Uçak uçuş kontrol sistemi - Aircraft flight control system

Tipik bir uçağın birincil uçuş kontrolleri hareket halinde

Konvansiyonel bir sabit kanatlı uçak uçuş kontrol sistemi , uçuş kontrol yüzeylerinden , ilgili kokpit kontrollerinden, bağlantı bağlantılarından ve bir uçağın uçuş yönünü kontrol etmek için gerekli işletim mekanizmalarından oluşur. Uçak motor kontrolleri de hız değiştirdikleri için uçuş kontrolleri olarak kabul edilir.

Uçak kontrollerinin temelleri uçuş dinamiklerinde açıklanmaktadır . Bu makale, uçuş kontrollerinin çalışma mekanizmalarına odaklanmaktadır. Uçaklarda kullanılmak temel sistem ilk Nisan, 1908'de erken kolayca tanınabilen bir formda ortaya Louis Blériot sitesindeki Blériot VIII öncü dönemi tek kanatlı bir tasarım.

Kokpit kontrolleri

Birincil kontroller

Kokpit kontrolleri ve gösterge paneli a Cessna 182 D Skylane

Genel olarak, birincil kokpit uçuş kontrolleri aşağıdaki gibi düzenlenmiştir:

• Bir kontrol boyunduruğu (aynı zamanda bir kontrol sütunu olarak da bilinir), merkezi çubuk ya da yan çubuk (aynı zamanda konuşma dilinde bir kontrol ya da bilinen son iki joystick ), uçağın tabi rulo ve adım hareket ile kanatçıklar (ya da aktive edici kanat çözgü bazı çok üzerinde erken uçak tasarımları) sola ve sağa döndürüldüğünde veya saptırıldığında ve ileri veya geri hareket ettirildiğinde asansörleri hareket ettirir
• Dümen pedallar, veya önceki ön 1919 "dümen çubuğu", kontrol için sapma hareket dümen ; sol ayak ileri, örneğin dümeni sola hareket ettirecektir.
• motorlu uçaklar için motor hızını veya itmeyi kontrol etmek için gaz kelebeği kontrolleri .

Kontrol boyundurukları da uçaklar arasında büyük farklılıklar gösterir. Yuvarlanmanın, boyunduruğun saat yönünde/saat yönünün tersine döndürülmesiyle kontrol edildiği (bir arabayı yönlendirmek gibi) ve eğimin, kontrol sütununu pilota doğru veya pilottan uzağa hareket ettirerek kontrol edildiği, ancak diğerlerinde, eğim, boyunduruğun içeri ve dışarı kaydırılmasıyla kontrol edilir. gösterge panelinin (152 ve 172 gibi çoğu Cessna'da olduğu gibi) ve bazılarında yuvarlanma, tüm boyunduruğu sola ve sağa kaydırarak kontrol edilir (Cessna 162 gibi). Merkez çubuklar da uçaklar arasında farklılık gösterir. Bazıları kablolar kullanılarak doğrudan kontrol yüzeylerine bağlanır, diğerleri (kabloyla uçuş yapan uçaklar) arasında elektrikli aktüatörleri kontrol eden bir bilgisayar bulunur.

Issy-les-Moulineaux'daki Blériot VIII , pilot için modern uçuş kontrollerinin ilk biçimine sahip ilk uçuşa elverişli uçak tasarımı

Bir uçak V-kuyruk dümeni , kanatçıklar veya yükseltiler gibi değişken uçuş kontrol yüzeylerini kullandığında bile , pilotun kafa karışıklığını önlemek için, uçağın uçuş kontrol sistemi yine de, sopa veya boyunduruğun geleneksel olarak yunuslama ve yuvarlanmayı kontrol edeceği şekilde tasarlanacaktır. sapma için dümen pedalları. Modern uçuş kontrolleri için temel model, Fransız havacılık figürü Robert Esnault-Pelterie tarafından öncülük edildi , diğer Fransız havacı Louis Blériot, Esnault-Pelterie'nin kontrol formatını başlangıçta Louis' Blériot VIII monoplane'de Nisan 1908'de yaygınlaştırdı ve formatı Temmuz 1909 Kanalında standartlaştırdı. - Blériot XI'i geçmek . Uçuş kontrolü, 1944 yılındaki Stick and Rudder gibi ab initio eğitim kitaplarında popüler hale getirildiği gibi, uzun yıllardır bu şekilde öğretilmektedir .

