Метод подключения одного сервопривода элеронов неподвижного крыла: анализ трех основных решений

На первый взгляд крошечные элероны на крыле на самом деле являются душой управления по крену модели самолета с неподвижным крылом.Когда сервоприводу необходимо одновременно привести в движение левый и правый элерон, качество его подключения напрямую играет решающую роль в пространственной реакции самолета в воздухе, будет ли она точной и аккуратной или запаздывающей и неоднозначной.. Для тех, кто принимает решения, которые занимаются 3D-трюками или точными полетами, отказ от избыточности и стоимости двойных сервоприводов и принятие архитектуры с одним сервоприводом и двумя элеронами стал обычным выбором для увеличения соотношения тяги к весу и упрощения отсека оборудования. Однако в этой ситуации есть механическая логика, например, «одна линия влияет на два крыла». Какое решение подключения, опробованное в реальном бою, скрыто? Каким образом каждое решение обеспечивает компромисс между надежностью, линейностью и простотой установки? В этой статье будет представлен углубленный анализ трех основных методов подключения одиночного сервопривода. Он не будет нагромождать терминологию, а лишь разберет причинно-следственные связи, чтобы помочь вам найти оптимальное решение при последующих решениях по установке или техническому обслуживанию.

Прямой привод с одной двухтактной тягой: наиболее прямая передача мощности

Это решение имеет простейшую конструкцию и часто встречается на учебных машинах из пенопласта или пробкового дерева небольших и средних размеров. Его основная логика состоит в том, чтобы соединить одно из выходных отверстий коромысла сервопривода непосредственно с углом руля направления одной стороны элерона с помощью толкающего стержня Z-образной формы или с шаровой головкой. Итак, как же движется элерон на другой стороне? Ответ спрятан на другом конце коромысла. Симметричная стальная проволока или стержень из углеродного волокна, идущий в противоположном направлении, будет соединен с элеронами на противоположной стороне.

Причинно-следственная связь этого решения очень ясна: когда сервопривод вращается по часовой стрелке, толкатель с одной стороны заставит элероны наклониться вверх, а толкатель с другой стороны заставит элероны раскачиваться вниз, так что произойдет крен. Преимущества — отсутствие люфта и минимальное количество деталей. Когда вы используете что-то вродемощностьКогда речь идет о высокоточных сервоприводах с чрезвычайно узкими допусками люфта, таких как сервоприводы, такое прямое соединение позволяет без каких-либо потерь преобразовать каждый градус отклонения сервоприводов в угол аэродинамического профиля.

Но цена вполне ясна: геометрическая нелинейность. По мере увеличения угла поворота коромысла горизонтальная составляющая толкателя будет уменьшаться, что приводит к снижению эффективности элеронов в конце хода. Распространенная ситуация: летающий друг выбрал такое решение для своего низкоплана-моноплана, похожего на настоящий самолет. Скорость крена очень высока около нейтральной точки, но значительно замедляется при достижении полного руля направления.Решение состоит в том, чтобы использовать критерий соответствия «длинный коромысл + короткий угол руля направления» при выборе коромысла, чтобы толкатель оставался примерно вертикальным при максимальном ходе.。

Совет по написанию: При структурном проектировании причинно-следственные рассуждения могут снизить стоимость проб и ошибок лучше, чем эмпирические предположения.

Двойной толкатель с центральным коромыслом: искусство симметрии и линейности

Когда вы столкнетесь с планером с размахом крыльев, превышающим 1,6 метра, или с самолетом с бензиновым двигателем с большой поверхностью управления элеронами, геометрические недостатки решения с одним толкателем будут увеличены. В таком случае более рациональным выбором становится установка независимого центрального коромысла.

Процесс работы данной схемы следующий: коромысло рулевого механизма не связано непосредственно с элеронами, а приводит в движение вертикальный или горизонтальный центральный коромысло. Затем с обоих концов центрального коромысла к углам руля направления левого и правого элеронов соответственно подводят толкающую тягу точно одинаковой длины. Это показывает, что крутящий момент, выдаваемый рулевым механизмом, сначала преобразуется в поворот центрального коромысла, а затем коромысло равномерно распределяется в обе стороны.

Такая иерархическая структура создает два основных преимущества. Одним из них является геометрическая симметрия. Как только настройки длины и угла левого и правого толкателей будут одинаковыми, ходы элеронов вверх и вниз смогут достичь идеальной зеркальной симметрии, что чрезвычайно важно в трехмерном полете, где резкие крены могут привести к красивым прямым линиям. Второе – это наука о силе. Боковая нагрузка, воспринимаемая подшипником рулевого механизма, распределяется, поэтому вращающийся вал центрального коромысла можно сделать более толстым.Одна деталь, на которую стоит обратить внимание, заключается в том, что ось вращения центрального коромысла должна находиться в той же плоскости, что и линия шарнира элеронов, или может быть реализована механическая точная настройка путем регулировки длины толкателя, чтобы устранить связанное явление «обратного сноса элеронов».。

Разумеется, такое решение предъявляет более высокие требования к точности установки. Вы должны убедиться, что толкатели с обеих сторон вообще не мешают конструкции фюзеляжа и что пряжка шаровой головки не занимает неправильное положение. Некоторые пилоты предпочтут сдаться, потому что проводка слишком длинная, но имейте это в виду. Что касается моделей тяжелых самолетов, то если каждый дополнительный грамм веса можно обменять на абсолютную линейную реакцию воздушного потока, то это ценно.

