Исследование системы управления

ЛЕКЦИЯ № 17 по Безопасности полётов

Тема: Расследование авиапроисшествий. Исследование отдельных систем: управления, топливной и гидравлической.

Исследование системы управления

 

Системы управления ВС относятся к наиболее важным системам, в значительной степени обеспечивающим безопасность полётов. Исправность системы управления позволяет экипажу выполнить требуемый маневр или этап полёта даже при возникновении аварийной (особой) ситуации.

При нормальной работе системы управления реализуются соответствующие законы управления в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режимах, путем отклонения органов управления (рулей) и обеспечивают приемлемые характеристики статической и динамической устойчивости и управляемости замкнутого контура «пилот–воздушное судно».

Признаками безотказной работы системы управления ВС в общем случае являются:

− отсутствие рассоединения и зазоров в механической проводке управления;

− соответствие усилий и перемещений командных и их производных и углов отклонения рулей, рычагов управления техническим условиям;

− отсутствие вибрации, «вождения» рычагов управления при отсутствии управляющих сигналов;

− исправность рулевых приводов (гидроусилителей).

Для анализа этих признаков необходимо:

− определить положение командных рычагов управления, усилия на них, углов отношения рулей, штоков механизмов систем, улучшающих характеристики устойчивости и управляемости (автоматов регулирования передаточных чисел, автоматов регулирования загрузки, автоматов регулирования управления и т. д.), их соответствие режиму полёта, предшествующему столкновению с землей;

− определить отсутствие заклинивания элементов и узлов системы управления, их рассоединения и т. п.;

− определить работоспособность рулевых приводов и рулевых машин;

оценить работоспособность и величину сигналов датчиков угловых скоростей, положения самолёта, линейных ускорений и т. д.;

А. Определение углов отклонения рулей по положению штоков рулевых приводов

Известно, что каждому положению штока рулевого привода соответствует определенное значение угла отклонения рулей (рис. 17.9).

 

Рисунок 17.9 – Определение выхода штока

 

Положение штока рулевого привода можно определить:

− по отпечаткам ребер штока на «зеркале» цилиндра;

− по отпечаткам ребер втулок (букс) на «зеркале» цилиндра (рис. 17.10).

 

Рисунок 17.10 – Отпечаток на зеркале цилиндра рулевого привода

 

Необходимо рассматривать возможность того, что положение штока рулевого привода не всегда может сохраниться при последующем его разрушении или деформации. Возможность смещения штока зависит от различных факторов, основными из которых являются:

− скорость движения ВС и его положение в момент удара о землю: чем больше скорость движения ВС и больше угол его падения, тем за более короткий отрезок времени происходит разрушение ВС и, следовательно, тем меньше возможность смещения штока рулевого привода;

− расположение рулевого привода: расположение рулевого привода вдоль продольной или поперечной оси ВС при различных углах его столкновения с землей (по крену и тангажу) может вызвать смещение штоков одних рулевых приводов и не приводить к смещению штоков у других.

Б. Определение углов отклонения рулей по отпечаткам на обтекателях фюзеляжа и других деталях планера

Незначительные зазоры между корневыми нервюрами рулей и элементами планера позволяет при соударении ВС с препятствием деформировать элементы планера рулями и тем самым оставить отпечатки, фиксирующие положение рулей (рис. 17.11).

Необходимо иметь в виду, что множественные зафиксированные отпечатки рулей могут быть следствием неоднократных последовательных ударов ВС о препятствия (деревья, здания), а значит, не давать однозначной величины углов отклонения рулей. В этом случае необходимо выявлять первоначальный отпечаток.

 

Рисунок 17.11 – Определение угла отклонения стабилизатора по отпечатку на обтекателе фюзеляжа

 

В. Определение углов отношения рулей и командных рычагов управления по положению элементов системы управления

Все элементы проводки системы управления самолета в процессе её работы занимают определенное положение и обеспечивают тем самым соответствие углов отклонения рулей положению командных рычагов управления. В процессе расследования АП отыскание элементов, узлов, агрегатов, механизмов системы управления является одним из самых важных моментов. В связи с тем, что элементы проводки управления легко подвижны, то зафиксированные на них отпечатки могут не соответствовать первому столкновению ВС, потому важно подвергнуть анализу все отпечатки на всех элементах – от входного звена (рычагов управления) до выходного (рулевые приводы и рулевая поверхность).

В большинстве случае отпечатки, оставляемые в процессе столкновения, могут быть обнаружены:

− на загрузочных механизмах (отпечатки пружины, шайб
и т. д. на внутренней поверхности механизма, отпечатки на штоке);

− на дифференциальных и смесительных качалках, нелинейных механизмах (отпечатки от роликов, «лапок», рычагов, упоров);

− на датчиках углов отклонения (на штоке датчика от соударения с корпусом).

Г. Определение работоспособности систем обеспечения статической устойчивости и управляемости.

