RU2531706C2 - Canard control (versions) - Google Patents
Canard control (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531706C2 RU2531706C2 RU2012145506/11A RU2012145506A RU2531706C2 RU 2531706 C2 RU2531706 C2 RU 2531706C2 RU 2012145506/11 A RU2012145506/11 A RU 2012145506/11A RU 2012145506 A RU2012145506 A RU 2012145506A RU 2531706 C2 RU2531706 C2 RU 2531706C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- signal
- sensor
- signals
- rudders
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Selective Calling Equipment (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к управлению рулями высоты пилотажных или боевых самолетов и других летательных аппаратов с аэродинамическими рулями.The invention relates to the control of elevators of flight or combat aircraft and other aircraft with aerodynamic rudders.
Известно управление самолетам «Управление “утка” (варианты)», см. патент № RU 2410286, которое предусматривает флюгерное управление цельноповоротным ПГО (переднее горизонтальное оперение), в том числе - регрессивное. Это управление позволяет получить лучшую маневренность по тангажу, чем обычное управление, а регрессивный вариант обладает повышенной продольной устойчивостью.Known control aircraft "Management" duck "(options)", see patent No. RU 2410286, which provides weathervane control all-rotational PGO (front horizontal tail), including regressive. This control allows you to get better pitch maneuverability than conventional control, and the regression version has increased longitudinal stability.
Задача и технический результат изобретения - повышение противоштопорных свойств управления, точнее - их «смягчение», то есть более плавный самостоятельный уход самолета с опасных с точки зрения срыва потока на крыле режимов.The objective and technical result of the invention is to increase the anti-tearing properties of control, more precisely, to “soften” them, that is, more smooth independent departure of the aircraft from dangerous from the point of view of flow stall on the wing modes.
Как известно, центр масс самолета с нормальной устойчивостью во избежание неконтролируемого штопора должен быть впереди аэродинамического фокуса. И для уравновешивания этого пикирующего момента ЗГО создает отрицательную подъемную силу, причем - довольно большую. То есть ЗГО крадет у основного крыла его подъемную силу - около 10-15% в зависимости от центровки. В отличие от него ПГО (то есть «утка») свободно от этого недостатка, но обладает плохой продольной устойчивостью, особенно при отклонении центровки. Изобретение «Регрессивная флюгерная утка» (вариант упомянутого патента) сочетает достоинства обоих вариантов и свободно от обоих недостатков.As you know, the center of mass of an aircraft with normal stability in order to avoid uncontrolled corkscrew should be ahead of the aerodynamic focus. And to balance this diving moment, the ZGO creates a negative lift, moreover, a rather large one. That is, the ZGO steals from the main wing its lift - about 10-15%, depending on centering. In contrast, the PGO (that is, the "duck") is free from this drawback, but has poor longitudinal stability, especially when the alignment is deviated. The invention of the “Regressive Weather Vane Duck” (a variant of the mentioned patent) combines the advantages of both variants and is free from both disadvantages.
Более того, регрессивная флюгерная утка прощает все ошибки летчика - при заданной предельной разнице угла между флюгером и цельноповоротным ПГО летчик при всем желании не сможет вывести ПГО на закритические углы атаки (допустим, 12 градусов), какой бы неопытный он ни был. При поставке самолетов в малоразвитые страны это не последний фактор.Moreover, the regressive weathervane duck forgives all the pilot's mistakes - for a given marginal difference in the angle between the wind vane and the fully rotating PGO, the pilot, with all desire, will not be able to bring the PGO to supercritical angles of attack (say, 12 degrees), no matter how inexperienced he is. When delivering aircraft to less developed countries, this is not the last factor.
А при установке определенной степени регрессивности управления летчик при всем желании не сможет вывести и крыло на закритические углы атаки (например, при обнулении угла ПГО относительно потока при его положении относительно фюзеляжа вниз на 14-15 градусов).And when you set a certain degree of regressive control, the pilot, with all desire, will not be able to bring the wing to supercritical angles of attack (for example, when zeroing the angle of the PGO relative to the stream when it is positioned relative to the fuselage down by 14-15 degrees).
