Вертолет, 1998 № 01

Системы дистанционного управления (СДУ) для самолетов

Крайняя и все возрастающая сложность систем управления самолетов уже приводила конструкторов к мысли об их замене единой системой, в которой сложные связи между рычагами управления, датчиками и между управляющими поверхностями формировались бы электрическим путем, а исполнительными устройствами были бы электрогидравлические агрегаты управления. Уже в конце 1960-х гг. в ряде стран появились экспериментальные самолеты с такой полностью электрической системой дистанционного управления (СДУ).

Видимо, наиболее существенным фактором, ускорившим развитие СДУ, явились идеи о снижении статической устойчивости самолета. Реализация этой идеи давала существенные выгоды: уменьшались размеры стабилизатора, он становился несущим (т.е. создавал не отрицательную, как на устойчивых самолетах, а положительную подъемную силу); полетный вес самолета уменьшался приблизительно на 10%. Однако пилотировать статически неустойчивый самолет вручную. без СУУ в продольном направлении (с введением искусственного демпфирования и устойчивости по перегрузке) практически невозможно. Таким образом, СУУ должна была быть практически безотказной (с вероятностью отказа не выше, чем для обычных механических систем управления: 10^-7 10^-8 за один час полета.). Это при существующем уровне техники можно обеспечить лишь при четырехкратном резервировании каналов управления.

В этой связи оказалось проще и надежнее придать СУУ и более простые функции обычного ручного управления. исключив механическую проводку управления полностью.

Первыми серийными самолетами с СДУ стали истребители Су-27 в Советском Союзе и F-16 в США. На них используется 4-кратно резервированная аналоговая СДУ (на Су-27 – в канале тангажа, на F-16 в каналах тангажа, крена и рыскания).

Одновременно похожее развитие имели и системы управления для пассажирских самолетов. Еще на англо-французском самолете Concorde была применена дублированная аналоговая СДУ с резервной механической проводкой управления. В дальнейшем дублированная цифровая СДУ с механическим резервом была успешно применена на аэробусах А-320/330/340. Аналогичная по концепции СДУ применена и на российских самолетах Ил-96 и Ту-204.

СДУ с резервной механической проводкой управления были также применены на истребителях F-18 (США). SAAB JA37 Viggen (Швеция) и на военно-транспортных самолетах С-5А и С-17 (США). Пассажирский самолет последнего поколения Boeing 111 имеет цифровую многократно резервированную СДУ без резервной механической проводки управления.

Применение техники СДУ открыло новые возможности для совершенствования самолетов. Возникла так называемая концепция CCV (Control Configured Vehicles) – J1A, конфигурация которых определяется системой управления. Помимо улучшения устойчивости и управляемости стало возможным сравнительно просто вводить в СДУ дополнительные функции управления: уменьшение перегрузок при полете в турбулентной атмосфере, уменьшение нагрузок при маневре, предотвращение флаттера, предотвращение выхода на опасные режимы полета и др. Для маневренных самолетов появилась возможность непосредственного управления подъемной силой, боковой силой, благодаря чему самолет может выполнять маневры, ранее немыслимые: прямолинейный полет с различными углами тангажа и скольжения.

Применение СДУ позволило также сделать для пилота более комфортное управление: на самолетах F-16 и А-320/330/340 вместо обычных ручки управления и штурвала применена более удобная миниатюрная боковая ручка управления.

СДУ для вертолетов

Сложность системы управления вертолетом, особенно двухвинтовой схемы, побудила еще в 70-х гг. применить СДУ на экспериментальном тяжелом вертолете HLN фирмы Boeing Vertol (США). Этот специализированный двухвинтовой продольной схемы вертолет-кран должен был перевозить контейнеры весом 20 т с корабля на берег и обратно, причем требовалась очень высокая точность стабилизации вертолета в точке виссния над кораблем и простота управления при маневрировании на висении (вертолет при этом пилотирует оператор, находящийся в нижней кабине лицом назад). Все эти требования могли быть выполнены только с помощью СДУ, которая и была разработана. Была применена 4-кратно резервированная аналоговая СДУ по 4 каналам управления: продольное, поперечное, путевое и общий шаг. Вертолет HLN не был запущен в серию, однако СДУ для него была полностью отлажена и прошла летные испытания на вертолете – летающей лаборатории (JU1) СН-47 Chinook.

Затем интерес к СДУ для вертолетов возник вновь в 80-х гг. в связи с повышенными требованиями к устойчивости и управляемости боевых вертолетов. Эксперименты с СДУ проводились на вертолетах-ЛЛ во Франции, в Англии и в США. Дальнейший импульс развитие СДУ получило после объявления Армией США конкурса на легкий разведывательный вертолет LHX. В него включились две группы фирм: Sikorsky/Boeing и McDonnell Douglas/Bell. Требования, выставленные военными (Документ ADS-33), были достаточно жесткими.