11. Авиагоризонт агд-1к

Назначение и принцип действия. Авиагоризонт дистанцион­ный АГД-1К предназначен для определения положения само­лета в пространстве относительно плоскости истинного горизон­та, т. е. для определения углов крена и тангажа при выполне­нии самолетом любых эволюции, встречающихся в практике пилотирования. Он является комбинированным прибором.

Указатель скольжения, укрепленный на лицевой части авиа­горизонта, служит для определения наличия и направления скольжения при разворотах самолета.

Принцип действия авиагоризонта основан на свойстве гиро­скопа с тремя степенями свободы сохранять неизменным напра­вление главной оси в пространстве. На самолете гироскоп (кар­данный узел) располагается таким образом, что ось его внеш­ней рамы уу направлена вдоль продольной оси, а ось внутрен-ней рамы хх — вдоль поперечной оси самолета (рис. 27). При эволюциях самолета гироскоп сохранит положение своей глав­ной оси неизменным относительно плоскости истинного горизон­та (т. е. перпендикулярно к плоскости истинного горизонта), а корпус самолета изменит свое положение относительно гироско­па. Изменение углов тангажа самолета производится относи­тельно оси внутренней рамы гироскопа хх, а углов крена — от­носительно оси внешней рамы гироскопа.

Рис. 27. Направление осей авиагоризонта

В комплект авиагоризонта АГД-1К входят (рис. 28) гиро-датчик и указатель. Авиагоризонт работает совместно с выклю­чателем коррекции ВК-53РШ. Гиродатчик установлен в багаж­ном отсеке между шпангоутами № 10 и 11 у правого борта. Указатель находится в центральной части средней панели при­борной доски (см. рис. 1).

Рис. 28. Комплект авиа­горизонта АГД-1:

1 — гидродатчик; 2 — ука­затель

Основные агрегаты авиагоризонта АГД-1К. Гиродатчик представляет собой гироскоп с вертикально расположенной осью. Упрощенная функциональная схема представлена на рис. 29. Гиромотор 4 заключен вю внутреннюю раму 3 кардан­ного подвеса, которая может вращаться вокруг оси уу в под­шипниках наружной рамы 2. Наружная рама 2, подвешена к следящей раме 1 и имеет возможность поворачиваться вокруг оси хх. Для удержания главной оси гироскопа перпендикуляр­но к плоскости истинного горизонта имеется система коррекции, состоящая из маятникового жидкостного переключателя МЖП, который управляет работой исполнительных двигателей попе­речной ПК и продольной коррекции ПрК. При работе авиаго­ризонта главная ось гироскоша должна удерживаться перпен­дикулярно к оси наружной рамы уу.

Выполнение этого условия обеспечивается следящей систе­мой, состоящей из индукционного датчика ЯД, усилителя У и отрабатывающего двигателя ДГ. В качестве отрабатывающего двигателя используется двигатель-генератор ДГ-1.

При поворотах главной оси гироскопа относительно оси уу вследствие действия внешних сил ротор индукционного датчи­ка поворачивается относительно своего статора и электричес­кий сигнал, пропорциональный повороту главной оси, подается на вход усилителя. Усилитель управляет работой отрабатываю­щего двигателя, который через редуктор поворачивает следя­щую раму до тех пор, пока главная ось гироскопа не займет положение, перпендикулярное к оси наружной рамы. Система рассчитана таким образом, что скорость отработки следящей ремы больше, чем возможная скорость поворота главной оси

гироскопа относительно оси наружной рамы, вследствие чего происходит быстрый возврат главной оси гироскопа к первона­чальному положению, что обеспечивает правильные показания авиагоризонта после выполнения фигур высшего пилотажа.

Для уменьшения колебаний следящей рамы при отработке в системе предусмотрена отрицательная обратная связь. Углы крена и тангажа измеряют с помощью плоских сельсинов. Углы крена измеряются углом поворота корпуса авиагоризонта отно­сительно оси уу следящей рамы и воспринимаются сельсин-датчиком СД_К. Со статорных обмоток сельсин-датчика СД_К снимается сигнал, пропорциональный углу крена. Углы тангажа измеряют по авиагоризонту как углы поворота корпуса авиа­горизонта (и связанной с корпусом следящей рамы 1) относи­тельно наружной рамы 2 карданного подвеса, стабилизирован­ной гироскопом в плоскости истинного горизонта.

Углы тангажа воспринимаются сельсин-датчиком СД_Т. Со статорных обмоток сельсин-датчика СД_Т снимается сигнал, про­порциональный углу тангажа.

