Авиация Второй мировой
На главнуюПоиск на сайте English
 
Приборы на самолете Оборудование Оглавление

§ 59. Конструкция автопилота АП-42.

Агрегаты АП-42, содержащие гироскопические узлы, монтируются на приборной доске автопилота, так как эти приборы имеют такие же шкалы, как гирополукомпас ГПК и авиагоризонт АГП. Когда автопилот выключен, его шкалами можно пользоваться как обычными ГПК и АГП. Автомат курса и автомат продольной и поперечной стабилизации заключены в металлические ящики.

Фиг. 367. Автомат курса:

1—камера, 2-полая ось, 3-втулка, 4-подающее сопло, 5- приемное сопло, 6, 7 —каналы, 8—фланец, 9—кнопка арретира, 10 — ось, 11—коническая шестерня, 12—червяк, 13—кронштейн, 14—коронная шестерня диференциала, 15, 16—конические шестерни, 17-диск, 18—резьбовое кольцо, 19— ручка разворота, 20-лампа освещения шкал.

   Автомат курса. Автомат курса (фиг. 367) расположен с левой стороны автопилота. Через окно автомата курса видна картушка гироскопа и картушка обратной связи. Слева под окном находится кнопка 9 для арретирования гироскопа и установки его на новый курс. Справа под окном расположена кнопка поворота 19 для вращения картушки обратной связи и изменения курса самолета. Если автопилот имеет дистанционное устройство для разворота самолета, то вместо кнопки 19 ставится диск с отметкой, вращающийся при работе курсмотора. Справа над окном автомата курса имеется патрон 20 для лампочки подсвета шкал прибора. Перед картушками установлена визирная нить для отсчета по шкалам, а ниже помещается указатель скольжения 6 (в последних моделях АП-42 указатель скольжения не устанавливается). Для арретирования гироскопа нажимают на кнопку арретира 9, а для установки на новый курс поворачивают ее в требуемую сторону до тех пор, пока деление задаваемого курса не установится против визирной нити.

Для установки курса или для поворота самолета при включенном автопилоте кнопку поворота 19 вращают вправо или влево в зависимости от заданного курса.

Автомат курса состоит из трех основных узлов: гироскопического узла, узла платы и узла корпуса.

Фиг. 364. Гироскопический узел автомата курса:

1—вертикальная рама, 2-подвижная шайба. 3— рычаг арретира, 4—постоянный магнит, 5—заслонка.

Гироскопический узел автомата курса — обычный гирополукомпас с некоторыми изменениями (фиг. 364). Ось гироскопа установлена на шариковых подшипниках. Гироскоп вращается со скоростью 10 000—12 000 об/мин. В горизонтальной рамке прибора запрессованы шариковые подшипники, свободное вращение в которых обеспечивает вторую степень свободы гироскопа. Гироскопический узел может свободно поворачиваться вокруг горизонтальной оси на угол до 50° вправо или влево. Вертикальная рамка оканчивается упорной осью. Торец упорной оси опирается на шарик узла фланца, расположенного снизу корпуса прибора.

Чувствительный элемент (ГПК) имеет две круглые картушки, разделенные на 360°. Нижняя картушка (картушка гироскопа) привернута к вертикальной рамке и может быть установлено под визирную нить поворотом кнопки разворота самолета.

К торцу вертикальной рамки привернута заслонка, срезы котором расположены по курсу 90—270° картушки и перекрывают сопла коллектора. Сверху вертикальной рамки помещается шариковый подшипник.

Весь гироскопический узел с вертикальной рамкой может вращаться вокруг вертикальной оси, опираясь снизу на шарик концом упорной оси, а вверху вращаясь вокруг центра, входящего в подшипник.

Конструкция арретира автомата курса взамен азимутальном шестерни в обычном ГПК имеет прикрепленную на стойках к вертикальной раме 1 (см. фиг. 364) подвижную шайбу 2 с отверстиями, расположенными по окружности. В эти отверстия входят штифты, укрепленные на шестерне, посредством которой рамке сообщается вращательное движение. При движении вверх шайба поднимает рычаг арретира 3, который приводит ось ротора в горизонтальное положение. На горизонтальной рамке укреплены два постоянных магнита 4 для электромагнитной коррекции гирополукомпаса. Роль и назначение этих магнитов описаны ниже.

Фиг. 365. Плата-крышка автомата курса:

1—плата. 2—распределительная втулка,3—коллектор. 4—коническая шестерня, 5—воздуходувные сопла, 6—картушка обратной сяязи, 7—корректирующая катушка, 8-диференциал. 9— коническая шестерня.