Дифференциальное подключение: продвинутый способ взлома «обратного сопротивления»

Это специфическое решение, которое немного выходит за рамки обычного познания, но оно, наконец, решает врожденную проблему, общую почти для всех односерверных систем элеронов, то есть из-за двугранного угла крыла или разницы в сопротивлении профиля, увеличение подъемной силы, создаваемое смещенной вниз стороной элерона, обычно сопровождается большим индуцированным сопротивлением, чем сторона, смещенная вверх. Конечным результатом является то, что когда самолет находится в состоянии качения, нос самолета непроизвольно наклоняется в одну сторону, что является так называемым явлением «рысканья элеронов».

Чтобы решить эту проблему, полагаясь исключительно на внутреннее микшерное управление пульта дистанционного управления (например, от элеронов к рулю направления), это своего рода электронная компенсация, но дифференциальное соединение является фундаментальной коррекцией на механическом уровне.Конкретная ситуация эксплуатации такова: вместо того, чтобы придавать движущим точкам на левой и правой сторонах коромысла рулевого механизма симметричность, их следует разместить на дугах с разными радиусами.. Например, точка соединения, приводящая в движение левый элерон (отклонение вверх), находится в отверстии радиусом 15 мм, а точка соединения, приводящая в движение правый элерон (отклонение вниз), — в отверстии радиусом 12 мм.

Причинно-следственная логика следующая: при повороте рулевого механизма на один и тот же угол точка с большим радиусом будет производить большее линейное смещение, в результате чего угол отклонения вверх окажется больше угла отклонения вниз. Следовательно, сопротивление, создаваемое отклонением элерона вверх, и сопротивление, увеличенное отклонением элерона вниз, находятся ближе к равновесному состоянию. , самолет может достичь этого «чистого» чистого крена, как если бы через фюзеляж проходила невидимая ось. Это секрет настройки, известный продвинутым игрокам. Этого можно добиться, просверлив дополнительные отверстия в коромысле или используя коромысло переменной длины.

В этом плане нужно обратить внимание на распространенное недоразумение, то есть коэффициент дифференциала не является фиксированной величиной. Его необходимо корректировать при летных испытаниях с учетом летных характеристик конкретной модели самолета. Пришли все подсказки из 800 слов, которые должны побудить читателя к действию, а заключение должно представлять собой практический контрольный список.

Часто задаваемые вопросы (Q/A)

Вопрос: Что делать, если элерон не может вернуться в нейтральную точку при подключении одного сервопривода?

В ситуации А необходимо проверить, нет ли проблемы с чрезмерной герметичностью между толкателем и шаровой головкой или есть ли какое-либо пустое положение. Чтобы уменьшить ошибку сброса, вызванную люфтом шестерни, заменитемощностьРулевой механизм с сервоприводом и металлической шестерней будет играть эффективную роль.

Вопрос: Как быстро определить, является ли мой метод подключения линейным или нелинейным?

1: Наблюдая за коромыслом во время его максимального хода, проверьте, находится ли толкатель по-прежнему касательно дуги вращения коромысла. 2: Чем меньше угол, тем серьезнее будет нелинейность.

Вопрос: Угол поворота элеронов пенопластового самолета ослаб из-за удара. Как срочно отремонтировать?

Вытащите оригинальный руль направления, капните в него клей 502, затем засыпьте опилками и заново вживите. Следите за тем, чтобы после ремонта механические ходы с обеих сторон были абсолютно одинаковыми, иначе одиночный сервопривод будет генерировать дополнительное потребление тока.

Выводы и руководство к действию

Всесторонний обзор трех вышеупомянутых вариантов, которые начинаются с обучения режиму одиночного толкателя для упрощения ситуации, затем к сложному режиму коромысла, установленному посередине, а затем к режиму дифференциального соединения, которое активно вмешивается в сопротивление, вы должны быть в состоянии увидеть, что выбор режима подключения элеронов - это, по сути, компромисс между точностью и стоимостью, а также временем отладки. Тем из вас, кто решит использовать единую сервоархитектуру, сначала необходимо четко определить свои потребности в полете. Вы стремитесь к максимальной простоте или хотите обеспечить точность 2-метрового бензинового 3D-самолета?

Повторите эти три основных пункта. Во-первых, прямой привод пригоден для использования на тихоходных небольших машинах, но необходимо обратить внимание на геометрическую нелинейность.; Во-вторых, центральный коромысло является краеугольным камнем, обеспечивающим симметрию большого размаха крыла; В-третьих, дифференциальное соединение является единственным механическим решением проблемы отклонения от курса элеронов. Теперь, в качестве предложения к действию, вы берете ручку и бумагу и проверяете наиболее подходящее решение, исходя из размаха крыльев имеющегося самолета, крутящего момента сервопривода имеющегося самолета и стиля полета имеющегося самолета. Затем на установочной платформе был проведен «полуходовой тест»: использовалось только 50% руля направления, обращая внимание на разницу углов поворота элеронов с обеих сторон; затем его довели до 100%, чтобы проверить, не произошло ли резкое падение эффективности. Только соединения, способные выдержать пристальное внимание транспортира, оправдают ожидания неба по скорости вращения.