УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТРЁХКООРДИНАТНЫЙ ПОСТ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ
UNIVERSAL THREE-AXIS MANUAL CONTROL POST OF A PLANE

Изобретение относится к авиационной технике, более конкретно к ручным управляющим устройствам для приведения в действие поверхностей управления летательного аппарата и может быть применено при установке его между приборной доской и креслом пилота.
Известные посты ручного управления в составе штурвала и штурвальной колонки обладают ограниченными функциональными возможностями, так как с их помощью можно управлять только двумя управляющими поверхностями, а именно: - рулем высоты, отклоняя штурвальную колонку от себя и на себя, изменяется угол тангажа самолета и элеронами, поворачивая штурвал относительно продольной оси, проходящей через верхнюю часть штурвальной колонки. Патенты RU 2356793 С1, SU 999406 А1, SU 1376432 А1, RU 2420427 С2, US 2009/0321548 А1, US 2014/0014781 А1 и т.д. Недостатком такого ручного управления является то, что для управления по углу рысканья требуется комплекс ножного управления, а именно педали.
Известны трехкоординатные посты ручного управления: патенты РФ №2579250, приоритет от 11 августа 2014 г., №2579417, приоритет от 11 августа 2014 г. и №2647220, приоритет от 29 апреля 2016 г. их общим недостатком является сложная система передачи независимого движения по каждому каналу с помощью, в том числе и пар скольжения, которые склонны к заеданию.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является пост ручного управления учебного планера SG-38 /Яндекс/учебный планер SG-38/википедия/, имеющий ручку управления и педали, к которым через кронштейны присоединены троса управления рулями и элеронами, а к педалям троса ножного управления. Описанный способ (устройство) принят за прототип изобретения.
Недостатком прототипа является то, что перемещения рулей могут быть выполнены с помощью ручного и ножного управления, причем размещение педалей накладывает требование к росту летчика, а также требования по физическому состоянию ног.
Задачей и техническим результатом изобретения является устройство универсального ручного трехкоординатного поста управления летательным аппаратом, который, имея три степени свободы, обеспечивает независимое одновременное управление по всем трем каналам, а именно по тангажу, крену и рысканью с помощью только рук, но сохраняется управление рулем направления от педалей через дополнительные троса синхронизаторы.
Поставленная задача решена следующим образом: пост ручного управления, имеющий ручку управления по тангажу и крену и педали, управляющие рулем направления, которые с помощью тросовой проводки соединяются с соответствующими рулями и элеронами, отличается тем, что установлен штурвал ручного управления соосно через штурвальную колонку на ручку управления, а в нижней части штурвальной колонки симметрично установлены два боковых кронштейна, к которым крепятся троса управления рулем направления, причем троса выведены вперед и, огибая ролики, крепятся к тросам управления рулем направления, которые идут от педалей.
Поворот штурвала относительно продольной оси ручки управления передает движения через троса, которые поворачивают педали, к которым закреплены троса управления рулем направления, причем повороты штурвала относительно любой оси не влияют на положение остальных рулей.
Эффект независимости каналов управления проверен на 3D модели, которая выполнена в программе SolidWorks.
На фиг. 1 показан общий вид исходной конструкции (система управления учебного планера SG-38).
На фиг. 2 показан общий вид универсального трехкоординатного поста управления,
На фиг. 3 показан общий вид универсального трехкоординатного поста управления, штурвальная колонка отклонена назад и влево, отклонены рули высоты и элероны
На фиг. 4 показан общий вид универсального трехкоординатного поста управления, штурвал развернут вправо.
Трехкоординатный пост ручного управления имеет центральную ручку управления поз.1 фиг. 2, к которой непосредственно крепится тяга поз. 2 управления по тангажу с помощью руля высоты, поворотная консоль поз.3 служит для управления по углу рысканья с помощью руля направления, ручка крепится к шарниру поз. 4 и может поворачиваться вперед-назад, шарнир поз. 5 служит для поворота продольной трубы поз. 6 вправо-влево, в передней части которой размещен шарнир поз. 4, причем оси шарниров поз. 4 и поз. 5 пересекаются в одной точке. К задней части трубы крепятся кронштейны тяг поз. 7 привода элеронов для управления по крену, к поворотной консоли поз. 3 крепятся троса управления рулем направления поз. 8. Для доработки исходной конструкции в универсальный трехкоординатный пост управления на ручку поз. 1 шарнирно устанавливается штурвальная колонка поз. 9 фиг. 2, которая с помощью штурвала поз. 10 может разворачиваться вправо-влево, в нижней части штурвальной колонки к правому и левому кронштейнам крепятся троса привода руля направления поз. 11, которые проходят через ролик поз. 12 и далее соединяются с тросом привода руля направления поз. 7 фиг. 1 через узел поз. 13 фиг. 2.
Устройство работает следующим образом: при взятии штурвала поз. 10 фиг. 2 на себя - от  себя штурвальная колонка поз. 9 фиг. 2 поворачивает в шарнире поз. 4 фиг. 1 ручку управления поз. 1, которая перемещает тягу поз. 2 фиг. 1 управления рулем высоты, при повороте штурвальной колонки поз. 9 и штурвала поз. 10 фиг. 2 через трубу поз. 6 относительно шарнира поз. 5 фиг. 1, через кронштейны на трубе поз. 6 происходит перемещение тяг поз. 8 фиг. 1 отклонения элеронов, поворот консоли поз. 3 перемешает троса поз. 7 фиг. 1 управления рулем направления. К консоли поз. 3 крепятся педали ножного управления (условно не показаны). На фиг. 3 показано, что отклонения штурвальной колонки при управлении по крену и тангажу не вызывает перемещения поворотной консоли поз. 3 фиг. 2, что обеспечивает независимость каналов управления, на фиг. 4 показан поворот штурвала поз. 10 и штурвальной колонки поз. 9 фиг. 2 с кронштейнами, который вызывает перемещение тросов управления рулем направления поз. 11 фиг. 2, которые через ролик поз. 12 передают перемещение тросам поз. 7, с которыми они соединены через узел поз. 13 фиг. 2.
Техническим результатом применения трехкоординатного штурвала является возможность отказа от ножного управления летательным аппаратом (педалей), что позволяет пилотировать самолет летчикам с дефектами ног или с небольшим ростом, а также существенно снизит вес системы управления при отказе от педалей.
Изобретение позволяет существенно снизить вес летательного аппарата и упростить кинематическую цепь управления рулями, за счет отказа от педалей, успешно пилотировать такой летательный аппарат могут люди с дефектами ног, в том числе инвалиды с одной ногой, а также существенно снижаются требования к минимальному росту пилотов. Для учебно-тренировочных самолетов актуально применение и ручного и ножного управления в кабине инструктора, для тренировки и переучивания летчиков.