   Узел платы автомата курса. Плата (фиг. 365) служит одновременно верхней крышкой прибора.

На плате 1 при помощи распределительной втулки 2, через которую подводится воздух, закреплен коллектор 3 с конической шестерней 4. В коллекторе находятся воздуходувные сопла 5, подающие воздух в пневматическое реле. При помощи кольца к коллектору прикреплена картушка обратной связи 6. На плате укреплена корректирующая катушка 7, назначение которой будет объяснено при описании электромагнитной коррекции гироскопа курса. К плате привернут также дифференциал 8.

Фиг. 366. Кинематическая схема обратной связи и механизмов разворота.

На длинный конец оси диференциала насажен маховичок обратной связи, а на коротком конце закреплена коническая шестерня 9, передающая движение на коллектор 3 с соплами. Червячная шестерня диференциала связана с червяком от ручки поворота самолета. Таким образом кинематическая связь подвижного коллектора с соплами (фиг. 366), а следовательно, и картушки обратной связи осуществляется, с одной стороны, через шестерни диференциала и, далее, через маховичок обратной связи, тросик к рулю поворота, а с другой стороны, — через червяк и червячную шестерню диференциала, пару конических шестерен к ручке разворота. Разворот самолета может выполняться вручную поворотом кнопки разворота или при помощи дистанционного управления включением курс-мотора из кабины летчика или штурмана.

Воздух для питания сопел подводится при помощи резиновой трубки в камеру 1 (фиг. 367 - смотри выше), откуда через полую ось 2 и отверстия втулки 3 поступает в подающие сопла 4. Через приемные сопла 5 воздух идет по каналам в и 7 в кольцевые проточки платы и отводится через резиновые трубки к отверстиям на задней стенке корпуса, к которым присоединяется пневматическое реле.

Узел корпуса автомата курса. В нижней части корпуса автомата курса (см. фиг. 367) помещен фланец 8 с подпятником. Через фланец подводится воздух для питания гироскопа. Вокруг фланца расположены механизмы арретира.

Вращательное движение передается на коллектор и картушку обратной связи от ручки 19 через ось 10, конические шестерни 11 червяк 12, смонтированные на кронштейне 13. Червяк 12 сцепляется с коронной шестерней диференциала 14. На оси диференциала находится коническая шестерня 15, сцепляющаяся с конической шестерней 16 коллектора. Кроме этого, движение на коллектор передается, как было сказано, с задней стороны прибора от курсмотора или ручного задатчика, для чего на правом конце оси 10 имеется диск 17, сцепляющийся с валиком на монтажном кронштейне. Шкала при-бсра освещается лампой 20, помещенной в патроне, который легко допускает замену лампы. Свет падает через прорезь корпуса на торец стекла и равномерно освещает всю шкалу.

На фиг. 368 изображена кинематическая схема автомата курса:

A) передаточное число от кнопки разворота самолета до картушки обратной связи 1/72; за один оборот кнопки разворота картушка обратной связи повернется на 5°;

Б) от кнопки арретира до шкалы гироскопа 1/19,5; за один оборот кнопки гироскоп повернется на 18,5°;

B) от маховичка обратной связи до картушки обратной связи 1/4; за один оборот маховичка картушка повернется на 90°.

   Коррекция курсового гироскопа. Гирополукомпас сохраняет заданное направление лишь в течение незначительного промежутка времени. Постепенно, отклоняясь от начального положения, при включенном автопилоте он будет уводить за собой самолет от заданного курса. Для предотвращения ухода самолета от заданного курса служит коррекция гирополукомпаса от магнитного компаса.

Коррекция от магнитного компаса служит для длительного удержания гироскопа и управляемого им самолета на заданном курсе. При отклонении самолета от курса компас через усилительную систему включает реле, которое, срабатывая, замыкает один или другой контакт в зависимости от того, в какую сторону уклонился самолет. Это реле управляет корректирующей катушкой 1 (фиг. 369), расположенной над гироузлом автомата курса.

Катушка представляет собой соленоид с выводом средней точки. При замыкании контактов реле ток будет проходить через одну или другую половину катушки, создавая магнитное поле различного направления. Это поле, взаимодействуя с полем двух постоянных магнитов 2, укрепленных на горизонтальной рамке гироузла, создает момент, стремящийся повернуть рамку вокруг оси YY. Но в силу закона прецессии начнет поворачиваться вертикальная рамка гироузла вместе с укрепленной на ней заслонкой обратной связи; при этом направление поворота рамки таково, что самолет будет возвращаться на прежний курс.