Противоштопорные качества «утки» хорошо известны. Можно еще применить положительную или отрицательную крутку ПГО, это дополнительно придает ему другие противоположные качества. Обычно применяют уменьшение угла атаки у корня руля - это оттягивает момент срыва потока.The anti-corking qualities of the duck are well known. You can also apply a positive or negative twist PGO, this additionally gives it other opposing qualities. Usually, a decrease in the angle of attack at the root of the steering wheel is used - this delays the moment of flow stall.
ВАРИАНТ 1. Но если сделать наоборот, то срыв потока будет наступать раньше, но зато постепенно. А это в сочетании с большей удельной нагрузкой рулей, чем у основного крыла, позволит усилить противоштопорные качества - если летчик, не считаясь с возможностями тяги, начнет лихачить и тупо задирать нос, то самолет постепенно, именно постепенно, опустит нос и сам наберет безопасную скорость. Такие действия самолета, кстати, дают сигнал летчику увеличить тягу двигателя и уменьшить тангаж.OPTION 1. But if you do the opposite, then the flow will stall earlier, but gradually. And this, combined with a higher specific load of the rudders than that of the main wing, will make it possible to strengthen anti-tearing qualities - if the pilot, ignoring the thrust capabilities, starts scorching and stupidly bulging his nose, then the aircraft will gradually, precisely, gradually lower its nose and gain safe speed . Such actions of the aircraft, by the way, give the pilot a signal to increase engine thrust and reduce pitch.
Итак, данное управление имеет следующую крутку ПГО: у корневой части консолей рулей положительный угол атаки больше, чем на концах консолей. Величина крутки может достигать 10-11 градусов.So, this control has the following twist PGO: at the root of the steering wheel consoles, the positive angle of attack is greater than at the ends of the consoles. The amount of twist can reach 10-11 degrees.
Конечно, если задаться целью - разбить самолет и на малой высоте и на приличной скорости резко взять штурвал на себя, то самолет уже ничто не спасет (летчика может спасти парашют).Of course, if the goal is to break the plane at a low altitude and at a decent speed, take the helm abruptly, then the plane will not save anything (a parachute can save a pilot).
ПРИМЕР: у корневой части консолей передних рулей самолета положительный угол атаки больше, чем на концах консолей.EXAMPLE: at the root of the consoles of the front rudders of the aircraft, the positive angle of attack is greater than at the ends of the consoles.
Работает этот вариант так: при слишком большом отклонении рулей вверх (именно этот режим опасен с точки зрения сваливания) у корневой части рулей происходит срыв потока, который, однако, не распространяется на всю поверхность рулей. Подъемная сила рулей несколько уменьшается, что препятствует дальнейшему росту вертикального скольжения. Таким образом самолет исправляет ошибку летчика.This option works as follows: if the rudders are too large upward (this mode is dangerous from the point of view of stalling), the root part of the rudders is interrupted by the flow, which, however, does not extend to the entire surface of the rudders. The lifting force of the rudders is somewhat reduced, which prevents further growth of vertical sliding. Thus, the plane corrects the error of the pilot.
ВАРИАНТ 2. Можно «смягчить» противоштопорные качества по-другому: выбрать профиль ПГО переменной относительной толщины - с концов больше. Тогда срыв потока сначала наступит на более тонком профиле - у корня руля - и лишь затем постепенно начнет переходить на все большую часть руля.OPTION 2. It is possible to “soften” anti-tearing qualities in another way: to choose a profile of PGO of variable relative thickness - from the ends there are more. Then the flow stall will first come on a thinner profile - at the root of the rudder - and only then will it gradually begin to move to an increasingly large part of the rudder.