Для повышения точности измерения углов крена и тангажа при эволюциях самолета предусмотрено отключение поперечной коррекции гироскопа при разворотах и продольной коррекции при действии продольных ускорений. Отключение поперечной коррекции осуществляется с помощью выключателя коррекции ВК-53РШ. Отключение продольной коррекции (при взлете, раз­гоне и_ торможении) производится с помощью жидкостного от-ключателя ОЖ продольных ускорений.

Для отсчета углов крена, больших 90°, изменяется фаза на­пряжения управляющего сигнала, снимаемого с индукционного датчика ИД, на 180°. Это осуществляется с помощью комму­татора К, расположенного на внешней оси наружной рамы 2. При выполнении самолетом вертикальных фигур (т. е. при уг­лах тангажа больше 90°) корпус авиагоризонта вместе со сле­дящей рамой 1 без ограничений поворачивается вокруг оси хх наружной рамы 2 карданного подвеса. В этом случае следящая рама гиродатчика займет перевернутое положение.

Для обеспечения правильных показаний указателя авиаго­ризонта при выполнении полета с углами тангажа больше 90° имеется коммутатор К₂.

Для уменьшения времени готовности к работе авиагоризон­та в гиродатчике предусмотрен электромеханический арретир. Устройство арретира позволяет быстро привести рамы прибора и гиромотор в строго определенное положение относительна корпуса прибора и, следовательно, самолета. Кинематическая схема электромеханического дистанционного арретира АГД-1 представлена на рис. 30. При нажатии красной кнопки «Арре-тировать в горизонтальном полете», находящейся на лицевой стороне указателя, подается напряжение на двигатель 11, ко­торый, вращаясь, заставляет поступательно перемещаться шток 10 с помощью пальца, который двигается по винтовой прорези, т. е. винт перемещается, а вращающаяся гайка неподвижна. Шток 10 упирается в дополнительную следящую раму 5, имею­щую кольцо 1 клиновидного профиля, поэтому при давлении на раму со стороны штока кольцо 1 вместе с гироузлом повора­чивается вокруг оси рамы 5 до тех пор, пока ролик 9 не ока­жется в нижней части кольца. При этом плоскость рамы 5 параллельна плоскости крыла самолета. Затем шток 10 переме­щает профильную планку 7, которая упирается в кулачок 6 и создает момент вокруг оси внешней рамы 4. Под действием момента гироскоп прецесшрует вокруг оси внутренней рамы и доходит до упора, после чего прецессия прекращается и гиро-скоп начинает поворачиваться вокруг оси внешней рамы до тех пор, пока выступ планки 7 не войдет в вырез кулачка 6, зафик­сировав таким образом раму 4 в положении, при котором ось внутренней рамы гироскопа параллельна продольной оси само­лета.

Палец 8, упираясь в кулачок 2, устанавливает внутреннюю раму 3 в положение, при котором ось собственного вращения гироскопа перпендикулярна к осям внешней и внутренней рам карданового подвеса. Затем шток 10 под действием возвратной пружины, имеющейся в нем, откидывается в исходное положе­ние и дает возможность планке 7 освободить кулачки 2 и 6. Таким образом, арретир, установив рамки гироузла в опреде­ленное положение, сразу же освобождает их.

Рис- 30- Схема арретирующего уст­ройства авиагоризонта АГД-1

Рис. 31. Указатель авиагоризонта АГД-1:

1 — индекс центровки тангажа; 2—- линия искусственного горизонта; 3 — нулевой индекс; 4 —кнопка арретироваиия; 5 — лампа сигнализации; 6 — цилиндрическая шкала тангажа; 7 — указатель скольже­ния; 8 — шкала кренов; 9 — кремальера центровки тангажа; 10 — силуэт самолета

Рис. 32. Кинематическая схема ука­зателя авиагоризонта АГД-1: 1 — сельсин-приемник тангажа; 2, 3, 5, 6, 9 и 13 — шестерни; 4 — двигатель-ге­нератор тангажа; 7 — сельсин-приемник крена; 8 — двигатель-генератор крена; 14 и 15 — конические шестерни; 16 — кре­мальеры; 17 — силуэт самолета

Если арретирование произ­водится в горизонталь'нам по­лете, то собственная ось вра­щения гироскопа устанавлива­ется по направлению вертика­ли самолета. Поэтому осуще­ствлять арретирование следует только в горизонтальном по­лете, о чем напоминает эки­пажу надпись на кнопке «Ар-ретировать в горизонтальном полете». Если произвести ар­ретирование, например, при крене, то при переходе в гори­зонтальный - полет авиагори­зонт будет показывать ложный крен. Правда, под действием маятниковой коррекции собст­венная ось гироскопа устано­вится в вертикальное положе­ние, и, естественно, ложные показания исчезнут, но на это уйдет время, за которое эки­паж может совершить ошибки в пилотировании. Следует от­метить, что электрическая схе­ма арретирования устроена таким образом, что при вклю­чении авиагоризонта под на­пряжение арретирование про­исходит автоматически, без нажатия кнопки.

