Проектирование и расчет систем управления ЛА.

Vane4ka

Я построил самолет!
Требуется помощь знающих товарищей и конструкторов по проектированию и расчетам систем управления ЛА, помощь консультативная.

Итак имеем, принципиальная схема управления элеронами. Решил начать с них, а дальше уже РВ.
 

Вложения

Vane4ka

Я построил самолет!
Требуется обеспечить дифференциацию элерона, 25° вверх и 16° вниз.

На схеме показаны углы в 90° между плечами качалок и тягами, что дифференциацию не обеспечивают, кроме угла между коромыслом и тягой АВ.

Дифф. можно обеспечить только качалками (насколько я понимаю) или №1 или №2.

Пока у меня несколько вопросов:
1. Нужно ли обеспечить угол в 90° между коромыслом и тягой АВ? {Технически это возможно, путем увеличения плеча коромысла}
2. На какой из качалок предпочтительней делать дифференциацию? Или разницы никакой? Я так понимаю, что если угол между коромыслом и тягой АВ не будет равен 90°, то дифф. предется обеспечивать двумя качалками? А если обеспечить 90 градусов, то только на одной?

3. С какой стороны начинать просчитывать?
От РУСа, зная геометрические размеры и углы отклонения влево-вправо (по 15°) или от элерона, также зная его параметры?  Опытным путем можно установить длину линейного перемещения тяги элерона от нейтрального положения.
 

erisky

Я люблю строить самолеты!
Откуда
г.Оренбург
3.Считать лучше с хвоста-то бишь элерона и"тупо" подводить к усилиям на РУСе.Необходимо ОДНОВРЕМЕННО! обеспечить перемещения и усилия в канале управления...
2.Дифференциацию-по конструкции,исходя из полученных перемещений и усилий.
1.Углы и разнос по высоте качалок дают свои "приколы" и тяжко поддаются расчёту,делать проще графически методом подбора по проекциям планера...
Короче-"гемор" ещё тот ;) причём неоднократный...
 

Vane4ka

Я построил самолет!
Считать лучше с хвоста-то бишь элерона и"тупо" подводить к усилиям на РУСе
Пока не берем во внимание усилие, только кинематика.
Пример, я начну считать от элерона, и на выходе у РУСа получу то, что его углы отклонения будут или слишком малы (очень чуткое управление) или слишком велики (не хватит кабины для отклонения). Как быть?
Необходимо ОДНОВРЕМЕННО! обеспечить перемещения и усилия в канале управления...
Не совсем понял?!
 

Vane4ka

Я построил самолет!
Попробуем расчитать диф.качалку.

Открываем книгу Сутугина "Проектирование самолета" на стр.562 (я пользуюсь этой книгой, т.к. только в ней нашел полную информацию, во всех остальных расчет управления дан какими-то урывками, если кто-то подскажет другой источник информации будет очень кстати.)
Видим вот такой рисунок (как-раз мой случай) и приведенные в расчетах формулы.

Условия:
b=41мм
[ch948]=30,83°
r=80

Сам расчет:

b=rsin[ch945]-rsin([ch945]-[ch948])  исходная формула
Введем тригонометрическое тождество  sin[ch945]-sin[ch946]=2sin ([ch945]-[ch946])/2*cos ([ch945]+[ch946])/2

И решим линейное уравнение с одним неизвестным.

b=rsin[ch945]-rsin([ch945]-[ch948])
b=r(sin[ch945]-sin[ch8289]([ch945]-[ch948]))
b/r=sin[ch945]-sin[ch8289]([ch945]-[ch948]))

b/r=2sin ([ch945]-([ch945]-[ch948]))/2*cos ([ch945]+([ch945]-[ch948]))/2=2sin ([ch945]-[ch945]+[ch948])/2*cos ([ch945]+[ch945]-[ch948])/2=2sin [ch948]/2*cos (2[ch945]-[ch948])/2
cos[ch8289](2[ch945]-[ch948])/2=b/(r*(2 sin[ch8289][ch948])/2)=41/(80*2*sin 30.83/2)=41/(80*2*0.2887)=0.8875

Cos неизвестного угла = 0,8875, найдем угол, это будет 27,44°

cos[ch8289](2[ch945]-[ch948])/2=27,44
[ch945]=27,44+[ch948]/2=27,44+30,83/2=42,855°
Итого потребный угол найден.
 