ВАРИАНТ 3. Можно «смягчить» противоштопорные качества и так: выбрав форму в плане флюгера такой, чтобы срыв потока не очень сказывался на его подъемной силе, - например, форму правильного треугольника (возможны и более экзотические формы: равнобедренного треугольника, косостороннего треугольника, косостороннего ромба и т.п.). А удельную нагрузку на нем выбрать больше, чем на ПГО. Тогда срыв потока начнется с флюгера и самолет плавно опустит нос.
ВАРИАНТ 4. При электродистанционном управлении можно «смягчить» противоштопорные качества еще и так: электронно вмешавшись в передачу сигнала от задатчика летчика в орган исполнения «угол между ПГО и флюгером», можно с падением скорости уменьшать коэффициент передачи или вводить отрицательное смещение. Разумеется, делать это надо плавно, иначе самолет клюнет носом, что недопустимо.
Принцип действия любой следящей системы в том, что на входе в усилитель сравниваются сигналы от задатчика управления и от датчика положения управляемого органа (в данном случае - угла между флюгером и рулями) и получившийся положительный или отрицательный разностный сигнал усиливается и поступает на исполнительный механизм, который своим действием приводит в соответствие сигнал датчика с сигналом задатчика. В связи с этим в данном варианте возможно два подварианта.The principle of operation of any servo system is that at the input to the amplifier the signals from the control dial and from the position sensor of the controlled body (in this case, the angle between the weather vane and the rudders) are compared and the resulting positive or negative difference signal is amplified and fed to the actuator, which by its action, it matches the sensor signal with the setpoint signal. In this regard, in this embodiment, two sub-options are possible.
ВАРИАНТ 4-а. Между задатчиком и усилителем находится управляемый делитель сигнала (например, обычный управляемый резистивный делитель напряжения). В этом случае усилителю «кажется», что задатчик выдает более слабый сигнал, и он уменьшает угол установки рулей так, чтобы сигнал от датчика уменьшился соответственно.OPTION 4-a. Between the master and the amplifier is a controlled signal divider (for example, a conventional controlled resistive voltage divider). In this case, the amplifier “seems” that the setpoint generates a weaker signal, and it reduces the rudder angle so that the signal from the sensor decreases accordingly.
ВАРИАНТ 4-б. Между датчиком и усилителем находится управляемый усилитель сигнала (например, обычный усилитель напряжения). В этом случае усилителю «кажется», что датчик выдает более сильный сигнал, и он уменьшает угол установки рулей так, чтобы сигнал от датчика уменьшился соответственно.OPTION 4-b. Between the sensor and the amplifier is a controlled signal amplifier (for example, a conventional voltage amplifier). In this case, the amplifier “seems” that the sensor produces a stronger signal, and it reduces the angle of the rudders so that the signal from the sensor decreases accordingly.
ВАРИАНТ 4-в. Предыдущие два подварианта уменьшали угол установки флюгера относительно рулей в N раз в зависимости от падения скорости, причем это N с падением скорости росло от нуля до значительного максимума, почти обнуляя сигнал управления. То есть система управления вообще отстраняла неопытного летчика от управления по тангажу - как бы летчик ни дергал штурвалом, рули встанут в нейтральное положение (которое заранее выбирается при установке датчика) и самолет начнет плавно опускать нос и набирать скорость.OPTION 4-c. The previous two options reduced the angle of the wind vane relative to the rudders N times depending on the speed drop, and this N with the speed drop grew from zero to a significant maximum, almost zeroing the control signal. That is, the control system generally removed the inexperienced pilot from the pitch control - no matter how the pilot pulled the helm, the rudders will become in neutral position (which is preselected when installing the sensor) and the aircraft will gradually lower its nose and gain speed.