Диета н ц и о п н ы и ука­затель (рис. 31) воспроиз­водит угльГ крена и тангажа самолета, - замеряемые гиро-датчиком. Кинематическая схе­ма указателя представлена на рис. 32. Указатель авиагори­зонта состоит из следящих си­стем тангажа и крена, кото-оые обеспечивают соответст­вующие перемещения подвиж­ных элементов индикации -картушки со шкалой тангажа и силуэта самолета.

Следящая система тангажа представляет собой дистанци-

Рис. 33. Связь гиродатчика с указателем авиагоризонта АГД-1:

1, 14 и 16 — двигатели-генераторы; 2, 6 и 23 — коммутаторы; 3, 5 и 10 — рамки; 4 и 24 — электродвигатели; 7, 12, 13 и 17 — сельсины; 8 и 9 — реле; 11 — индукционный датчик; 15 — картушка; 18 — шестерня; 19 и 22 — индексы; 20 — шкала кренов; 21 — кремальера; 25— жидкостный маятник; 26 — контакты выключателя коррекции; 27 —

жидкостной выключатель

онную передачу, работающую в трансформаторном режиме. Сельсин-датчик СД_Т, расположенный в гироагрегате, электриче­ски связан с сельсин-приемником СП_Т тангажа, расположен­ным в указателе (рис. 33). Кроме сельсинов, в следящую си­стему тангажа входят усилитель, редуктор и двигатель-генера­тор ДГ-0,5.

Следящая система тангажа работает следующим образам: сигнал рассогласования, пропорциональный углам тангажа са­молета, с сельсин-приемника СП_Т подается на вход усилителя, а после усиления — на управляющую обмотку двигателя ДГ-0,5. Двигатель через редуктор передает вращение картушке и ротору сельсин-приемника. Картушка поворачивается относительно си­луэта самолета, и указатель воспроизводит углы тангажа. Ро­тор СП_Т будет поворачиваться до тех пор, пока на входе усили-теля сигнал не будет равен нулю, т. е. пока роторная обмотка СП не установится перпендикулярно к роторной обмотке (в гироагрегате). Отрицательная обратная связь обеспечивает демпфирование колебаний следящей системы тангажа.

Редуктор следящей системы тангажа имеет две выходные шестерни: 3 — для отработки ротора сельсин-приемника 1 и 6 — для отработки картушки. Одному градусу поворота ротора сель­сина (самолета) соответствует 1,7° поворота картушки. Этим обеспечивается увеличенный масштаб отсчета углов тангажа во всем диапазоне шкалы.

В указателе предусмотрена возможность регулировки поло­жения горизонта шкалы тангажа (т. е. картушки) в диапазоне ± 12° поворотом статора сельсин-приемника СПС с помощью кремальеры 16 центровки. Центровка картушки производится по индексу, расположенному на лицевой части указателя. Сле­дящая система крена состоит из сельсин-датчика крена СД_К в гироагрегате, сельсин-приемника крена СП_К, усилителя, дви­гатель-генератора ДГ-0,5 и редуктора. Работа системы анало­гична работе следящей системы тангажа. В указателе АГД-1К показания крена и тангажа разделены.

Крены самолета имитируются поворотом силуэта самолета. Отсчет углов крена производится по оцифрованной шкале кре­нов, причем стрелкой служит конец крыла силуэта. Для от­счета углов тангажа служит цилиндрическая шкала (картушка), ось вращения которой параллельна поперечной оси самолета. В центральной части силуэта самолета нанесена белая точка, являющаяся нулевым индексом тангажа. Для большей нагляд­ности шкала тангажа выше линии искусственного горизонта ок­рашена в серый цвет, а ниже — в черный (для самолетов, в которых приборы освещаются красным светом). Индикация по­ложения самолета относительно плоскости горизонта естествен­ная, т. е. соответствующая тому образу о положении самолета относительно земли, который представляет себе экипаж.