Bazı uçaklarda, kontrol yüzeyleri bir bağlantı ile manipüle edilmez. Örneğin ultra hafif uçaklarda ve motorlu kanatlı planörlerde hiçbir mekanizma yoktur. Bunun yerine, pilot kaldırma yüzeyini sadece (alt tarafından sarkan sert bir çerçeve kullanarak) elle tutar ve hareket ettirir.

ikincil kontroller

Yuvarlanma, yunuslama ve sapma için birincil uçuş kontrollerine ek olarak, pilota uçuş üzerinde daha iyi kontrol sağlamak veya iş yükünü hafifletmek için genellikle ikincil kontroller mevcuttur. En yaygın olarak bulunabilen kontrol kontrolü için bir tekerlek veya başka bir cihazdır asansör Döşeme yüzden Pilot belirli zift tutmak için sürekli geri veya ileri basıncını muhafaza etmek yok, tutum için (trim diğer türleri, dümen ve kanatçıklar üzerinde yaygındır, daha büyük uçaklar, ancak daha küçük uçaklarda da görünebilir). Birçok uçak var kanat kapakları bir anahtar ya da mekanik kolu tarafından veya bazı durumlarda kontrollü, take-off ve iniş için kullanılan yavaş hızlarda gelişmiş kontrol için kanat şeklini değiştiren bilgisayar kontrolü ile tamamen otomatiktir. Diğer ikincil uçuş kontrol sistemleri, çıtalar , rüzgarlıklar , havalı frenler ve değişken süpürme kanatları içerebilir .

Uçuş kontrol sistemleri

Mekanik

de Havilland Tiger Moth asansör ve dümen kabloları

Mekanik veya manuel olarak çalıştırılan uçuş kontrol sistemleri, bir hava aracını kontrol etmenin en temel yöntemidir. Erken uçaklarda kullanıldılar ve şu anda aerodinamik kuvvetlerin aşırı olmadığı küçük uçaklarda kullanılmaktadırlar. Wright Flyer I , Blériot XI ve Fokker Eindecker gibi çok erken dönem uçaklar, kanatta geleneksel olarak menteşeli kontrol yüzeylerinin kullanılmadığı ve hatta bazen Wright Flyer I ve orijinal versiyonlarda olduğu gibi yunuslama kontrolü için bile kullanılmadığı bir kanat çarpıtma sistemi kullandılar. 1909 Etrich Taube'nin , sadece menteşeli/döner bir dümene sahip olan ve çözgü ile çalıştırılan yunuslama ve yuvarlanma kontrollerine ek olarak. Bir manuel uçuş kontrol sistemi, kokpit kontrollerine uygulanan kuvvetleri doğrudan kontrol yüzeylerine iletmek için itme çubukları, gergi halatları, kasnaklar, karşı ağırlıklar ve bazen zincirler gibi mekanik parçaların bir koleksiyonunu kullanır. Turnbuckles genellikle kumanda kablosu gerginliğini ayarlamak için kullanılır. Cessna Skyhawk bu tip bir sistem kullanan bir hava aracının tipik bir örneğidir. Rüzgar kilitleri genellikle, kontrol yüzeylerini ve bağlantıları rüzgardan kaynaklanan hasarlardan korumak için mekanik sistemlere sahip park halindeki uçaklarda kullanılır. Bazı uçaklarda, kontrol sisteminin bir parçası olarak rüzgar kilitleri takılmıştır.

Büyük uçakların gerektirdiği kontrol yüzey alanındaki artışlar veya küçük uçaklarda yüksek hava hızlarının neden olduğu daha yüksek yükler , onları hareket ettirmek için gereken kuvvetlerde büyük bir artışa yol açmaktadır, sonuç olarak, maksimum mekanik avantajı elde etmek için karmaşık mekanik dişli düzenlemeleri geliştirilmiştir . Pilotlardan gerekli kuvvetler. Bu düzenleme Fokker 50 gibi daha büyük veya daha yüksek performanslı pervaneli uçaklarda bulunabilir .