В данном подварианте с падением скорости подается сигнал смещения, для чего на тот же вход усилителя, на который подается сигнал с датчика, дополнительно подается сигнал с управляемого источника сигнала (например, от управляемого делителя напряжения, если сигнал с датчика постоянного тока, или от управляемого генератора, если сигнал с датчика переменного тока). В этом случае самолет слушается рулей, но только в одну сторону - в сторону уменьшения тангажа. Эта система управления лучше для опытного летчика, который при этом может очень резко опустить нос, а при хорошем угле атаки крыла - вновь резко поднять нос до приемлемого уровня. А вот для малоквалифицированного летчика лучше системы 4-а и 4-б.In this sub-option, with a decrease in speed, an offset signal is supplied, for which purpose the signal from a controlled signal source (for example, from a controlled voltage divider, if the signal from a DC sensor, or from a controlled generator, if the signal from the AC sensor). In this case, the plane obeys the rudders, but only in one direction - in the direction of decreasing pitch. This control system is better for an experienced pilot, who can lower his nose very sharply, and with a good angle of attack, he can again sharply raise his nose to an acceptable level. But for a low-skilled pilot, the 4-a and 4-b systems are better.
ВАРИАНТ 5. И наконец, все функции по предупреждению штопора может взять на себя компьютер. В этом случае на вход процессора подаются уже упомянутые сигнал от задатчика управления, сигнал от датчика угла между флюгером и рулями, сигналы тангажа, скорости, высоты и, возможно, датчиков вертикального скольжения и тангажа, а выход процессора соединен с исполнительным механизмом вертикальных рулей. Чем больше скорость и высота (желательно, не над уровнем моря, а над поверхностью земли), тем больше свободы может позволить компьютер (процессор) по тангажу. При этом возможны два варианта обработки процессором сигналов скорости и высоты.
ВАРИАНТ 5-а. Сигналы скорости и высоты складываются, причем один из сигналов может иметь положительный или отрицательный коэффициент.OPTION 5-a. The speed and altitude signals are added, one of the signals may have a positive or negative coefficient.
ВАРИАНТ 5-б. Сигналы скорости и высоты перемножаются, причем один из сигналов может возводиться в степень больше или меньше единицы.OPTION 5-b. Signals of speed and altitude are multiplied, and one of the signals can be raised to a power greater or less than unity.
Вертикальное скольжение носит скорее отрицательный характер, поэтому сигнал от датчика скольжения, если датчик есть, должен с небольшим коэффициентом вычитаться из суммы по варианту 5-а или из произведения по варианту 5-б. Или наоборот - умножается на сумму или прибавляется к произведению.Vertical slip is more likely negative, therefore, the signal from the slip sensor, if there is a sensor, should be subtracted from the sum according to option 5-a or from the product according to option 5-b with a small coefficient. Or vice versa - multiplied by the amount or added to the product.
Наличие тангажа может вносить разное влияние - если он отрицательный (вниз), то резкое движения штурвала на себя только приветствуется и наоборот. Поэтому его влияние на результаты вычислений по вариантам 5-а, 5-б таково: сигнал датчика тангажа вычитается со своим знаком из суммы по варианту 5-а (тангаж вниз - отрицательный, тангаж вверх - положительный), или умножается на произведение по варианту 5-б с коэффициентом больше единицы, если тангаж отрицательный, и с коэффициентом меньше единицы, если тангаж положительный (горизонтальное положение, естественно, дает коэффициент, равный единице). Возможно и наоборот - умножается на сумму или прибавляется к произведению.The presence of pitch can make a different impact - if it is negative (down), then a sharp movement of the helm on itself is only welcome and vice versa. Therefore, its influence on the results of calculations for options 5-a, 5-b is as follows: the pitch sensor signal is subtracted with its sign from the sum in option 5-a (pitch down - negative, pitch up - positive), or multiplied by the product according to option 5 -b with a coefficient greater than one if the pitch is negative, and with a coefficient less than one if the pitch is positive (horizontal position, of course, gives a coefficient equal to one). It is possible and vice versa - it is multiplied by the amount or added to the product.
Возможно сочетание вариантов 5-а и 5-б.Perhaps a combination of options 5-a and 5-b.