На лицевой стороне указателя имеется сигнальная лампа 5 (см. рис. 31), которая загорается, во-первых, если происходит процесс арретирования и, во-вторых, при неисправностях в це­пях питания гиромотора и постоянного тока. При нажатии на кнопку подается питание на электродвигатель, начинается про­цесс арретирования и загорается сигнальная лампа. После окончания арретирования, т. е. приведения главной оси гироско­па к вертикали, сигнальная лампа гаснет. Если по каким-либо причинам пропадут две фазы переменного тока, то напряжение подается на лампу и она загорается.

Если прекратится подача постоянного тока, то обесточится другое реле и загорится та же лампа, что говорит о том, что пользоваться авиагоризонтом нельзя. Если на гиродатчик не подается напряжение какой-либо из трех фаз, система сигнали­зации не срабатывает.

Основные технические данные авиагоризонта АГД-1К:

питание гиродатчика и указателя осуществляется от преобразователя ПТ-200Ц переменным током напряжением 36 В, частотой 400 Гц и от бор­товой сети постоянным током напряжением 27±10%В. Потребляемый ток от преобразователя 1,6 А, от бортовой сети 0675 А;

готовность к работе после включения питания (при стояночных углах самолета по крену и тангажу не более ±4°): при температуре от +50 до —30° С 1 мин, при температуре от —30 до —60° С 1,5 мин;

рабочие углы, в пределах которых авиагоризонт обеспечивает правиль­ные показания по крену и тангажу —360°, за исключением углов 85—95° (пикирование и кабрирование);

Ошибки в показаниях углов крена после выполнения разворотов на углы до 360° не более ±3°. Ошибка в показаниях углов крена и тангажа после выполнения любых фигур сложного пилотажа не более ±5°;

послевзлетная ошибка не более 3°;

авиагоризонт работает нормально при температуре от 50 до минус 60° С и высоте не более 25 000 м;

масса агрегатов: гиродатчика 7 кг, указателя 2,6 кг.

Работа с авиагоризонтом АГД-1К. Перед вылетом необхо­димо произвести внешний осмотр прибора и убедиться в его ис­правности, включить автоматы защиты сети «АГД» и «ПТ-200» на правом электрощитке. При включении загорается сигнальная лампа на лицевой стороне прибора, которая должна погаснуть не позже чем через 15 с. Через 1 — 1,5 мин после включения авиагоризонт должен правильно показывать стояночные углы тангажа и крена (обычно стояночный угол крена самолета ра­вен нулю). В полете следует периодически контролировать пра­вильность работы авиагоризонта, особенно это относится к по­летам при отсутствии видимости. Контроль показаний углов кре­на ведется по указателю скольжения и указателю поворота (ша­рик в центре, стрелка указателя поворота на нулевом деле­нии). Правильность показаний углов тангажа контролирует­ся по вариометру, указателям скорости и высоты.

При неправильных показаниях авиагоризонта необходимо установить режим прямолинейного горизонтального полета и кратко временно нажать кнопку автоматического арретирования («Арретир только в горизонтальном полете»). При нажатии кнопки должна загореться сигнальная лампа на указателе. Ар­ретир устанавливает плоскость следящей рамки параллельно основанию гироагрегата, а главную ось гироскопа — нормально к этому основанию. После окончания процесса арретирования происходит автоматическое разарретирование гиродатчика. Лам­па гаснет.

Пользоваться кнопкой арретира на углах тангажа более ±4° нельзя, так как иначе после арретироваагия будет выключе­на продольная коррекция. При запуске, а также при нормаль­ной его работе на земле и в полете пользоваться кнопкой арре­тира запрещается.

Показания прибора в горизонтальном поле­те (рис. 34, а). При нулевом положении индекса центровки указатель показывает угол тангажа. Если самолет летит гори­зонтально, что может быть установлено по вариометру или дру­гим способом, а скорость, плотность воздуха и центровка по­стоянны, то картушка будет иметь постоянное смещение отно­сительно индекса нулевого тангажа на значение, соответствую­щее углу атаки. В этом случае для удобства пользования сле­дует при помощи кремальеры установить картушку на нуль. Тогда отклонение картушки от нулевого положения будет сви­детельствовать о наборе высоты или планировании.

а — горизонтальный полет без крена; б — подъем без крена; в— снижение без крена; г—подъем с левым креном; д — снижение- с правым креном

Показания прибора при наборе высоты и сни­жении. При наборе высоты без крена (рис. 34,б) силуэт са­молета остается неподвижным, а линия искусственного гори­зонта на картушке уходит вниз и пилот видит силуэт на сером фоне. При снижении (рис. 34, в) самолета пилот видит силуэт самолета на черном фоне.

