для чего нужен триммер руля высоты на самолете

Поговорим про триммер

У меня спросили по то, как работает триммирование рулей и как это ощущается на штурвале. Сразу говорю, в данном посте я расскажу только про триммер, а есть и другие виды аэродинамической компенсации, а так же всё описанное относится только к семейству Cessna 172s, L 410 и другим самолётам, имеющим жесткую связь рулевых поверхностей с штурвалом, т.е. без дополнительных усилителей-бустеров, а так же не имеющих подвижного стабилизатора.

Заранее условимся и так оно и есть – каждый самолёт вращается вокруг своего центра тяжести (на картинке он будет в виде красного круга), при отклонении штурвала или других органов управления (педали, сайдстик) отклоняются соответствующие управляющие поверхности. Воздушный поток, воздействуя на отклонённые поверхности, вызывает силу, которая и отклоняет самолёт вокруг центра тяжести. Управляющих поверхностей много разных, в нашем примере я возьму руль высоты и не буду всё усложнять с указанием моментов сил, плеч сил, всё предельно просто и понятно

Итак, представьте – вы находитесь в равномерном горизонтальном полёте и на него воздействуют одновременно 4 силы – тяги, сопротивления, подъёмной и тяжести:

Далее вы решили подняться выше, для этого необходимо потянуть штурвал на себя. Что произойдёт? А вот что (раскрасил по-другому чтобы было лучше видно):

Воздух, до этого равномерно обтекавший хвост вдруг начинает встречать на своём пути сопротивление в виде отклонённого вверх руля высоты. При этом на руль высоты оказывается давление (указал в виде плюсов), что создаёт силу, направленную вниз, указанную стрелкой. Эта сила действует относительно центра тяжести, что вызывает подъём носа самолёта вверх.

Ладно, с этим разобрались, ничего сложного, дальше так же просто. Ну летите вы так, со штурвалом, вытянутым на себя, минуту, другую, третью, дальше нужно подниматься ещё несколько минут. А вдруг ещё и разворот нужно совершать? А руки-то устают долго держать штурвал. Это Цессна ещё маленькая, у неё усилия в единицах килограммов могут быть, а на самолётах побольше усилия могут достигать десятков килограмм, буквально. Что делать? Нужно добавить силу, которая будет нам помогать и для этого придумали кучу разных устройств и одно из них – триммер. Посмотрите как он расположен на Цессне:

И что он делает? А просто, он тоже выдвигается в поток, создавая дополнительную силу, направленную в противоположную сторону силы руля высоты (фиолетовая стрелка):

Сила эта меньше, чем сила, которую создаёт руль высоты, но её достаточно, т.к. она действует относительно не центра тяжести, а относительно места крепления руля высоты. Таким образом, отклоняя триммер больше или меньше мы создаём больше или меньше такой вот отклоняющей силы. Когда эти две силы (триммера и руля высоты) уравновешены, самолёт называется оттриммированным, а штурвал находится в нужном положении без участия пилота:

Органы управления триммером на Cessna 172 – две кнопки на штурвале (необходимо нажимать сразу две, иначе не сработает, а так же колесо):

На L 410 можно триммировать не только руль высоты, но и элероны и руль направления, которые действуют так же:

Вот и всё. Ничего сложного, я же говорил :^) Прошу прощения за графику, фотки с интернета, а чукча – не художник.

Источник

Триммер

Любой установившийся режим полета самолета, как правило, выполняется с незначительно отклонёнными рулями, что обеспечивает уравновешивание (балансировку) самолета относительно его центра масс. Возникающие при этом усилия на командных рычагах принято называть балансировочными. Балансировка по тангажу требуется из-за непостоянства центровки, балансировка по крену может потребоваться из-за разницы в наполнении крыльевых топливных баков, а также из-за реактивного момента воздушных винтов, который зависит от режима двигателя. Чтобы зря не утомлять летчика и избавить его от этих ненужных усилий, на каждой рулевой поверхности устанавливается триммер, позволяющий полностью снимать балансировочные усилия.