Все варианты «смягчения» противоштопорных качеств можно сочетать, кроме варианта 5, - он в сочетаниях не нуждается. Зато он нуждается в дублировании, желательно - тройном.All variants of “mitigation” of anti-corking qualities can be combined, except for option 5 - it does not need combinations. But he needs duplication, preferably triple.
На фиг. 1 показано, какой прихотливой может оказаться оптимальная форма флюгера 1 (подобная расширяющаяся к концам форма в авиации называется «крыло бабочки»). Причем, возможно, относительная толщина сечения флюгера непостоянна - за штангой 2, где поток возмущен, относительная толщина меньше и срыв потока там наступит раньше, в то время как концы «крыла бабочки» будут еще работать в режиме безотрывного обтекания.In FIG. Figure 1 shows how whimsical the optimal shape of the weather vane 1 may turn out to be (a similar shape expanding toward the ends in aviation is called the “butterfly wing”). Moreover, it is possible that the relative thickness of the cross section of the weather vane is unstable - behind rod 2, where the flow is perturbed, the relative thickness is smaller and the stall will occur earlier, while the ends of the “butterfly wing” will still operate in continuous flow mode.
На фиг. 2, 3, 4, 5 показаны соответственно варианты 4-а, 4-б, 4-в и 5. На этих блок-схемах 3-ЗД - задатчик управления, связанный со штурвалом летчика, 4-УС - усилитель управления, 5-ИМ - исполнительный механизм (рулевая машинка), 6-Д - датчик угла между флюгером и рулями (если предусмотрены «ножницы» рулей, то на усилитель подаются сигнала с двух рулей в наполовину ослабленном виде). Это общие элементы для всех схем.In FIG. Figures 2, 3, 4, 5 show variants 4-a, 4-b, 4-c and 5, respectively. In these block diagrams, 3-ZD is a control knob associated with the pilot's helm, 4-US is a control amplifier, 5- IM is the actuator (steering machine), 6-D is the angle sensor between the wind vane and the rudders (if “scissors” of the rudders are provided, then the signal from the two rudders is fed in half weakened form). These are common elements for all circuits.
На фиг. 2 выход задатчика 3-ЗД соединен со входом делителя 7-ДЛ, который управляется датчиком скорости 8-С. Сигнал с делителя дальше идет на усилитель 4-УС, а с него - на исполнительный механизм 5-ИМ, причем датчик 6-Д сообщает усилителю информацию об угле между флюгером и рулями.In FIG. 2, the output of the 3-ZD master is connected to the input of the 7-DL divider, which is controlled by an 8-C speed sensor. The signal from the divider goes further to the 4-US amplifier, and from it to the 5-IM actuator, and the 6-D sensor informs the amplifier about the angle between the wind vane and the rudders.
Работает схема так: при безопасной скорости усилитель по сигналу рассогласования между задатчиком и датчиком выдает напряжение на исполнительный механизм. При падении скорости делитель ослабляет сигнал задатчика и угол отклонения рулей уменьшается (вверх или вниз - все равно).The scheme works as follows: at a safe speed, the amplifier gives a voltage to the actuator according to the error signal between the setpoint and the sensor. When the speed drops, the divider weakens the setpoint signal and the steering angle decreases (up or down - anyway).
На фиг. 3 датчик 6-Д соединен со входом усилителя 4-УС через промежуточный управляемый усилитель 9-У, сигнал с которого в свою очередь поступает на вход усилителя 4-УС, а сигнал с задатчика 3-ЗД поступает на усилитель непосредственно.In FIG. 3, the 6-D sensor is connected to the input of the 4-US amplifier through an intermediate controlled 9-U amplifier, the signal from which in turn is fed to the input of the 4-US amplifier, and the signal from the 3-ZD setpoint goes directly to the amplifier.
Работает эта схема так: при падении скорости сигнал с датчика 6-Д увеличивается, как будто рули отклонены слишком сильно, и усилитель и исполнительный механизм уменьшают угол установки рулей относительно флюгера.This scheme works as follows: when the speed drops, the signal from the 6-D sensor increases, as if the rudders are deflected too much, and the amplifier and actuator reduce the angle of installation of the rudders relative to the wind vane.