Показания прибора при разворотах. При правом крене без набора высоты или снижении шкала тангажа остает­ся неподвижной, а силуэт самолета поворачивается вправо. При этом пилот видит правое полукрыло силуэта на черном фоне, а левое — на сером. При левом крене силуэт поворачивается влево, а линия искусственного горизонта на картушке уходит вниз (рис. 34,г). При правом крене со снижением силуэт по­ворачивается вправо, а линия горизонта уходит вверх (рис. 34,д).

12. Выключатель коррекции ВК-53РШ

Выключатель коррекции (рис. 36) служит для отключения поперечной коррекции в гиродатчике АГД-1 и азимутальной коррекции курсовой системы ГМК-1А при разворотах. Выклю­чатель коррекции устанавливается в отсеке радиооборудования на левом борту.

Выключатель коррекции самостоятельной роли не играет и применяется в комплексе с другими приборами для улучшения их работы при выполнении самолетом разворотов. В основу его

работы положено свойство ги­роскопа с двумя степенями свободы совмещать вектор уг­ловой скорости ротора гиро­скопа с вектором угловой ско­рости вращения основания, на котором укреплен гироскоп.

Рис. 35. Выключатель коррекции ВК-53РШ

При возникновении угло­вой скорости гироскопа отно­сительно вертикальной оси са­молета гироскоп отклоняется от среднего положения, в ко­тором он удерживается пружи-лами, и включает электриче­скую цепь механизма задерж­ки.

По истечении некоторого времени (5—15 с) после нача­ла действия угловой скорости механизм задержки замыкает цепь обмоток реле, которые срабатывают и выключают цепи коррекции. Таким обра­зом, благодаря работе меха­низма задержки коррекция выключается только при дли­тельном воздействии угловой скорости. Принципиальная схема выключателя коррекции показана на рис. 36.

Рис. 36. Принципиальная схема вы­ключателя коррекции ВК-53РШ:

1 — пружины; 2 — гироскоп; 3 — контакт­ные ламели; 4—электродвигатель с ре­дуктором; 5 — контактный диск; 6— по­тенциометр; 7 — резисторы; 8 — контакты реле РСМ-2 и РСМ-3; 9 — искрогасящий конденсатор; W₁, W₂, W₃ — обмотки электро-двигателя

При возникновении угловой скорости относительно верти­кальной оси самолета гиро­скоп выключателя коррекции ВК-53РШ отклоняется и свя­занная с ним щетка выключа­теля переходит со средней обесточенной ламели на одну из ламелей, находящихся под током, замыкая таким обра­зом цепь питания обмотки уп­равления W_3. В результате взаимодействия магнитных по­лей, созданных обмотками W₁ и W₃, ротор электродвигателя ДИД-0,5 начнет вращаться и по­ворачивать с помощью редуктора щетки потенциометра и кон­такты выключателя. На щетках потенциометра появится напря­жение, возрастающее с увеличением угла поворота щеток.

В обмотке W₂ возникает ток, который создаст магнитное поле. Направление этого поля будет противоположным полю, созданному током, протекающим по обмотке W₃.

Работа электродвигателя ДИД-0,5 продолжается до тех пор, пока магнитный поток от обмотки W₃ не станет равным маг­нитному потоку от обмотки W₂, после чего двигатель остановит­ся. Электродвигатель ДИД-0,5, вращая с помощью редуктора контакты выключателя, переместит их в такое положение, при котором цепь питания обмоток реле РСМ-2 и РСМ-3 замкнется. Реле сработают и выключат коррекцию.

По окончании разворота самолета гироскоп под действием пружины возвратится в среднее положение, при котором щетка выключателя перейдет на обесточенную ламель. Обмотка W₃ обесточится.

Электродвигатель ДИД-0,5 под действием момента, созда-ваемого обмоткой W₂, приводит щетки потенциометра в перво­начальное положение. По мере перемещения щеток напряже­мте, снимаемое ими с потенциометра, будет уменьшаться, что приведет к уменьшению тока в обмотке W₂ и момента, созда­ваемого этой обмоткой. Электродвигатель остановится, когда щетки потенциометра займут свое первоначальное положение, так как напряжение на них будет равно нулю. Вращение дви­гателя приведет к размыканию контактов выключателя и раз­рыву цепи питания обмоток реле. Контакты реле РСМ-3 при этом замкнутся и подключат цепь коррекции. Подключение ВК-53РШ к авиагоризонту и курсовой системе производится с помощью своего штепсельного разъема.