Bazı mekanik uçuş kontrol sistemleri , aerodinamik yardım sağlayan servo sekmeleri kullanır . Servo sekmeleri, kontrol yüzeylerine menteşelenen küçük yüzeylerdir. Uçuş kontrol mekanizmaları bu sekmeleri hareket ettirir, aerodinamik kuvvetler sırayla hareket eder veya gereken mekanik kuvvetlerin miktarını azaltarak kontrol yüzeylerinin hareketine yardımcı olur. Bu düzenleme, erken piston motorlu nakliye uçaklarında ve erken jet nakliyelerinde kullanıldı. Boeing 737, olası olmayan bir toplam hidrolik sistem arızası durumunda otomatik ve sorunsuz bir şekilde servo sekmesi aracılığıyla kontrol edilmeye geri döndüğü bir sistem içerir.

hidromekanik

Mekanik uçuş kontrol sistemlerinin karmaşıklığı ve ağırlığı, uçağın boyutu ve performansı ile önemli ölçüde artar. Hidrolik olarak güçlendirilmiş kontrol yüzeyleri bu sınırlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olur. Hidrolik uçuş kontrol sistemleri ile, uçağın boyutu ve performansı, pilotun kas gücünden ziyade ekonomi ile sınırlıdır. İlk başta, pilotun kontrol yüzeylerinde aerodinamik yüklerin bir kısmını hala hissedebildiği (geri bildirim) yalnızca kısmen güçlendirilmiş sistemler kullanıldı.

Bir hidro-mekanik uçuş kontrol sisteminin iki bölümü vardır:

• Mekanik devre hidrolik devreleriyle kokpit kontrolleri bağlar. Mekanik uçuş kontrol sistemi gibi, çubuklardan, kablolardan, makaralardan ve bazen zincirlerden oluşur.
• Hidrolik pompalar, rezervuarlar, filtreler, borular, valfler ve aktüatörlerden oluşan hidrolik devre . Aktüatörler, hidrolik devredeki pompalar tarafından üretilen hidrolik basınçla çalıştırılır. Aktüatörler, hidrolik basıncı kontrol yüzeyi hareketlerine dönüştürür. Elektro-hidrolik servo valflar tahrik hareketini kontrol eder.

Pilotun bir kontrolü hareketi, mekanik devrenin hidrolik devrede eşleşen servo valfi açmasına neden olur. Hidrolik devre, daha sonra kontrol yüzeylerini hareket ettiren aktüatörlere güç sağlar. Aktüatör hareket ettikçe, servo valf , kontrol yüzeyinin hareketini istenen konumda durduran mekanik bir geri besleme bağlantısı ile kapatılır .

Bu düzenleme, eski tasarımlı jet nakliyelerinde ve bazı yüksek performanslı uçaklarda bulundu. Örnekler arasında Antonov An-225 ve Lockheed SR-71 bulunmaktadır .

Yapay his cihazları

Tamamen mekanik uçuş kontrol sistemlerinde, kontrol yüzeylerindeki aerodinamik kuvvetler mekanizmalar aracılığıyla iletilir ve doğrudan pilot tarafından hissedilir, bu da hava hızının dokunsal geri bildirimine izin verir. Ancak hidromekanik uçuş kontrol sistemlerinde yüzeyler üzerindeki yük hissedilmez ve aşırı kontrol yüzeyi hareketi nedeniyle uçağın aşırı gerilmesi riski vardır. Bu sorunun üstesinden gelmek için yapay his sistemleri kullanılabilir. Örneğin, kontrol için RAF sitesindeki Avro Vulcan püskürtme bombardıman ve israr ediyorlardı sitesindeki Avro Kanada CF-105 Ok süpersonik yakalayıcısı (her ikisi de 1950'li yıllarda tasarımları), gerekli olan güç geri besleme, bir yay cihaz ile elde edilmiştir. Dayanak bu cihazın daha yüksek hızlarda daha fazla mukavemet elde edildi (asansörler için) hava hızının karesi ile orantılı bir taşınmıştır. American Vought F-8 Crusader ve LTV A-7 Corsair II savaş uçaklarının kontrolleri için, kontrol çubuğunun yunuslama ekseninde uçağın normal ivmesiyle orantılı bir kuvvet geri bildirimi veren bir "bob-ağırlık" kullanıldı.

Çubuk çalkalayıcı

Bir çubuk çalkalayıcı bir hidrolik uçakta kontrol kolona bağlı olan bir cihazdır. Uçak stall koşullarına yaklaşırken kontrol kolonunu sallar. McDonnell Douglas DC-10 gibi bazı uçaklar , hidrolik arıza durumunda stick shaker'ı etkinleştirmek için etkinleştirilebilen bir yedek elektrik güç kaynağı ile donatılmıştır.

güç-by-wire

Mevcut sistemlerin çoğunda güç, yüksek basınçlı hidrolik sistemler tarafından kontrol aktüatörlerine sağlanır. Fly-by-wire sistemlerde bu sistemleri kontrol eden valfler elektrik sinyalleri ile aktive edilir. Power-by-wire sistemlerinde, güç, elektrik kabloları ile aktüatörlere taşınır. Bunlar hidrolik borulardan daha hafiftir, montajı ve bakımı daha kolaydır ve daha güvenilirdir. F-35 uçuş kontrol sisteminin unsurları kabloludur. Böyle bir elektro-hidrostatik çalıştırma (EHA) sistemindeki aktüatörler, bağımsız hidrolik cihazlar, küçük kapalı devre hidrolik sistemlerdir. Genel amaç, daha çok veya tamamen elektrikli uçaklara yöneliktir ve yaklaşımın erken bir örneği Avro Vulcan'dı . Airbus A380'deki yaklaşımın kullanılmasına ciddi şekilde dikkat edildi.