Требуемые характеристики устойчивости и управляемости реализуются на современных воздушных судах применением автоматов регулирования загрузки (АРЗ), автоматов регулирования передаточных чисел (АРП) или автоматами регулирования управления. Эти устройства обеспечивают автоматическое изменение затяжки пружины загрузочного механизма или передаточного отношения (в АРУ и первое, и второе) в зависимости от режима полёта – высоты полёта и приборной скорости (скоростного напора).

Оценить работоспособность этих устройств в полёте можно путем сопоставления расчетных положений штоков исполнительных механизмов, определяемых по параметрам полёта с фактическим положением штоков в момент разрушения ВС (рис. 17.12). Задача сводится к определению возможного диапазона скоростей по положению штока и сравнением его с объективными, имеющимися в наличии данными о скорости падения ВС (по показаниям указателя скорости, по данным БУР и т. д.). При наличии расхождения скорости, определенной по положению штока исполнительного механизма АРУ, с величиной фактической скорости ВС в момент удара является доказательством исправности АРУ до удара. Как было отмечено выше величина входа штока определяется по отпечаткам в момент удара на сопряженных деталях.

 

Рисунок 17.12 – Положение силового штока исполнительного механизма АРЗ-1

 

Д. Определение работоспособности рулевых приводов

Рулевые приводы являются одними из главных звеньев, обеспечивающих работоспособность систем управления ВС, а следовательно, и безопасность полётов. Включение рулевых приводов в проводку управления по необратимой схеме делает практически невозможным процесс управления движением ВС при отказе рулевых приводов.

Рулевые приводы – это сложные электрогидромеханические или гидромеханические устройства. Ненормальная работа гидравлической системы, распределительных устройств рулевых приводов, цепей обратной связи, как правило, сопровождается следующими показателями (отказами):

− заклинивание командных рычагов управления;

− «вождение» командных рычагов управления;

− подергивание командных рычагов управления;

− «просадка» штока рулевого привода;

− «утыкание» штока рулевого привода и т. д.;

− несоответствие величины перемещения штока величине входного сигнала.

Оценить работоспособность рулевого привода после АП (АИ) возможно при условии знания его устройства, принципа действия и характерных отказов.

При осмотре рулевого привода необходимо проверить:

− легкость хода распределительного золотника;

− состояние подвижных деталей входного звена;

− отсутствие посторонних частиц и предметов между подвижными деталями;

− величину выхода штока силового цилиндра, наличие задиров, изломов на корпусе рулевого привода и узлах его крепления к конструкции планера.

Наличие посторонних частиц во внутренних полостях определяется
γ-просвечиванием.

 

Рисунок 17.13 – Технология препарирования силовых цилиндров рулевых приводов

Большое значение в определении работоспособности рулевого привода имеет анализ его состояния после разборки. Если подвижные элементы по какой-нибудь причине оказались заклиненными, то при разборке не рекомендуется их выпрессовывать, выбивать, т. к. этими действиями можно исказить признаки, свидетельствующие об отказе рулевого привода. В таких случаях, гильзы, цилиндр и т. п. разрезаются по технологии, показанной на рис. 17.13.

Особое внимание необходимо уделять не только состоянию рабочих поверхностей элементов рулевого привода, но и качеству обработки поверхностей, кромок отверстий и т. п. Например, распределительные золотники и гильзы подвергаются микрометрическому обмеру для проверки зазора между подвижными и трущимися поверхностями, особенно в тех случаях, когда выявлено заклинивание или заедание золотника. При анализе работоспособности рулевого привода необходимо установить, в каком положении находились клапаны кольцевания, обратные и редукционные клапаны, сопло-заслонка поляризованного реле электромеханического распределительного устройства, проверить состояние и чистоту входных фильтров приводов.

Е. Оценка работоспособности механической проводки управления

Основными элементами механической (жёсткой и гибкой) проводки управления являются тяги, троса, рычаги, качалки. При оценке работоспособности кинематической цепи необходимо, в первую очередь, определить причину её разрыва (рассоединения). Рассоединение может произойти как вследствие отворачивания и выпадения болта вильчатого соединения тяг между собой, с качалкой и т. д., так и вследствие разрушения ВС при ударе. В последнем случае может иметь место или разрушение болта, или срыв гайки с резьбы болта с последующим выпадением болта из втулки подшипника или разрыв тросовой проводки.

Признаками того, что в момент удара узел был соединен, являются:

− наличие неравномерных оттисков материала на «щечках» проушины тяги от головки болта или шайбы со стороны гайки;

− наличие отвала в проушине;

− наличие пластического оттиска материала ударного происхождения на цилиндрической части болта;

− разрушение тяг в направлении действия сил, возникших при ударе (рис. 17.14);

− срыв резьбы или разрыв троса при нагрузке ударного характера.

Рисунок 17.14 – Характер разрушения трубчатой тяги управления самолетом при ударе самолета о препятствие

 

При отсутствии на элементах механической проводки управления подобных признаков есть основания полагать, что в момент удара узел уже был рассоединен.