Фиг. 370. Полет на радиостанцию при боковом ветре.

   Коррекция курса от радиополукомпаса. Корректируя гироскоп от радиополукомпаса, можно держать посредством автопилота не постоянный курс, а обеспечить только вывод самолета на работающую радиостанцию. Все время полета продольная ось самолета будет направлена на заданную станцию, а курс может меняться; например, при наличии бокового ветра самолет будет подходить к заданной точке А, следуя по некоторой кривой (фиг. 370).

Чувствительным элементом коррекции служит радиополукомпас РПК-2. Рамочная антенна РПК-2 устанавливается перпендикулярно продольной оси самолета. Если ось самолета направлена на радиостанцию, на волну которой настроен РПК-2, т. е. в том случае, когда плоскость рамочной антенны перпендикулярна направлению на радиостанцию, стрелка индикатора РПК-2 стоит на нуле.

При отклонении самолета от направления на радиостанцию на выходе РПК-2 возникает переменное напряжение, которое возрастает с увеличением угла отклонения самолета и изменяет фазу при переходе самолета через нейтральное положение. При помощи специального усилителя, подключенного к РПК, это напряжение усиливается, преобразуется в постоянное и подается на обмотки реле, управляющего включением корректирующей катушки гироскопа автомата курса.

В дальнейшем работа системы происходит так же, как и при коррекции от магнитного компаса.

   Автомат продольной и поперечной стабилизации (автомат кренов). На лицевой стороне прибора находится окно, через которое можно наблюдать сферическую шкалу прибора, индекс-самолетик, шкалу, указывающую наклон продольной оси самолета, и индексы обратной связи. Сверху справа на приборе находится кнопка управления поперечной стабилизацией, ниже — кнопка управления продольной стабилизацией.

В левом верхнем углу помещается патрон с лампочкой освещения шкалы прибора. Под окном прибора находится дощечка с краткой инструкцией. Под дощечкой хранятся две запасные электролампочки.

На сферической шкале нанесена горизонтальная линия. Самолетик-индекс связан с гироскопом и может вращаться вокруг своего центра, а также перемещаться в вертикальной прорези шкалы. Положение самолетика относительно горизонтальной линии на шкале воспроизводит положение самолета относительно горизонта.

Величина поперечного крена указывается на сферической шкале индексом, связанным с гироскопом. Индекс обратной связи поперечного крена расположен несколько выше. Угол наклона продольной оси самолета отсчитывается по правой вертикальной шкале, связанной с горизонтальной рамкой гироузла. На эту же шкалу выведен индекс обратной связи продольной стабилизации, установленный на коллекторе продольной стабилизации.

Фиг. 373. Рама с гироузлом автомата продольной и поперечной стабилизации:

1—горизонтальная рама, 2-заслонка обратной связи продольной стабилизации, 3—шкала, 4— полукольцо.

Рама с гироскопическим узлом. Гироскопический узел автомата продольной и поперечной стабилизации (фиг. 373) заимствован от обычного авиагоризонта АГП-2. Ось гироскопа наклонена на 2° в сторону полета для уменьшения ошибок при выходе самолета из виража.

Горизонтальная рамка имеет облегченную конструкцию. На ней укреплена заслонка обратной связи 2 продольной стабилизации. Шкала 3, указывающая угол наклона продольной оси самолета, имеет градуировку до 80° для пикирования и до 40° для кабрирования. Для того чтобы заслонка поперечной стабилизации могла перемещаться при любых продольных углах наклона, сверху на гироузле установлено направляющее полукольцо 4, по пазу которого скользит штифт поводка, связанного с заслонкой поперечной стабилизации. Поводок установлен на шариковых подшипниках к точно повторяет поперечные угловые перемещения гироскопа.

Узел платы. Плата, на которой помещены механизмы управления продольной стабилизации, является боковом крышкой прибора. По конструкции она идентична плате автомата курса и отличается от нее только отсутствием коррекционной катушки и тем, что взамен полной конической шестерни поставлен конический сектор.

Фиг. 375. Автомат продольной и поперечной стабилизации (вил сверху со снятой крышкой):

1—индекс обратной связи поперечной стабилизации,2 рама с гироузлом, 3—подшипник. 4-цситрнк. 5, 6—камеры, 7—кнопка продольной стабилизации, 8 — диференциал. 9— коническая шестерня, 10—конический сектор коллекторе, 11—кнопка поперечной стабилизации, 12—ось, 13. 14—спиральные шестерни. 15-—червяк, 16—кронштейн, 17—коронная шестерня диферсициала. 18— шестерня, 19-сектор коллектора.

