Трехкоординатный пост ручного управления самолетом
THREE-CORDINATE MANUAL AIRCRAFT CONTROL STATION

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 к потолку кабины для экипажа, состоящего из одного человека.
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 C1, SU 999406 A1, SU 1376432 A1, RU 2420427 C2, US 2009/0321548 A1, US 2014/0014781 A1 и т.д.). Недостатком такого ручного управления является то, что для управления по углу рысканья требуется комплекс ножного управления, а именно педали.
Известен пост ручного управления, имеющий еще одну степень свободы, при этом штурвальная колонка имеет возможность вращения относительно собственной продольной оси, перпендикулярной основанию (US 1798724 А, B64C 13/04, 31.03.1931, описание сс. 1, 2, фиг. 1-4, всего 4 с.), чем обеспечивается продольное управление летательным аппаратом и отказ от ножного управления.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по достигаемому техническому результату является пост ручного управления, в котором в конструкции штурвала добавляется еще одна степень свободы, а именно штурвальная колонка совместно со штурвалом, который через шлицевой штурвальный вал, установленный подвижно в направляющей трубе, проходящей через вырез в панели приборов, сохраняет возможность вращения относительно собственной продольной горизонтальной оси совместно со штурвалом, а сам штурвал имеет возможность отдельно поворачиваться относительно оси, перпендикулярной продольной оси вала (заявка на изобретение РФ №2014132977). Данное устройство принято в качестве прототипа изобретения.
Прототип поста управления обеспечивает передачу управления на рули высоты, рули направления и элероны без применения поста ножного управления (педалей).
Недостатком прототипа является то, что перемещения рулей выполнены через сложные технические приспособления в виде телескопических тяг, причем тяга руля поворота должна также передавать вращение при различных продольных положениях подвижной и неподвижной секций. Такое решение связано с высокой трудоемкостью изготовления и издержками веса.
Задачей и техническим результатом изобретения является устройство 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, и отличается простотой конструкции.
Поставленная задача решена следующим образом: трехкоординатный пост ручного управления самолетом, содержащий штурвал, качалки, тяги, кронштейны, отличается тем, что дополнительная, относительно продольной оси летательного аппарата, степень свободы штурвала по управлению креном обеспечивается путем установки закрепленной в шарнирах тонкостенной трубы, внутри которой максимально близко к оси качания проходят тяги управления рулем высоты и рулем направления, что практически исключает влияние канала крена на рули высоты и направления.
В конструкции отсутствуют скользящие пары трения в виде телескопической тяги. Эффект независимости каналов управления проверен на 3D модели учебного планера, которая выполнена в программе SolidWorks.
На фиг. 1 показан общий вид трехкоординатного поста управления летательным аппаратом в составе учебного планера.
На фиг. 2 показан отдельно пост управления, вид спереди.
На фиг. 3 показан отдельно пост управления, вид слева.
На фиг. 4 показан отдельно пост управления, вид справа.
Трехкоординатный пост ручного управления имеет корпус 22 (фиг. 3), который шарнирно установлен в неподвижных кронштейнах 20 и 21 (фиг. 1), его продольная ось качания 10 позволяет штурвальной колонке 1 перемещать кронштейны крепления тяг привода элеронов 11 (фиг. 3) тяги (условно не показаны), кронштейн 2 (фиг. 1) крепления качалки привода руля направления 16 (фиг. 2), далее соединенные с качалкой 5 (фиг. 1) тяга 7, соединенная с двухуровневой качалкой 12 (фиг. 4), к верхнему плечу 15 (фиг. 2) которой крепится промежуточная тяга 23, и далее тяга 19 привода руля направления; качалка 4 (фиг. 3) привода руля высоты, внутри которой проходит продольно тяга 14 привода руля направления и шарнирно закреплена качалка 5 привода руля направления, качалка 14 шарнирно закреплена в кронштейне 9, который жестко крепится к корпусу 22 поста управления, на рычаге 8 качалки 14 в верхней точке шарнирно крепится промежуточная тяга 17 руля высоты, которая соединена с тягой 18, которая продольно перемешается в направляющих люнетах хвостовой части.
Устройство работает следующим образом: при развороте штурвальной колонки 1 относительно оси 3 (фиг. 1) происходит перемещение кронштейна 16 (фиг. 2), тяги 14 (фиг. 3), кронштейна 5, тяги 7, кронштейн 12 повернется относительно оси 13 (фиг. 4) и повернет качалку 15 (фиг. 2), качалка 15 перемещает промежуточную тягу 23 (фиг. 1), которая перемещает тягу 19 непосредственного привода руля направления. При отклонении штурвальной колонки 1 "на себя-от себя" качалка 4, вращаясь относительно оси 6 (фиг. 3) в кронштейне 9, повернет рычаг 8, к верхнему краю которого закреплена промежуточная тяга 17, которая перемещает тягу 18 непосредственного привода руля высоты. При качании штурвальной колонки относительно оси 10 (фиг. 3) будут перемещаться законцовки 11 (фиг. 3), к которым крепятся тяги непосредственного привода элеронов. Повороты штурвальной колонки относительно трех осей обеспечивают управление летательным аппаратом в любой последовательности и любых сочетаниях отклонений без перекрестного воздействия, так как поворот корпуса 22 относительно оси 10 не оказывает практического воздействия на положения тяг 18 и 19 управления рулями высоты и направления. Так как оси тяг 18 и 19 проходят вдоль оси вращения привода элеронов на небольшом расстоянии согласно фиг. 2 возмущения перемещений составляют величины второго порядка малости, и практическом расчете не учитываются.
Техническим результатом применения трехкоординатного штурвала является возможность независимого управление по всем трем каналам, а именно по тангажу, крену и рысканью, и отличается простотой конструкции. Размещение штурвала в верхней части кабины обеспечивает более короткие трассы управления рулями для летательных аппаратов типа высокоплан и биплан, для летательных аппаратов типа низкоплан пост управления размещается в нижней части кабины.