Триммер конструктивно полностью идентичен сервокомпенсатору и также шарнирно подвешивается в хвостовой части руля, но, в отличие от сервокомпенсатора, имеет дополнительное ручное или электромеханическое управление. Лётчик, отклоняя триммер в сторону, противоположную отклонению руля, добивается уравновешивания руля на заданном угле отклонения при нулевых усилиях на командном рычаге — на триммере появляется аэродинамическая сила, отклоняющая весь руль в нужную сторону. В некоторых случаях используется комбинированная поверхность — триммер-сервокомпенсатор (триммер-флетнер), который при включении привода работает в качестве триммера, а при отключенном — выполняет только функции сервокомпенсатора.

Триммерный эффект

Аэродинамический триммер может использоваться лишь в безбустерных системах управления, в которых командные рычаги напрямую, без гидроусилителей, связаны с рулями, или в системах с обратимыми бустерами. В системах с необратимыми бустерами усилия на командных рычагах создаются загрузочными механизмами (пружинами) и от шарнирного момента руля не зависят. В этом случае триммеры на рулях не ставятся, а балансировочные усилия снимаются специальными устройствами в системе загрузки командных рычагов — механизмами эффекта триммирования, которые перемещают точки крепления пружин к самолёту, тем самым смещая в ту или иную сторону нейтральное (при которых усилия обеих пружин уравновешены) положение штурвала или педалей и создавая постоянное отклонение руля.

Переставной стабилизатор

Другим средством балансировки самолета в установившемся режиме полета может служить переставной стабилизатор. Обычно такой стабилизатор крепится шарнирно на задних узлах подвески, а передние узлы соединяются с силовым приводом, который, перемещая носовую часть стабилизатора вверх или вниз, изменяет углы его установки в полете. Подбирая нужный угол установки, летчик может уравновесить самолет при нулевом шарнирном моменте на руле высоты. Этот же стабилизатор обеспечивает и требуемую эффективность продольного управления самолета на взлёте и посадке.

Источник

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ. ТРИММЕР

Аэродинамическая сила, возникающая на руле при его отклонении, создает относительно оси вращения руля шарнирный момент, который стремится вернуть руль в нейтральное положение. Для удержания руля высоты в отклоненном положении возникающий шарнирный момент уравновешивается моментом, создаваемым усилием, приложенным к ручке управления и педалям.

Величина шарнирного момента возрастает при увеличении угла отклонения руля высоты, его геометрических размеров и скоростного напора. При больших скоростях полета для преодоления шарнирных моментов могут потребоваться недопустимо большие усилия, особенно у самолетов больших размеров. На самолётах Як-52 и Як-55 уменьшение усилии на ручке управления, педалях и элеронах достигается применением роговой и осевой аэродинамических компенсаций (рис. 19, а, б)

Рис. 20. Принцип действия роговой аэродинамической компенсации

Рис. 21. Принцип действия осевой аэродинамической компенсации

Принцип действия роговой и осевой аэродинамической компенсации сводится к приближению центра давления руля к оси его вращения.

Роговой компенсацией руля называется часть его площади в виде “рога”, расположенного впереди оси вращения. Принцип действия роговой компенсации заключается в том, что аэродинамическая сила y_k, действующая на ”рог”, создает относительно оси вращения момент, направленный в сторону, противоположную шарнирному моменту (рис. 20):

Момент, создаваемый роговой компенсацией Y_К В, уменьшает шарнирный момент, а следовательно, и усилие, действующее на ручку управления (педали). При больших углах отклонения руля роговая компенсация ухудшает характер обтекания оперения, увеличивает его лобовое сопротивление. Кроме того, выступающий “рог” служит источником вихреобразования, что способствует вибрации хвостового оперения.

Осевой аэродинамической компенсацией руля называется часть его площади, расположенной впереди оси вращения (рис. 21).

Принцип действия осевой аэродинамической компенсации подобен принципу действия роговой компенсации. Аэродинамическая сила, действующая на площадь компенсации, создает относительно оси вращения момент, направленный в сторону, противоположную шарнирному моменту, уменьшая тем самым усилие на ручке управления.

Этот вид компенсации имеет наибольшее распространение на самолетах всех видов, ввиду его простоты при достаточной эффективности.