Вложения

  • 16,9 КБ Просмотры: 378

erisky

Я люблю строить самолеты!
Откуда
г.Оренбург
Дифференциация достигнута.
А теперь надо по усилиям просчитать,если не совпадёт-то всё по новой...И так ...раз.Поэтому и писал,что лучше идти от "хвоста" учитывая и кинематику и усилия одновременно,и тупо подводить к РУС.И графически проще...остаётся расчёт только по усилиям-голова меньше болит ;)
 

Vane4ka

Я построил самолет!
А как между собой соотносятся кинематика и усилие?
Это совсем разные понятия, которые невозможно объединить.
 

Rafis

Я люблю этот Форум!
Откуда
globe
А как между собой соотносятся кинематика и усилие?
Это совсем разные понятия, которые невозможно объединить.
P*X=Mш*дельта
Р - усилие на ручке
Х - ход ручки
Мш - шарнирный момент на руле (элероне)
дельта - угол поворта руля (элерона) в радианах
 

Vane4ka

Я построил самолет!
Ладно, пойдем другим путем.

Посчитаем шарнирный момент элерона по уравнению шарнирного момента (Ландышев, "Расчет планера"):

Mш=Сш*р*S*v^2*b
Где
•Сш - коэффициент момента = 0,019*
•p - плотность воздуха (0,125 кг*сек^2/м^4 для стандартной атмосферы)
•S - площадь органа управления в м^2 = 0,47
•V - скорость полета в м/сек 27,77
•b - хорда руля в м 0,28

* 0,019=0,015+0,004
оптимальный коэффициент момента элерона для неманевренных СЛА 0,012...0,018, который целесообразно увеличить на 0,003...0,005 для высокоплана (Чумак, Крывокрысенко)


Мш=0,019*0,125*0,47*27,77^2*0,28=0,24103009 кгм
 

Vane4ka

Я построил самолет!
Получив шарнирный момент, усилие на ручку получим по формуле:
Р=Мш/Hi , где
•Мш - шарнирный момент
•Н - высота ручки от оси в м
•i - передаточное число (отношение длины рычага на элероне к длине рычага на ручке управления)

Р=0,24103009/0,4*2=1,20515045 кг

З.Ы.
Если по такому значению я буду расчитывать тяги, то они будут настолько тоненькими, что не выдержат усилий, прикладываемых по АП-23

Так как правильно расчитать???
 

iae

Я люблю строить самолеты!
Передаточное отношение рассчитывается не так. Надо рассчитать передаточное отношение для каждой качалки, потом их перемножить ( если не изменяет память).   
Тяги рассчитывают на нормированные усилия, которые задаются в АП. Можно поискать у Кондратьева. Помню для тяг РН - 90кг. 
 

Rafis

Я люблю этот Форум!
Откуда
globe
Получив шарнирный момент, усилие на ручку получим по формуле:
Р=Мш/Hi , где
•Мш - шарнирный момент
•Н - высота ручки от оси в м
•i - передаточное число (отношение длины рычага на элероне к длине рычага на ручке управления)

Р=0,24103009/0,4*2=1,20515045 кг

З.Ы.
Если по такому значению я буду расчитывать тяги, то они будут настолько тоненькими, что не выдержат усилий, прикладываемых по АП-23

Так как правильно расчитать???
Какая у вас скорсть сваливания на чистом крыле (без  закрылков)?
Что такое 2? Коэффициент безопасности?
Выбросте вашу формулу подальше. Я же написал вам формулу.
Исходя из аэродинамических нагрузок, усилие на ручке будет равно
0.241*1.25*0.349/0.1=1.05кг
здесь  0.241 - шарнирный момент
          1.25 - поправка в соответствии п.23.395 АП-23
          0.349 - максимальный угол отклонения 20градусов, переведенный в радианы.
          0.1 - максимальный ход ручки в метрах.
Усилие в тяге управления подсоединенной к ручке будет равно
1.05*0.4/0.08=5.25 кг. Это эксплуатационное усилие в тяге без коэф. безопасности. Расчетная будет 1.5*5.25=7.88кг
здесь 0.4м - высота вашей ручки
          0.08м - плечо тяги подсоединенной к ручке. (будет меньше - усилие в тяге управления возрастет)
Дальше считаете по соотношениям плеч качалок. Размеры тяги подбирате из условия потери устойчивости, по Эйлеру, при сжатии.
При расчете педалей надо будет посчитать на одновременное приложение 100кг к каждой педали. (23.397(А))
Можете посчитать на усилия 23.397(b) приняв что система управления встенет на упор, но при правильном расположении упоров, тяги нагрудаться не будут!
Еще надо проверить тяги на резонанс. Астахов вам в помощь. Это может оказаться критическим и определять размер тяг.
 

