или иные детали, мы просто не задумываемся об этом, хотя видим самолеты довольно часто, как вживую, так и на картинках, в кино и просто по телевизору. И это на самом деле и есть принципиальное устройство самолета — остальное, по сравнению с этим, лишь мелочи. Фюзеляж и крылья служат собственно для подъема авиалайнера в воздух, в кабине производится управление, а в салоне находятся пассажиры или груз. Ну, а как насчет хвостового оперения, для чего же оно нужно? Не для красоты ведь?

Хвостовое оперение

Те, кто водит машину, отлично знают, как поехать в сторону: нужно лишь повернуть руль, вслед за которым будут двигаться и колеса. Но самолет — совсем другое дело, ведь в воздухе нет никаких дорог, и для управления нужны какие-то другие механизмы. Здесь в дело вступает чистая наука: на летящую машину действует большое количество различных сил, и те, что полезны, усиливаются, а остальные минимизируются, в результате чего достигается некий баланс.

Читайте также:  Стойки заднего стабилизатора бмв х5 е53

Вероятно, почти каждый, кто видел в своей жизни авиалайнер, обращал внимание на сложную конструкцию в его хвостовой части — оперение. Именно эта сравнительно небольшая часть, как это ни странно, управляет всей этой гигантской машиной, заставляя ее не только поворачивать, но и набирать или сбрасывать высоту. Оно состоит из двух частей: вертикальной и горизонтальной, которые, в свою очередь, тоже делятся надвое. Руля тоже два: один служит, чтобы задавать направление движения, а другой — высоту. Кроме того, есть и часть, с помощью которой достигается продольная устойчивость авиалайнера.

Кстати, стабилизатор самолета может располагаться не только в его задней части. Но подробнее об этом чуть позже.

Стабилизатор

Современная схема самолета предусматривает множество деталей, необходимых для поддержания безопасного состояния авиалайнера и его пассажиров на всех этапах полета. И, пожалуй, главной из них является стабилизатор, расположенный в задней части конструкции. Он представляет собой, по сути, всего лишь планку, поэтому удивительно, как такая сравнительно небольшая деталь может вообще каким-либо образом влиять на движение огромного авиалайнера. Но он в самом деле очень важен — когда происходит поломка этой части, полет может закончиться весьма трагично. Например, согласно официальной версии, именно стабилизатор самолета стал причиной недавнего крушения пассажирского «Боинга» в Ростове-на-Дону. По мнению международных экспертов, рассогласованность в действиях пилотов и ошибка одного из них привели в действие одну из частей оперения, переведя стабилизатор в положение, характерное для пике. У экипажа уже просто не получилось ничего предпринять, чтобы не допустить столкновения. К счастью, самолетостроение не стоит на месте, и каждый следующий полет дает все меньше пространства для человеческого фактора.

Функции

Как очевидно из названия, стабилизатор самолета служит для контроля за его движением. Компенсируя и гася некоторые пики и вибрации, он делает полет более плавным и безопасным. Поскольку отклонения бывают как в вертикальной, так и в горизонтальной оси, управление стабилизатором осуществляется также в двух направлениях — поэтому он и состоит из двух частей. Они могут иметь самую разную конструкцию, в зависимости от типа и предназначения воздушного судна, но в любом случае присутствуют на любом современном самолете.

Горизонтальная часть

Она отвечает за балансировку по вертикали, не позволяя машине то и дело «клевать носом», и состоит из двух главных деталей. Первая из них — неподвижная поверхность, которая, собственно, и представляет собой стабилизатор высоты самолета. На шарнире к этой части прикреплена вторая — руль, обеспечивающий управление.

При нормальной аэродинамической схеме горизонтальный стабилизатор располагается в хвосте. Однако встречаются также конструкции, когда он находится перед крылом или их и вовсе два — в передней части и сзади. Встречаются также так называемые схемы «бесхвостка» или «летающее крыло», вообще не имеющие горизонтального оперения.

Вертикальная часть

Эта деталь обеспечивает воздушному судну устойчивость направления в полете, не позволяя ему вилять из стороны в сторону. Это тоже составная конструкция, в которой предусмотрены неподвижный вертикальный стабилизатор самолета, или киль, а также руль направления на шарнире.

Эта часть, как и крыло, в зависимости от назначения и требуемых характеристик, может иметь самую разную форму. Разнообразие достигается также и с помощью различий во взаимном расположении всех поверхностей и добавления дополнительных частей, таких как форкиль или подфюзеляжный гребень.

Форма и подвижность

Пожалуй, самым популярным в гражданской авиации сейчас является Т-образное оперение, при котором горизонтальная часть находится на конце киля. Впрочем, встречаются и некоторые другие.

Некоторое время использовалось V-образное оперение, в котором обе части одновременно выполняли сразу функции как горизонтальной, так и вертикальной части. Сложное управление и относительно небольшая эффективность не позволили этому варианту широко распространиться.

Кроме того, встречается разнесенное вертикальное оперение, при котором его части могут находиться по бокам от фюзеляжа и даже на крыльях.

Что же касается подвижности, обычно стабилизирующие поверхности жестко закреплены относительно корпуса. Тем не менее встречаются варианты, особенно когда дело касается горизонтального оперения.

Если поменять угол относительно продольной оси можно на земле, стабилизатор такого типа называется переставляемым. Если же управление стабилизатором самолета может происходить и в воздухе, он будет подвижным. Это характерно для тяжелых авиалайнеров, нуждающихся в дополнительной балансировке. Наконец, на сверхзвуковых машинах применяется подвижный стабилизатор самолета, выполняющий также роль руля высоты.

Источник