Осевая аэродинамическая компенсация рулевых поверхностей

на самолете Як-52 составляет:

на руленаправления 4,4 %;

на руле высоты. 18,4 %; на элеронах 13 %.;

на руле высоты 2,5 %; на руле направления 19,5 %; на элеронах 10 %.

Роговая аэродинамическая компенсация на самолете Як-52 на руле направления составляет 4%, на самолете Як-55: на руле направления-9,4 %; на руле высоты 4,7 %; на элеронах 1,3 %.

При правильно подобранной величине аэродинамической компенсации рулей шарнирный момент рулей не становится равным нулю, а только уменьшается. Однако в длительном полете на каком-либо режиме даже сравнительно небольшое усилие, прикладываемое к ручке управления, весьма утомляет летчика. Поэтому дополнительно на самолете Як-52 установлен аэродинамический триммер, который позволяет регулировать желаемое усилие на ручке управления или полностью снять его.

Рис. 22. Принцип действия аэродинамического триммера

Рис. 23. Зависимость эффективности триммера руля высоты самолета Як-52 от скорости полета

Триммер самолета Як-52 представляет собой небольшую по площади часть руля, шарнирно укрепленную около задней кромки (рис. 22). Триммер имеет независимое управление. При отклонении его возникает аэродинамический момент, противоположный шарнирному моменту руля.

Летчик по своему желанию может уменьшить или полностью снять усилие на ручке управления.

Большая эффективность триммера на самолете Як-52 при сравнительно небольших размерах объясняется тем, что при отклонении триммера происходит перераспределение давления по всей поверхности руля подобно тому, как отклонение руля изменяет распределение давления на стабилизаторе. На самолете Як-52 триммер установлен только на руле высоты. Его углы отклонения составляют вверх и вниз 12°.

На самолете Як-55 триммер не установлен, ввиду того, что симметричный профиль крыла и стабилизатора, а также применение роговой и осевой аэродинамических компенсаций позволяет значительно уменьшить нагрузку на ручке управления и элеронах при выполнении пилотажа как прямого, так и обратного, а также горизонтального полета в диапазоне рабочих скоростей.

Зависимость эффективности триммера самолета Як-52 (т. е. изменение усилий на ручке управления при отклонении его на 1°) от скорости полета показана на (рис. 23).

Управление триммером механическое (тросовое). Колесо управления триммером установлено на левом борту передней и задней кабин. В отклоненном положении триммер фиксируется с помощью механизма перестановки триммера в системе управления, который установлен в фюзеляже самолета.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Триммер (авиация)

Триммер-это небольшой отклоняющую поверхность в хвостовой части руля или Элерона летательного аппарата. предназначен для частичной или полной компенсации аэродинамического шарнирного момента на установившемся режиме полета, для уменьшения усилий в системе управления.
Отделка может способствовать полной компенсации балансировки нагрузки на органы управления в кабине. отклонение триммера на угол осуществляется пилотом с помощью специального привода и не зависит от угла отклонения органа управления.

1. Описание. (Description)
Любой установившийся режим полета самолета выполняется с отклоненными рулями, что обеспечивает уравновешивание равновесия самолета относительно его центра масс. в результате усилий в командной рычаги называются балансировки. чтобы обеспечить нормальное пилотирование, усилие на руле должно быть ощутимым, иначе любое случайное отклонение будет отправить самолет в штопор. с ссутуленные управления пилот будет сложно вести пилотирования. Кроме того, если самолет сбалансирован в усилия, трудно летать, так как любое ослабление усилий будет толкать контроля столбца в неправильном положении. поэтому, чтобы не утомлять летчика и избавить его от ненужных усилий, для каждого элемента поверхности устанавливается триммер, позволяющий полностью снимать балансировочные усилия.
Триммер замки на руль ручки управления в заданном положении, так что самолет мог быть уменьшен, чтобы набрать высоту и лететь в горизонтальном полете без приложения сил на ручки.

