Способ управления вертолетом

Способ управления вертолетом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

с

» ! »

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

253894

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04Х11.1967 (¹ 1169664/40-23) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07.X.1969. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 12.II1.1970

Кл. 21с, 46/50

62b, 25/03

МПК G 051

В 64с

УДК 629.135.42:621.3.078 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

A 8T0p hz изобретения

М. Л. Миль, В. А. Кожевников и Д. М. Перлштейн

Заявитель

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ

Данное предложение относится к автоматизации полета вертолета, в частности к системе его автоматической стабилизации.

Известен способ управления вертолетом, транспортирующим груз на внешней тросовой подвеске, заключающийся в том, что воздействуют на несущий винт через автопилот, для чего подбирают передаточное число автопилота по углу тангажа (крена).

Однако этот способ не может обеспечить быстрого затухания колебаний груза.

Предложенный способ отличается тем, что формируют сигнал, пропорциональный yr;:zîвой скорости отклонения троса относитель.ю земной вертикали, и, подавая полученный сигнал в автопилот, осуществляют принудительное перемещение вертолета в пространстве в направлении отклонения троса от земной вертикали.

Это позволяет ускорить процесс гашения колебаний груза.

Fia чертеже изображена схема, иллюстрирующая отклонение равнодействующей силы несущего винта в зависимости от движения груза.

Рассмотрим способ на примере движения вертолета с грузом в продолыюй плоскости на режиме висения. Движение вертолета с грузом на внешней подвеске приближенно описывается системой дифференциальных уравнений: (и, + и,) х = х, — m, — m„(u5+ 1в};

5 (1, + m,« ) 0 = М, — gm, т0 — ил (х + 1 ); (1) (1, + и,l ) ъ = — m,!(õ+ «О) — gm,l, 10 где и„ m, — соответственно масса вертолета и масса груза, кг;

1, — момент инерции вертолета;

1, — собственный момент инерции груза;

15 x — горизонтальная координата центра тяжести вертолета; д — угол тангажа вертолета; и» вЂ” угол отклонения троса от земной вертикали; и — расстояние от центра тяжести вертолета до узла крепления троса;

1 — расстояние от центра тяжести груза до узла крепления троса

25 к вертолету (далее условно называется длиной троса); д — ускорение силы тяжести; х, — горизонтальный компонент аэродинамической силы несу30 щего винта и фюзеляжа;

253894

bя.- = — i ЛΠ— i„A9, "z (о) 3

М, — продольный (поперечный) момент сил несущего винта и фюзеляжа.

Первое уравнение системы (1) описывает изменение горизонтальной координаты центра тяжести вертолета, второе — изменение угла тангажа, третье уравнение описывает колебания троса с грузом относительно земной вертикали.

Напишем его в виде: (1, + т,1 ) y + gmrly = — т,1(х+ и0). (2)

Из уравнения (2) следует, что колебания груза могут быть погашены путем изменения во времени правой части уравнения (2), т. е. движением всего вертолета. Если, например, движение вертолета таково, что ускорение точки крепления троса к вертолету пропорционально угловой скорости колебаний троса с+ иб = р (3) где Й вЂ” коэффициент пропорциональности, то уравнение колебаний троса (2) будет: (1, + mlr ) + т,йр + дтпл/ = О. (4)

Уравнение (4) показывает, что колебания груза затухают, а из уравнения (3) следует, что точка крепления троса к вертолету в эгом случае движется в пространстве с ускорением, пропорциональным угловой скорости троса, т. е. скорость указанной точки направлена в сторону отклонения троса от вертикали. Разумеется, для гашения колебаний груза не требуется точная реализация равенства (3). Для этого достаточно, если ускорение точки крепления троса к вертолету будет некоторой функцией f (ср).

Движение вертолета, при котором гасятся колебания груза, может быть обеспечено каналом тангажа (крена) автопилота. Известно, что уравнение продольного (или поперечного) канала автопилота описывается уравнением

4 где Лд — приращение угла тангажа (или крена); — передаточные числа автопилота;

Z е — угол отклонения равнодействующей силы несущего винта вертолета автопилотом, положительный при отклонении равнодействующей назад (вправо) .

С целью гашения колебаний груза добавим к закону (5) член, зависящий от угловой скорости cp:

Ля = — — с,,ЛЭ вЂ” ЬΠ— с в, О) (6) 15 где i — передаточное число.

В этом случае автопилот дополнительно отклоняет равнодействующую силу несущег винта на угол, пропорциональный q>, вследствие чего в движении вертолета появляегся

20 составляющая ускорения х+ иб, требуемая условием (3) для обеспечения затухания колебаний троса с грузом. Направление дополнительного отклонения несущего винта в соответствии с уравнением (6) совпадает с направлением горизонтального компонента линейной скорости V движения груза при колебаниях троса в продольной плоскости. Точно так же обеспечивается устойчивость движения груза в поперечной плоскости.

Предмет изобретения

Способ управления вертолетом, транспортирующим груз на внешней подвеске, путем воздействия на несущий винт с помощью автопилота, отличающийся тем, что, с целью ускорения гашения колебаний груза, форми40 руют сигнал, пропорциональный угловой скорости отклонения троса относительно земной вертикали, и, подавая полученный сигнал в автопилот, осуществляют принудительное перемещение вертолета в пространстве в на45 правлении отклонения троса от земной вертикали, 253S94

Составитель Ю. Шувалов

Техред Т. П. Курилко Корректор Е. Н. Миронова

Редактор Б. Б. Федотов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 507!19 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Сонете Министров СССР

Москва 5К-35, Раушская наб., д. 4/5