1981 – 1985 годы

В 1981-1985 годах велись работы по следующим новым объектам:

- самолеты ИЛ-96-300, ТУ-204, Т6М-2, А-40;

- вертолет КА50;

- беспилотный летательный аппарат 3М-55.

Разработкам новой техники требовался высокий научно-технический уровень.

Среди НИР особое место занимали работы по исследованию возможностей создания дистанционных систем с управляющей частью, выполненной на базе микропроцессорных комплектов.

Решение этой задачи связано с использованием цифровых вычислительных машин в качестве управляющих устройств автоматических систем управления.

 В связи с ростом количества функций, выполняемых системами управления, создание систем с микропроцессорными комплектами стало насущной необходимостью, как и создание малогабаритных аналоговых электронных блоков на основе современной технологии. Это потребовало новых организационных мероприятий в ММКБ «Родина», обеспечивающих развитие нового перспективного направления в работах и расширения производственной базы.

К этому времени стало ясно, что наибольший эффект может быть достигнут только при условии развития одновременно с "гидравликой" и "электроники". Развитие "электроники" на нашем предприятии велось в двух направлениях:

1) по аналоговой схемотехнике - миниатюризация электронных схем;

2) по цифровой схемотехнике - разработка микропроцессорного блока.

В мае 1983 года вышел приказ Министерства, по которому ММКБ «Родина» было определено  головным предприятием  по тематике:

- электрогидравлические и гидромеханические следящие приводы систем управления;

- дистанционные и активные системы управления механизацией крыла и рулей;

- электрогидравлические системы управления воздухозаборниками и передней стойкой шасси.

Приказом предусматривалось выделение ММКБ «Родина» необходимого оборудования и обеспечение начала строительства инженерно-лабораторного корпуса в 1985 году для выполнения заданий по новым и перспективным объектам. Работы по строительству нового корпуса начались в январе 1985 года и закончены в 1987 году.

Для выполнения работ по проектированию, изготовлению и испытанию электронных блоков на основе современной технологии были созданы:  конструкторский отдел разработки систем и электронного оборудования, лабораторно-производственный отдел микроэлектроники, сборочный цех электронных блоков и другие специализированные подразделения этого направления.

В 1981 году началась разработка документации для нового самолета ТУ‑204 на:

- рулевой привод управления элеронами, интерцепторами и воздушными тормозами РП95;

- рулевой привод управления рулем направления РП96;

- систему дистанционного управления рулевыми приводами элеронов, интерцепторов и воздушных тормозов СДУ6;

- систему перемещения закрылков и предкрылков СПЗ6 и СПП6, в которые входят рулевой привод РП83-04, рулевой привод РП84-01 и блок 6Ц.261-01;

- агрегат отключения АО2;

- рулевой привод стабилизатора РП94;

- систему управления рулежным устройством СУС16 с блоком БУС20 и агрегатом АУ55-02.

В 1982 году началось проектирование для нового самолета ИЛ-96-300:

- рулевого привода управления элеронами РП95-01 и интерцепторами РП92;

- системы дистанционного управления интерцепторами СДУ4 (с входящими рулевыми агрегатами РА90-01, блоком БУК15, рамой АР15);

- системы перемещения закрылков СПЗ8 (с входящими рулевым приводом РП83-03 и блоком 6Ц.261-02);

- системы рулевого привода стабилизатора СРП-1 (с входящими рулевыми приводами РП84-01, блоком коммутации и контроля БУК16 и амортизационной рамой АР16);

- рулевого привода управления предкрылками РП84;

- системы управления рулежным устройством СУС15.

Позднее начались работы по проектированию системы активного демпфирования крыла САД1 с электронным блоком БУК25 и амортизационной рамой АР23.

Разработка электродистанционных систем управления для новых пассажирских самолетов ИЛ-96-300 и ТУ-204 позволила впервые у нас в стране на пассажирских самолетах внедрить электродистанционное управление непосредственно в каналы управления основными рулями.

В различных каналах управления самолетом ИЛ-96-300 применены три двухканальные системы дистанционного управления САЗ4 – для управления рулями высоты, направления и элеронами, четырехканальная система СРП1 – для управления стабилизатором, трехканальная система управления интерцепторами СДУ4 и система активного демпфирования крыла САД1.

Для управления самолетом ТУ-204 разработана унифицированная, одноканальная система дистанционного управления СДУ6.