Источник

Системы автоматического триммирования

Устройства, служащие для автоматического снятия усилий в сис­темах управления рулями и элеронами, получили название систем автоматического триммирования, или автоматов триммиро­вания. Такое название объясняется тем, что для снятия усилий в настоящее время обычно используются триммеры. Принципиаль­но для этих целей можно использовать также передвижной стаби­лизатор. Однако такой метод более затруднителен для практиче­ской реализации.

Как было показано в предыдущем параграфе, существует ряд причин, вызывающих перебалансировку самолета. Поэтому по­строение системы автоматического триммирования по принципу компенсации возмущений оказывается весьма сложным. Существен­но проще построить систему автоматического триммирования по принципу компенсации отклонения. В таком случае нужно лишь из­мерять и компенсировать усилия в системе управления независимо от породивших их причин.

На рис. 3.107 представлена блок-схема автомата триммирова­ния, работающего по принципу измерения и компенсации усилия в системе управления. В одну из тяг системы управления вмонтиро­ван динамометрический датчик, с выхода которого снимается элек-

Рис. 3.107. Блок-схема си­стемы автоматического триммирования с дина­мометрическим датчиком: 7— штурвал; 2 — руль высо­ты; 3 —триммер

грический сигнал, пропорциональный усилию, воспринимаемому датчиком. Этот сигнал поступает в управляющее устройство. Отсю­да после преобразования, усиления и прохождения цепи задержки эн подается на электромеханизм триммера — триммерную «ашинку. Основной элемент цепи задержки — реле времени, которое срабатывает через несколько секунд после появления сиг­нала. Ток к электромеханизму триммера поступает только в том случае, когда продолжительность действия усилия в тяге больше времени задержки. Благодаря этому автомат триммирования сни­мает только длительно действующие усилия, вызванные перебалан­сировкой самолета, и не реагирует на кратковременные являющиеся результатом управляющих отклонений руля высоты.

Вообще говоря, в системе автоматического триммирования можно обойтись без цепи задержки, играющей в данном случае роль фильтра низких частот. Дело в том, что таким фильтром яв­ляется сам электромеханизм триммера. Если с помощью рёдуктора сделать скорость отклонения триммера небольшой, то при кратко­временных нагрузках в системе управления триммер не будет за­метно отклоняться. Однако при отсутствии специальной цепи за­держки электромеханизм отрабатывает каждое сколько-нибудь зна­чительное колебание усилий в системе управления, непрерывно работая в режиме реверса. Очевидно, что работа электромеханизма в таком режиме нежелательна. Избежать этого можно не только путем установки цепи задержки, но и подбором соответствующего порога чувствительности усилителя, питающего электромеханизм триммера. Однако в этом случае в системе остаются некоторые усилия, величина которых определяется порогом чувствительности усилителя.

При выборе времени задержки приходится сталкиваться с про­тиворечивыми требованиями. С одной стороны, желательно увели­чивать это время, поскольку облегчается работа системы автомати­ческого триммирования, особенно при полете в турбулентной атмо­сфере. С другой стороны, увеличение времени задержки Приводі!! к накапливанию усилий в системе управления. Это может, во-пер­вых, привести к наличию усилий на штурвале при отключении ав­топилота на переходных режимах и, во-вторых, к ухудшению дина­мики системы управления триммером. Задавшись допустимым ос­таточным усилием на штурвале и зная скорость нарастания усилии в системе управления, можно рассчитать максимально допустимое 224

Рис. 3.108. Блок-схема системы автоматическо­го триммирования без динамометрического дат­чика:

/ — штурвал; 2 — руль высо-
ты; 3 — триммер

время задержки. Обычно в системах автоматического триммирова­ния, устанавливаемых на пассажирские самолеты, оно не превы­шает 5—6 сек.

Скорость отклонения триммера желательно делать возможно ‘ меньшей. Однако она должна быть достаточной для того, чтобы своевременно снимать усилия, появляющиеся в системе управле­ния. Учитывая (3.178), скорость отклонения триммера

На режимах захода на посадку потребные скорости отклоне­ния триммера обычно не превышают нескольких десятых градуса в секунду.