erisky

Я люблю строить самолеты!
Откуда
г.Оренбург
Можно и по другому:
1.рассчитать усилия создаваемые,например элероном-Yэ=Су*Sэ*1,225*v^2/2*g,для вас Y=1.35*1.225*27.77^2*0,47/2*9,81=30,55 кгс,распределённая нагрузка располагается на рулях(для простоты) по закону треугольника,соответственно ЦТ треугольника(и центр давления соответственно) располагается на 33% хорды,по статистике берём 28%-для вас это 0,0784 м от носка элерона.Отнимите от этого расстояние от носка элерона до оси вращения-это плечо силы Yэ.Их произведение даст момент силы,далее рассчитываете каждую качалку(кабанчик не забываем) в двух крайних положениях(этого достаточно) правый крен и левый соответственно.Силы направляете по осям тяг,а плечи перпендикуляры к этим осям проще брать с проекции самоля.Так постепенно и выйдете к РУС,где найдёте необходимую длину ручки при нормированных нагрузках (АП-23).Только не путайте усилия эксплуатационные для пилота(для элерона 14 кгс) и усилия для расчёта прочности системы (для элерона 30,4 кгс) приложенные к РУС.В Астахове есть подробный расчёт со всякими синусами и косинусами по такой схеме...В случае неудовлетворённости результатом,проще всего перенести ось вращения элерона(руля) ближе к ЦД (или изменить площадь руля) и повторить расчёт...Да,что-то скорость у вас маловата,для расчёта рулей берётся максимальная непривышаемая(типа в пике,кроме закрылка) свыше которой начнётся разрушение аппарата.Успехов
 

Vane4ka

Я построил самолет!
Какая у вас скорсть сваливания на чистом крыле (беззакрылков)?
56 км/ч, закрылки не предусмотрены
Что такое 2? Коэффициент безопасности?
Нет, это передаточное отношение i

В каких единицах измеряется шарнирный момент?
 

Rafis

Я люблю этот Форум!
Откуда
globe
Шарнирный момент измеряется в килограмм*метр
Расчетная скорость у вас занижена. Максимальная скорость маневрирования, при которой допускаются полные отклонения рулей и элеронов, равна произведению скорости сваливания на корень квадратный из максимальной эксплуатационной перегрузки. (23.335с) (23.455)
Еще, шарнирный момент зависит от угла отклонения. У вас этого нет.
 

Vane4ka

Я построил самолет!
Пока все понятно. Попробую расчитать.

Только как расчитать резонанс:
если v=30[ch960]/l^2  [ch8730](EI/m)
E-это модуль упругости?
I-?
и как найти погонную массу тяги?
 

Rafis

Я люблю этот Форум!
Откуда
globe

Vane4ka

Я построил самолет!
Усилие в тяге 7,88 кг, длина тяги 715 мм

По Эйлеру, под такие нагрузки подходит тяга 6х3 и выше.
Возьмем распространенную 10х8
Критическая нагрузка по эйлеру для такого сечения будет равна 40,22 кг

Проверим тягу на растяжение. Условие прочности [ch963][ch8804]0.8[ch963][sub]в[/sub]
Максимальное напряжение, исходя из эксплуатационной нагрузки  [ch963]=F/A, F- сила, А - площадь поперечного сечения [ch963]=0,39442*10^3/28,26=13,95 МПа

Запас прочности n=(k*[ch963][sub]в[/sub])/[ch963]=(0.8*420)/13,95=24,08

Проверим на вибрацию:
v=30*3,14/71,5^2*КОРЕНЬ((7*10^5*0,02)/(0,0806*10^-3))=2428 кол/мин
при эксплутационных оборотах двигателя 3600 об/мин.
Таким образом частота колебаний тяги не лежит в опасных диапазонах работы двигателя ±400 об/мин.

Расчет верен?
 
Вверх