Fly-by-wire kontrol sistemleri

Fly-by-wire (FBW) sistemi, bir uçağın manuel uçuş kontrolünü elektronik bir arayüzle değiştirir. Uçuş kontrollerinin hareketleri, teller tarafından iletilen elektronik sinyallere dönüştürülür (dolayısıyla fly-by-wire terimi ) ve uçuş kontrol bilgisayarları , beklenen yanıtı sağlamak için aktüatörlerin her bir kontrol yüzeyinde nasıl hareket ettirileceğini belirler . Bilgisayarlardan gelen komutlar da, uçağı stabilize etmek ve diğer görevleri gerçekleştirmek için pilotun bilgisi olmadan girilir. Uçak uçuş kontrol sistemleri için elektronikler , aviyonik olarak bilinen alanın bir parçasıdır .

Fly-by-optics, aynı zamanda fly-by-light olarak da bilinir , fiber optik kabloların kullanıldığı daha ileri bir gelişmedir .

Araştırma

Kanatçıklar , asansörler , elevons , flaplar ve flaperonlar gibi uçuş kontrol sistemlerinin fonksiyonlarını , aerodinamik amacı daha az avantajlarla gerçekleştirmek için kanatlara entegre etmek için çeşitli teknoloji araştırma ve geliştirme çalışmaları mevcuttur : kütle, maliyet, sürtünme, atalet (daha hızlı için , daha güçlü kontrol tepkisi), karmaşıklık (mekanik olarak daha basit, daha az hareketli parça veya yüzey, daha az bakım) ve görünmezlik için radar kesiti . Bunlar birçok insansız hava aracında (İHA) ve 6. nesil savaş uçaklarında kullanılabilir . İki umut verici yaklaşım, esnek kanatlar ve akışkanlardır.

Esnek kanatlar

Esnek kanatlarda, kanat yüzeyinin çoğu veya tamamı, bir ornitopter gibi hava akışını saptırmak için uçuş sırasında şekil değiştirebilir . Uyarlanabilir uyumlu kanatlar , askeri ve ticari bir çabadır. X-53 Aktif Aeroelastik Kanat bir ABD Hava Kuvvetleri, oldu NASA ve Boeing çaba.

Aktif Akış Kontrolü

İçinde aktif akışı kontrolü , araçlarda kuvvetler daha büyük, daha karmaşık mekanik parçalar sıvılarda büyük kuvvetler küçük jetlerinin yönlendirilir veya aralıklı olarak sıvı akışı daha küçük basit akışkan sistemlerinin (hava akışı yayan yuva) ile değiştirilir, sirkülasyon kontrol ile meydana gelir Araçların yönünü değiştirmek için. Bu kullanımda aktif akış kontrolü, basitlik ve daha düşük kütle, maliyetler (yarıya kadar daha az), atalet ve tepki süreleri vaat ediyor . Bu, Eylül 2010'da İngiltere'de ilk kez uçan Demon İHA'da gösterildi .

Ayrıca bakınız

• Uçuş zarfı koruması
• Devre dışı bırakılmış kontrollerle uçuş
• Helikopter uçuş kontrolleri
• HOTAŞ
• Uçurtma kontrol sistemleri
• Kontrol kaybını içeren uçak kazalarının listesi
• Matthew Piers Watt Boulton , kanatçıkların mucidi (1868)
• itme vektörü
• Ağırlık kaydırma kontrolü
• Kanat bükülmesi : yuvarlanma kontrolü için erken bir yöntem

Referanslar

notlar

bibliyografya

• USAF ve NATO Raporu RTO-TR-015 AC/323/(HFM-015)/TP-1 (2001).

Dış bağlantılar

• Airbus A380 kokpiti .
• Airbus A380 kokpit - 360 derecelik bir Panorama
• Touchdown: NASA-Dryden'da Tahrik Kontrollü Uçağın Geliştirilmesi, Tom Tucker