На фиг. 4 на вход усилителя подается сигнал с управляемого генератора 10-Г, который при падении скорости вводит смещение, соответствующее отклонению рулей вверх. И рули на самом деле отклоняются ниже того положения, которое задал им летчик.In FIG. 4, a signal from a 10-G controlled generator is supplied to the amplifier input, which, when the speed drops, introduces an offset corresponding to the rudder deviation up. And the wheels actually deviate below the position that the pilot asked them.
На фиг. 5 показано управление с помощью процессора 11-ПР, на вход которого кроме упомянутых на предыдущих схемах сигналов с задатчика 3-ЗД, датчика 6-Д и датчика скорости 8-С поступают также сигналы с датчика высоты 12-В, датчика скольжения 13-А (угол атаки) и с датчика тангажа 14-Т. Процессор обрабатывает их по указанным выше алгоритмам и выдает управляющий сигнал на исполнительный механизм.In FIG. 5 shows the control by means of an 11-PR processor, the input of which, in addition to the signals mentioned in the previous diagrams from the 3-ZD encoder, 6-D sensor and 8-C speed sensor, also receives signals from a 12-V height sensor, a 13-A slip sensor (angle of attack) and with a 14-T pitch sensor. The processor processes them according to the above algorithms and issues a control signal to the actuator.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012145506/11A RU2531706C2 (en) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Canard control (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012145506/11A RU2531706C2 (en) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Canard control (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012145506A RU2012145506A (en) | 2014-04-27 |
RU2531706C2 true RU2531706C2 (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=50515397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012145506/11A RU2531706C2 (en) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Canard control (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531706C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586741C1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-06-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Electrical remote control of "duck" |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2410286C2 (en) * | 2007-03-01 | 2011-01-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Canard control (versions) |
-
2012
- 2012-10-25 RU RU2012145506/11A patent/RU2531706C2/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2410286C2 (en) * | 2007-03-01 | 2011-01-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Canard control (versions) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586741C1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-06-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Electrical remote control of "duck" |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012145506A (en) | 2014-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8505846B1 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
US9365289B2 (en) | Rotorcraft fitted with an anti-torque tail rotor that contributes selectively to providing the rotorcraft with lift and with propulsion in translation | |
US3065929A (en) | Aircraft having aerodynamically tiltable thrust | |
US5094411A (en) | Control configured vortex flaps | |
US8757538B2 (en) | Aircraft having a variable geometry | |
CN105383684B (en) | A kind of aircraft asymmetrical thrust compensating control method | |
GB2454588A (en) | Aircraft wing with variable incidence tip | |
JP2009083798A (en) | Control method of electric vertical take-off and landing aircraft | |
US9643717B2 (en) | System and a method for controlling pitching stabilizer means of an aircraft | |
US9493234B2 (en) | Method and a system for determining an angular velocity in turning for a rotary wing aircraft | |
AU2002326628B2 (en) | System and method for controlling an aircraft | |
CN104276277B (en) | Vertical lift has the fixed-wing screw propeller all-wing aircraft of front wing | |
RU2531706C2 (en) | Canard control (versions) | |
US2443393A (en) | Helicopter with one or more rotors having controllable ailerons | |
CN104627360A (en) | H-shape helicopter | |
RU2667410C1 (en) | Aerodynamic surface and airframe of aircraft | |
JP6027939B2 (en) | airplane | |
RU2647377C1 (en) | Aircraft acrobatics cord model | |
US2293644A (en) | Tailless airplane | |
CN105460202A (en) | Variable-wing unmanned aerial vehicle | |
US3120935A (en) | Control system for the steering of an aerodyne and chiefly of a glider | |
RU2537869C1 (en) | Aircraft acrobatics cord model | |
US1842250A (en) | Aeroplane | |
US1915055A (en) | Aeroplane | |
CA2471887A1 (en) | Aero hoverjet mk-1 |