1.6.1. Основные элементы бустера

Бустер состоит из распределительного устройства, исполнительного механизма и обратной связи.
Распределительное устройство представляет собой трехпозиционный четырехходовый цилиндрический или плоский золотниковый механизм с положительным перекрытием "с".

Плунжер золотника 1 через проводку управления перемещается командным рычагом летчика влево или вправо и открывает рабочие окна 5 в гильзе 2 (первая или вторая позиции золотника). Через одно окно жидкость из напорной магистрали 3 подается к исполнительному механизму, а через другое окно - жидкость от исполнительного механизма идет на слив. При перемещении золотника в другую сторону движение жидкости в окнах 5 меняется на обратное. Это обеспечивает движение исполнительного механизма в обе стороны.
При нейтральном положении золотника (3-я позиция) рабочие окна перекрываются рабочими поясками 4, обеспечивая фиксацию исполнительного механизма и руля в заданном положении.
В последнее время все более широкое применение находят золотники плоские, которые отличаются простотой изготовления и большей надежностью в работе по сравнению с золотниками цилиндрическими.

Такой золотник состоит из опорной плиты (I), плоского золотника (II), прижимной плиты (III) и пружин (IV), прижимающих золотник к опорной плите. Опорная плита неподвижна и имеет пять каналов: 1 - напорная магистраль; 2,4 - магистрали к исполнительному механизму; 3,5 - сливные магистрали.
Подвижный плоский золотник с помощью тяги (V) перемещается летчиком (или приводом автоматической системы управления), открывая рабочие окна 2 и 4. Жидкость из напорной магистрали направляется в одну из рабочих полостей исполнительного механизма, а вторая его полость сообщается со сливом, что обеспечивает перемещение штока исполнительного механизма в ту или иную стороны. При нейтральном положении золотника обеспечивается фиксация исполнительного механизма в заданном положении. Рабочие окна 1 (2,4) обычно имеют прямоугольное сечение, что обеспечивает получение линейной зависимости расхода жидкости по перемещению золотника.
Ниже показана принципиальная схема поворотного плоского золотника, используемого на самолете ТУ-154.

Летчик тягой (V) поворачивает золотник (II) относительно оси 0 - 0, управляя подачей жидкости к исполнительному механизму через окна в опорной плите (I). Валик, на котором закреплен золотник , выполняет роль гибкого звена - торсиона, обеспечивающего при заклинивании золотника перемещение проводки управления (V) для передачи движения к дублирующим бустерам.
Исполнительный механизм выполняется в виде силового гидроцилиндра 1, внутри которого перемещается шток 2, 4, с поршнем 3.

Жидкость под рабочим давлением от золотникового распределителя подается в левую или правую рабочие полости цилиндра и перемещает шток в ту или иную сторону. Противоположная полость в это время сообщается со сливом. Рабочий шток 2 соединяется непосредственно или через проводку управления с рулем. Ложный шток 4 обеспечивает равенство рабочих площадей поршня с обеих его сторон, что дает равные усилия и скорости движения штока в левую и в правуюстороны. Иногда используются дифференциальные силовые цилиндры без ложного штока, что дает выигрыш в массе исполнительного механизма. В этом цилиндре полость со стороны штока всегда соединена с напорной магистралью и давление в ней в процессе работы не меняется.

Левая полость золотниковым распределителем сообщается либо с напорной магистралью , либо со сливом. В первом случае шток движется вправо (усилие на поршне слева больше, чем усилие справа), а во втором случае - влево (сила на штоке создается давлением жидкости на кольцевую площадь поршня справа. Равенство усилий при движении в обе стороны обеспечивается только при соотношении диаметров поршня и штока . В этом случае площадь поршня слева в два раза больше кольцевой площади справа, что и обеспечивает одинаковые усилия в ту и другую стороны.
Обратная связь обеспечивает получение следящей системы, при которой руль строго следит за перемещениями командного рычага летчика, выдерживая требуемый коэффициент передачи по перемещениям .Для получения следящей системы обратная связь должна быть отрицательной и жесткой.
Отрицательность обратной связи означает то, что при движении штока или цилиндра исполнительного механизма должно происходить закрытие рабочих окон в золотниковом механизме. Жесткость обратной связи обеспечивает прямую (линейную) пропорциональность закрытия окон по перемещению исполнительного механизма.
Самый простой способ получения обратной связи обеспечивается закреплением гильзы золотникового механизма на штоке (а), внутри которого проложены каналы от рабочих окон к рабочим полостям силового цилиндра. Иногда гильза золотника размещается внутри штока (б).

Управляющая тяга от летчика подходит к золотнику в точке 1. Ее перемещения открывают рабочие окна и вызывают перемещение штока вместе с гильзой. Шток с некоторым отставанием движется в ту же сторону, что и золотник. В конце движения , когда золотник останавливается, происходит полное закрытие рабочих окон и фиксация штока в новом положении. Перемещение штока копирует перемещение золотника, что и обеспечивает слежение руля за командным рычагом.
Более совершенный способ создания обратной связи обеспечивается установкой на входе в бустер дифференциальной качалки обратной связи.

В этом случае (а) перемещение управляющей тяги 1 поворачивает дифференциальную качалку относительно точки 2 и двигает золотник, который перемещается на величину большую, чем перемещение тяги, что ускоряет открытие окон и ускоряет движение штока, т.е. повышает быстродействие бустера. В конце движения точка 1 останавливается и дифференциальная качалка поворачивается в обратную сторону до вертикального ее положения и закрытия рабочих окон. При этом закрытие рабочих окон происходит за счет встречного движения золотника и гильзы - т.е. ускорено. Это также повышает быстродействие бустера. Дифференциальная качалка может и замедлять работу золотникового механизма. Такое замедление может использоваться для устранения автоколебаний бустера. Замедленная работа золотникового механизма возможна в том случае, когда плечо l₁ меньше l₂. Кроме того, для устранения автоколебаний бустера иногда используют гидравлическое демпфирование золотника.
Возможны и другие способы получения обратной связи, например, через рычажную систему, работу которой предлагается разобрать самостоятельно.