В автоматическом полете шарнирный момент уравновешивается моментом рулевой машинки. При этом направление и величина момента рулевой машинки находятся в определенной функциональ­ной зависимости от знака и величины тока на выходе ее усилителя. Следовательно, знак и величина выходного тока усилителя нахо­дятся во взаимосвязи с усилием в системе управления. Поэтому выходной сигнал усилителя в определенной мере является аналогом ■ сигнала динамометрического датчика усилий.

/чевидно, что автомат триммирования такого типа может работать |только в комплексе с автопилотом.

Для сравнения укажем, что автоматы триммирования, постро — Цбнные по первой схеме (см. рис. 3.107), могут работать автономно |Ьт автопилота. В частности, они могут быть использованы для так

зазываемого полуавтоматического триммирования. В этом случае в цепи между управляющим устройством и электромеханизмом триммера устанавливают переключатель режима работы «Ав­томат— полуавтомат» (рис. 3.109). Когда переключатель находит­ся в положении «Автомат», система работает так же, как система, изображенная на рис. 3.107. В положении «Полуавтомат» питание на электромеханизм триммера поступает только при нажатии кнопки, устанавливаемой на штурвале. Режим полуавтоматическо­го триммирования предназначен для использования при выключен­ном автопилоте. Управляя самолетом вручную, летчик нажимает на кнопку, когда возникает необходимость снять накопившееся усилие в системе управления. После снятия усилия кнопку необхо­димо отпустить. Если этого не сделать, то система работает в режи­ме автоматического триммирования. Это может привести к суще­ственному, часто к недопустимому изменению характеристик ус­тойчивости и управляемости самолета. При нормальной работе сис­темы автоматического триммирования постоянно действующие усилия в системе управления не должны превышать некоторого не­большого порогового значения. Наличие в системе управления больших усилий, действующих продолжительнее времени задерж­ки, свидетельствует о неисправности автомата триммирования или автопилота. Этот факт может быть использован для сигнализации неисправности и отключения автомата триммирования и автопило­та. Датчик сигнала неисправности может быть выполнен на базе реле времени. Величина задержки этого реле должна превышать время задержки сигнала в цепи электромеханизма автомата трим­мирования.

Такой способ контроля работы систем автоматического тримми­рования в основном применяется в системах, не имеющих динамо­метрического датчика усилий. В системе автоматического тримми­рования с динамометрическим датчиком для контроля исправности используется специальное контактное устройство, имеющееся в дат­чике. Такое контактное устройство имеется, например, в датчике усилий типа ДДУ, используемом в автомате триммирования типа АТ-2, который входит в состав бортовой системы автоматического управления БСУ-ЗП. Оно представляет собой две пары контактов, которые размыкаются при действии на датчик усилий определенной величины, так называемых предельных усилий. При сжатии дат­чика размыкается одна пара контактов, при растяжении — другая. Сопоставляя знак сигнала контактного устройства со знаком сиг — 226
нала, снимаемого с индукцион­ного датчика ДДУ, оказывает­ся возможным построить логи — гическую систему контроля ра­боты автомата триммирования.

Для информации летчика об усилиях в системе управле­ния служат указатели усилий (индикаторы нагрузок). На ря­де самолетов их устанавлива­ют не только в канал высоты, но и в каналы крена и направ­ления. Нарис. 3.110 показан комбинированный индикатор

нагрузок ИН-3, входящий в состав бортовой системы САУ-1Т.

Подвижный индекс указателя усилий в системе руля направле­ния Н выполнен в виде вертикальной риски. При наличии усилий он отклоняется влево или вправо в зависимости от знака усилия. Индекс указателя усилий в системе управления элеронами обоз­начен буквой К (крен). При наличии усилий в этой системе индекс накреняется, поворачиваясь вокруг центра. Направление крена ин­декса также зависит от знака усилия. Подвижный индекс указате­ля усилий в системе управления рулем высоты обозначен буквой Т (тангаж). Он может отклоняться вверх и вниз. В некоторых авто­матах триммирования вместо указателя усилий используют две сиг­нальные лампы. Когда усилие в системе управления превышает не­который предел, загорается одна из ламп в зависимости от знака усилия.

Источник