Электрогидравлические рулевые приводы, расчётная схема которых представлена на рисунке 1, получили широкое применение в системах управления различных типов ЛА. С их помощью можно уменьшить усилия на ручке управления пилота, улучшить управляемость и манёвренные свойства самолёта, увеличить устойчивость в режиме стабилизации, осуществить комбинированное управление от штурвала и автопилота и улучшить противофлаттерные свойства рулевых систем. Также, помимо систем управления, электрогидравлические рулевые приводы применяются в механизмах поворота крыла или двигателя на самолётах с вертикальным взлётом, для уборки и выпуска шасси и тормозных щитков, изменения формы и геометрии крыла, управления двигателями и воздушными винтами, реверса тяги двигателей, в качестве привода для топливных насосов и других целях.

К основным преимуществам электрогидравлических РП относятся:

- малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности;

- высокий показатель по отношению вращающегося момента гидравлического мотора к его инерции (благодаря этому РП отличается высоким быстродействием);

- высокая приемистость и малое запаздывание отработки командных сигналов;

- возможность непрерывного, бесступенчатого регулирования выходной скорости и осуществления высокой степени её редукции;

- плавность, равномерность и устойчивость движения;

- сравнительно большой срок службы и высокий КПД;

- простота изготовления и высокие коммутационные качества.

С учётом всего вышесказанного к РМ, к применяемым на борту современных ЛА, предъявляются следующие основные требования:

- усилия, развиваемые РМ, должны быть достаточными для преодоления шарнирных и других нагрузочных моментов;

- РМ должна обеспечивать перемещения руля с необходимой установившейся скоростью и на необходимые углы;

- быстродействие или полоса пропускания частот рулевой машины должны быть максимальными;

- РМ должны иметь хорошие массогабаритные характеристики и работать в особых климатических условиях.

Рисунок 1 - Расчетная схема гидравлической рулевой машины

Электрогидравлическая рулевая машина имеет четыре основных модуля: пропорциональный электромагнит ПЭМ, гидроусилитель "сопло-заслонка" ГУС-З, золотниковый распределитель ЗУ и силовой цилиндр СЦ. Пропорциональный электромагнит перемещает заслонку З пропорционально подаваемому на его вход напряжению. Заслонка правой и левой стороной перекрывает сопла, создавая определённое сопротивление жидкости, вытекающей из сопелG3 и G4. Через сопла G1 и G2 устанавливается постоянный расход жидкости в правой и левой магистрали гидроусилителя. Дроссель постоянного расхода G5 уменьшает давление напорной магистрали до рабочего значения. Если на входе ПЭМ сигнал отсутствует, то с помощью пружин, входящих в состав этого устройства, заслонка удерживается в среднем положении. Сопротивление сливу жидкости левого и правого сопел будет одинаково. Поскольку через дроссель G1 и G2 поступает одинаковое количество жидкости, и она сливается через сопла G3 и G4, давление P3 и P4 будут одинаковы, значит, будут одинаковы и силы, действующие на поршень золотника слева и справа. Пружины при этом центрируют поршень золотника и в этом состоянии. В шейке поршня золотника полностью перекрывают каналы доступа жидкости в левую и правую полости силового цилиндра. Таким образом, жидкость в левой и правой полостях СЦ оказывается запертой и если считать, что она несжимаема, движение поршня П под влиянием силы, приложенной к штоку Ш со стороны руля, оказывается невозможным.

Особенность машины - поршень и руль удерживаются в том положении, в котором они оказались после действий управляющих сигналов. Такие машины называются самозапирающимися. Их преимущество в том, что энергия для удержания руля в любом положении не требуется.

При подаче сигнала на ПЭМ заслонка перемещается, открывая дополнительную щель между соплами, а у другого сопла эта щель наоборот уменьшается. В связи с этим гидравлическое сопротивление одного из сопел увеличивается, а другого уменьшается. Если гидравлическое сопротивление уменьшается, это вызывает падение давления соответствующего канала гидроусилителя, в противоположном канале давление будет увеличиваться. В итоге давления Р3 и Р4 оказываются разными и силы, действующие на контур поршня тоже оказываются разными. Под влиянием разности сил поршень золотника начинает перемещаться в одну или другую сторону. И это будет продолжаться до тех пор, пока разность гидравлических сил не уравновесит поршень.

При движении поршня влево открывается доступ жидкости из напорной магистрали в левую полость силового цилиндра. При этом одновременно правая полость оказывается связанной с магистралью слива. Давление жидкости из напорной магистрали начинает двигать поршень вправо, лишняя жидкость из правой полости силового цилиндра уходит в магистраль слива. Чем больше перемещение поршня золотника, тем больше открывается отверстие в золотниковом распределителе, и больше жидкости поступает в левую полость. При этом поршень силового цилиндра увеличит свою скорость движения. Таким образом, в зависимости от величины сигнала подаваемого на ПЭМ будет зависеть скорость перемещения поршня. Электрогидравлическая машина управляет не углом, а скоростью перемещения руля.

электрогидравлическая рулевая машина поршень золотниковый распределитель

1. Проектирование силового цилиндра

1.1 Расчёт длины силового цилиндра