Особенности систем этого поколения:

1) многофункциональность, т.е. выполнение ряда дополнительных функций, и связь этих систем с другими бортовыми системами управления и навигации;

2) в системах реализован встроенный автоматический контроль как каналов управления, так и отдельных устройств;

3) универсальность и мобильность СДУ в осуществлении различных уровней резервирования; заложенные в СДУ6 схемотехнические решения позволили её 15-кратно применить в едином исполнении в управлении рулями направления, высоты, крена самолета ТУ-204;

4) разработка мер, направленных на повышение контролеспособности систем при оперативных и периодических формах обслуживания;

5) в системах использованы электронные блоки на новой элементной базе с применением конструктивных и технологических решений, позволивших значительно снизить их массу и габариты по сравнению с предшествующими:

- разработаны на основе тонкопленочной технологии микросборки для 16 основных функциональных узлов, что позволило уменьшить габариты устройств и повысить функциональные возможности систем;          

- применены интегральные микросхемы с высокой степенью интеграции (более 300);

- практически исключен проводной монтаж;

- применена более высокая плотность упаковки ЭРИ, вследствие освоения  проектирования и производства печатных плат по Ш классу с шагом 0,625 мм;

- разработаны печатные платы стандартного размера увеличенных габаритов.

Внедрение перечисленных выше мероприятий позволило:

1) снизить массу и габариты блоков, несмотря на рост числа выполняемых ими функций;

2) повысить коэффициент интеграции электронных блоков: аналоговых с 3…5 до 35…65, цифровых – до 1700;

3) снизить трудоемкость изготовления блоков в 1,5 …2 раза;

4) обеспечить достаточно высокий показатель надежности (3000-4000 часов наработки на отказ), несмотря на возросшее число ЭРИ (в 1,5…2 раза);         

5) обеспечить возможность применения средств автоматизации при изготовлении и испытаниях этих блоков.

Применение микропроцессорного блока 6Ц.261 в системах СПЗ6. СПП6 (ТУ-204) и СПЗ8 (ИЛ-96) позволило осуществить автоматическое управление закрылками и предкрылками в зависимости от скорости полета самолета, что было впервые осуществлено не только в отечественной, но и в мировой практике. Кроме того, значительно увеличилась глубина контроля системы, как на стадии её изготовления, так и в процессе эксплуатации.

Система активного демпфирования крыла САД1 была спроектирована для снижения маневренных нагрузок на крыло и демпфирования его упругих симметричных и несимметричных колебаний с целью повышения ресурса крыла.

Система САД1 представляет собой электрогидравлическую активную систему демпфирования крыла с микропроцессорным управлением. Система состоит из основного и резервного каналов управления, работающих по принципу замещения.

Основной канал системы – цифровой. Резервный канал управления системы является чисто аналоговым.

В связи с ужесточением требований по обеспечению автоматической посадки по категории 3Б, повышению экономии топлива, уменьшению нагрузок на крыло и снижению шума на систему управления механизацией крыла самолетов ТУ-204 и ИЛ-96-300 было возложено большое количество дополнительных функций, связанных с проведением вычислений. Это привело к необходимости разработки цифровой системы управления механизацией крыла на основе микропроцессорных комплектов.

Применение микропроцессоров в системах управления механизацией крыла обеспечивает:

- гибкость изменения, усложнение или введение новых функций, реализуемых путем изменения программы работы системы, заложенной в память вычислителя, без изменения аппаратной части;

- высокую надежность и безопасность благодаря возможности реализации контроля элементов и самоконтроля вычислителя, реализацию принципа толерантности – нечувствительности к отказам и возможность локализации отказов;

- простоту обработки дискретных сигналов, возможность сопряжения с другими цифровыми системами изделия;

- получение при помощи цифровой обработки данных более высокой (по сравнению с аналоговыми сигналами) точности;

- возможность управления аналоговыми и релейными элементами, а также исполнительными элементами с существенно нелинейными характе-ристиками;

- упрощение, сокращение сроков и уменьшение затрат на наземное обслуживание путем использования тест-программ, возможность накопления информации об отказах, происшедших в полете, с целью их анализа при наземном обслуживании.

На основании научно-исследовательской работы, включившей в себя испытание макетов системы и блока управления, а также математическое моделирование системы, была выбрана функциональная схема цифровой системы управления механизацией крыла. С целью обеспечения требуемой безопасности и надежности в системах предусмотрены два цифровых канала управления. В состав каждого канала входят два цифровых блока управления. Микро-ЭВМ, имеющаяся в каждом блоке, обеспечивает управление всеми элементами блока и системы.

В результате проведенных работ были разработаны: система управления закрылками и предкрылками самолета ТУ-204 (система СПЗ6 с блоком 6Ц.261‑01) и система управления закрылками самолета ИЛ-96-300 (система СПЗ8 с блоком 6Ц.261-02). Блоки 6Ц.261-01 и 6Ц.261-02 отличаются только программной частью – законом управления.

Разработка блока с применением Микро-ЭВМ позволила обеспечить автоматизированный предполетный контроль, оптимальные законы управления предкрылками и закрылками.

Для систем управления механизацией крыла были разработаны рулевые приводы вращательного типа:

- РП83-03 и РП84 для самолета ИЛ-96-300;

- РП83-04 и РП84-01 для самолета ТУ-204.

