Рассмотрим способы создания управляющих сил и моментов для некоторых типов ЛА. На самолетах и крылатых ракетах в качестве управляющих сил обычно используются аэродинами­ческие и газодинамические силы. На баллистических ракетах и космических летательных аппаратах (КЛА) преимущественно используются газодинамические силы.

На рис.1 дана схема самолета, на котором в качестве рулевых органов применены элероны 4 с триммером 5, стабили­затор 6 и руль направления 7 с триммером 8. Подъемная сила у крылатых ЛА создается главным образом крыльями, частью которых являются элероны, поэтому посредством элеронов мож­но менять направление и отчасти величину подъемной силы. Устойчивость и управляемость ЛА обеспечивается горизонталь­ным (стабилизатор, нередко стабилизатор и руль высоты) и вер­тикальным (киль 12 и руль направления 7) оперением.

Рис. 1. Схема расположения органов управления самолета.

  Управление элеронами и стабилизатором (или рулем высо­ ты) осуществляется посредством ручки 1, отклоняемой соответ­ственно вправо — влево и вперед—назад. Движение ручки че­рез систему тяг и бустерные механизмы (усилители) 9 и 10 передаются элеронам и стабилизатору. Для управления рулем направления воздействуют на педали 2, которые через бустер 11 передают движение рулю. Поскольку летчик управляет рулевы­ми органами не непосредственно, а через бустерные механизмы, то для создания «чувства» управления применяются загрузоч­ные механизмы 3.

   Управление самолетом в вертикальной плоскости осущест­вляется отклонением стабилизатора (руля высоты) из нейтраль­ного положения вверх или вниз. Если стабилизатор отклонен вверх (вниз), то под действием встречного потока возникает аэродинамическая сила , создаваемая стабилизатором и направленная вниз (вверх). Момент  этой силы поворачивает самолет относительно оси , увеличивая (уменьшая) угол ата­ки, вследствие чего меняется подъемная сила крыльев. При изменении подъемной силы меняется высота полета, а момент  изменяет угол наклона продольной оси самолета (угол тан­гажа). Другими словами, стабилизатор (руль высоты) служит для управления углом тангажа и высотой полета.

    Управление самолетом в горизонтальной плоскости осущест­вляется элеронами и рулем направления. При нейтральном по­ложении элеронов подъемные силы правого и левого крыльев одинаковы. Если элероны отклоняются (если правый элерон поднимается, то левый — спускается, и наоборот), то подъемная сила крыла с поднятым элероном уменьшается, а с опущен­ным — увеличивается. Разность подъемных сил крыльев обус­ловливает возникновение момента  относительно оси , называемого моментом крена. Под действием этого момента са­молет накреняется (при этом подъемные силы остаются перпен­дикулярными плоскостям крыльев), в результате чего образуют­ся горизонтальные составляющие этих сил, направленные в сто­рону крена. Под действием горизонтальных составляющих подъемной силы крыльев центр масс самолета будет переме­щаться в горизонтальной плоскости в сторону крена. Таким образом, с помощью элеронов можно управлять углом крена и боковым движением центра масс самолета.

   При отклонении руля направления вправо или влево от ней­трального положения возникает аэродинамический момент  относительно оси , называемый моментом рыскания. Под дей­ствием этого момента самолет поворачивается в горизонтальной плоскости вправо или влево, т. е. изменяется угол рыскания самолета. Помимо изменения угла рыскания меняется также угол скольжения, т. е. угол, образуемый вектором скорости с плоскостью симметрии самолета. В результате этого возникает боковая сила, пропорциональная углу скольжения, вызывающая боковое движение самолета. Следовательно, с помощью руля направления можно управлять углами рыскания и скольжения, а также боковым движением центра масс самолета.

Существует большое разнообразие крылатых ракет, однако преимущественное распространение получили плоскокрылые (рис. 2) и крестокрылые (рис. 3) ракеты. В плоскокрылых ракетах в качестве рулевых органов используются элероны 1, руль направления 2 и руль высоты 3. Хвостовое оперение плоскокрылой ракеты крестообразное. В крестокрылых ракетах при­меняются руль направления 1 и элевоны 2.

   Газодинамические рулевые органы применяются на крыла­тых ЛА при малых скоростных напорах (например, на самоле­тах с вертикальным взлетом и посадкой), а также на ЛА, со­вершающих полет вне атмосферы. Газодинамические рулевые органы реализуются в виде газовых рулей, поворотных шарнирно закрепленных маршевых двигателей и реактивных микродвигателей.

Рис. 2. Схема плоскокрылой ракеты

В простейшем случае ЛА можно рассматривать как твердое тело, движение которого характеризуется шестью степенями сво­боды. Для управления ЛА в общем случае необходимо создать управляющие силы и моменты по трем взаимно перпендикуляр­ным осям и изменять их в соответствии с требуемыми законами управления. Формирование управляющих сил и моментов осу­ществляется в системе управления в соответствии с информацией о движении ЛА, при этом система управления должна иметь столько каналов управления, сколько степеней свободы имеет управляемый объект.

Рис. 3. Схема крестокрылой ракеты.

Лекция 2.

План

1.Цели и задачи управления полетом ЛА.

2.Информация, необходимая для функционирования систем управления.