Общая сборка автомата продольной и поперечной стабилизации. Расположение отдельных узлов в корпусе автомата видно на фиг. 375. Рама с гироузлом 2 установлена на подшипнике 3 и центрике 4, которые укреплены на стенках прибора. Воздух для питания гироузла и обратной связи подводится резиновыми трубками от камер 5 и 6, соединенных с отверстиями на задней стенке прибора.

Вращение кнопки 7 передается на коллектор продольной стабилизации следующим образом. Через ряд промежуточных шестерен (фиг. 376) вращение передастся коронной шестерне диференциала 8 (см. фиг. 375). На оси диференциала находится коническая шестерня 9, сцепляющаяся с коническим сектором коллектора 10.

Вращательное движение на коллектор поперечной стабилизации от кнопки 11 передается через ось 12, две спиральмые шестерни 13 и 14 и червяк 15, смонтированный на кронштейне 10. Червяк 15 сцепляется с коронной шестерней диференциала 17. На полой трибке диференциала закреплена шестерня 18, сцепляющаяся с сектором коллектора 19. За один оборот кнопки сопло поперечном стабилизации поворачивается на 3°.

Освещение автомата поперечной и продольной стабилизации выполнено так же, как и в автомате курса.

Монтажный кронштейн. Монтажный кронштейн, изображенный на фиг. 390, является вспомогательным узлом, облегчающим и упрощающим монтаж и эксплоатацию автопилота. К кронштейну подводятся все пневматические трубопроводы, тросы обратной связи, гибкий вал от курсмотора и электрические провода, (на нем же смонтированы ролики обратной связи, прим. админ.). Автомат курса и автомат продольно-поперечной стабилизации устанавливаются на кронштейне при помощи направляющих салазок и крепятся четырьмя болтами.

Монтажный кронштейн устанавливается на самолете на специальных резиновых амортизаторах типа Лорд. Вес кронштейна из алюминиевого сплава 2,1 кг.

Фиг. 390. Монтажная схема автопилота АП-42.

Основные характеристики автопилота АП-42

Предел работы прибора на высоте . . . 9000—10 000 м

Температурный интервал работы:

а)чувствительной части...... от + 60 до — 35°С

б) гидравлического агрегата..... от + 60 до — 60°С

Угловые колебания самолета ..... ±0,5°— 1°

При помощи автопилота можно совершать:

а) кабрирование................ под углом до 35°

б) пикирование................... 80°

в) вираж...................... с углом 5°

Скорость автоматического разворота:

а) при управлении кнопкой штурмана ........ от 90 до 180°/мин.

б) при управлении кнопкой летчика ........ от 120 до 210°/мин.

Рабочее давление масла в гидросистеме ...... 7 — 11 кг/см²

Вакуум или наддув для питания гироскопа ..... 90 мм рт. ст.

Тяговое усилие рулевых машинок ............... 85 кг

Мощность, потребляемая автопилотом ........ 1,5 — 2 л. с.

Габариты чувствительной части, размещенной на приборной доске ... 145x266 мм

Вес чувствительной части с монтажным кронштейном............ 10,1 кг

Вес всей установки с проводкой и маслом около........ 30 кг

Дата публикации на сайте: 02.12.2012

Обсудить на форуме

03 12 2012

Долго не мог понять, как же в таком автопилоте регулируются обратные связи и вот нашел: подбором роликов обратной связи! (На монтажной схеме поз.3 - монтажный кронштейн)
Существовал набор роликов обратной связи в количестве 10 штук диаметром от 25 до 65 миллиметров.
Диаметр ролика отличался по типам самолетов и окончательно устанавливался после проведения летных испытаний (по видимому в эксплуатации не менялся, данных нет).
Ролики снабжались специальными пружинами, описывается специальная технология заделки троса в ролик.

03 12 2012

Автопилот АП-45 (45 - это вероятно год разработки) - модернизация АП-42.
В автопилоте АП-45 введен регулятор чувствительности и регулятор перепада давлений в чувствительной части, имеет новую конструкцию гироскопоческих узлов автомата поперечной и продольной стабилизации и автомата курса (оставаясь воздушными).
Вот видите, пришлось ввести регуляторы, а куда без них. По отзывам летчиков, автопилоты были такие, что в основном приходилось летать "врукопашную".
Да и не могли пневматические автопилоты нормально работать. В пневматическом автопилоте обратная связь подбирается величиной ролика - без комментариия :-)
Да и эксплуатировались автопилоты, вероятно, не должным образом, где там было "саушника" найти...


©AirPages
2003-