Эти рулевые приводы по сравнению с предыдущими разработками приводов такого типа РП60, РП70, РП71, РП80, РП81 обеспечивают плавный разгон при включении и плавное торможение при снятии сигнала. Эта функция выполняется клапаном включения за счет совместной работы с регулятором расхода. Данная схема обеспечивает плавные пусковые и тормозные переходные процессы, что исключает значительные динамические нагрузки как на элементы привода, так и на присоединяемые к ним системы самолета и обеспечивает повышение ресурса и надежности привода и систем самолета.

Привод РП84 разработан на базе силовой части привода РП71, выпускаемого серийно с 1978 года. В приводе РП83, кроме схемы управления, применены новые решения по сравнению с предыдущими приводами той же мощности РП60, РП70, РП80.

Разработан симметричный дифференциал с цилиндрическими шестернями, с помощью которого, благодаря большому количеству сателлитов, зацепляющихся между собой и с внутренними зубьями солнечных венцов, удалось при меньшем весе и габаритах передавать бóльшую мощность.

В 1984 году ММКБ «Родина» приступило к проектированию систем и агрегатов для самолета 1.44.

Для этого самолета были разработаны:

1. Электрогидравлический рулевой привод внутренних элевонов ЭГРП11 (с рулевым агрегатом РА101).

2. Электрогидравлический рулевой привод руля направления и нижнего гребня ЭГРП12 (с рулевым агрегатом РА102).

3. Электрогидравлический рулевой привод переднего горизонтального оперения ЭГРП13 (с рулевым агрегатом РА103).

4. Электрогидравлический рулевой привод внешних элевонов и хвостовых щитков ЭГРП14 (с рулевым агрегатом РА104).

5. Электрогидравлический привод носков ЭГПН-1 (с исполнительным агрегатом РП86).

6. Система управления передней стойкой шасси СУС15-03 (с агрегатом управления АУ55-05).

7. Агрегат управления воздухозаборником АУ50.

Характерной особенностью проектирования изделий для самолета 1.44 была разработка электрогидравлических рулевых приводов ЭГРП для аэродинамически неустойчивого самолета.

Работы по созданию ЭГРП проводились в ММКБ «Родина» с начала 1980-х годов.

Разработка нового типа исполнительной части систем управления - электрогидравлических рулевых приводов (ЭГРП) связана с появлением аэродинамически неустойчивых самолетов и внедрением в авиации активного управления.

Основными особенностями ЭГРП являются:

1. Жесткие требования по надежности и отказобезопасности. Надежность систем дистанционного управления (СДУ), основу которых составляют ЭГРП, не должна уступать надежности конструкции планера и достигается использованием многократного резервирования. ЭГРП должны быть работоспособны после двух отказов (двух электрических или одного электрического и одного гидравлического) и отказобезопасны после третьего отказа.

2. Высокая динамическая разрешающая способность, обеспечивающая получение необходимых амплитудно-фазо-частотных характеристик (АФЧХ) при амплитудах до сотых долей процента номинального входного сигнала (устойчивость самолета в "малом").

3. Значительные максимальные скорости выходного звена исполнительного механизма (до 300 мм/сек), определяемые устойчивостью самолета в "большом".

4. Высокое быстродействие при значительных инерционных слабодемпфированных нагрузках.

Разработка ЭГРП проводилась на основе следующих принципов:

а) общепринятые требования, характерные для СДУ статически неустойчивых самолетов (повышенная надежность, динамическая чувствительность, удельная мощность);

б) применение отработанных высоконадежных элементов;

в) предельная простота схем и конструкций с широкой унификацией.

Основным критерием при выборе схем рулевых агрегатов ЭГРП был принят расход рабочей жидкости в ненагруженном исполнительном механизме привода при номинальном входном сигнале. При расходах менее 100 л/мин для управления исполнительным механизмом используются стандартные двухкаскадные ЭГУ, а при более высоких расходах применяются трехкаскадные схемы: сервоприводы, управляющие выходным каскадом "силовой золотник – исполнительный механизм".

Безопасность при полном отказе ЭГРП обеспечивается одним из следующих режимов: стопорение выходного органа в положении отказа, кольцевание полостей цилиндра, режим пассивного демпфирования, уборка штока на упор.

На основе модулей управления с двухкаскадным ЭГУ возможно выполнение рулевых агрегатов ЭГРП с гидропитанием от одной, двух и более гидросистем. Модуль управления может многократно применяться в разных РА с различными исполнительными механизмами. Он является основным объектом унификации в агрегатах.

ЭГРП первоначально были разработаны для самолета Т6М-2 (рулевые агрегаты РА88, РА93), затем для самолета 54С. Позднее они нашли применение в самолете 1.44 (ЭГРП11 с рулевым агрегатом РА101, ЭГРП12 с рулевым агрегатом РА102, ЭГРП13 с рулевым агрегатом РА103, ЭГРП14 с рулевым агрегатом РА104) и в самолете МИГ-АТ (ЭГРП21 с рулевым агрегатом РА116).