Que classes de aeronaves exigem controles de vôo hidráulicos?

Os controles de voo hidráulicos não são obrigatórios para uma classe específica, mas acima de algum tamanho e velocidade, será difícil cumprir todos os requisitos de certificação sem pelo menos adicionar algum impulso hidráulico.

Historicamente, as aeronaves usavam controles manuais. Com o aumento do tamanho e velocidade, as forças aumentaram e cada vez mais inteligentes force sistemas de redução foram inventados para manter as forças do stick dentro de limites .

• No primeiro voo do planador Messerschmitt Me-321 , verificou-se que as forças de controle, especialmente em rolagem, também estavam alto, então um segundo piloto com um segundo stick foi instalado.
• O Dornier Do-335 usava um bastão telescópico: em baixa velocidade, o bastão era curto e podia se mover por completo gama de deflexões do aileron, enquanto em alta velocidade ele poderia ser estendido telescopicamente. Isso limitou o alcance do movimento, mas melhorou a alavancagem do piloto.
• O Canberra Elétrico Inglês usou balanças internas para os ailerons e uma mola nos controles do aileron para limitar as forças do braço. Na velocidade máxima, a buzina de controle ainda podia percorrer toda a sua faixa, mas as deflexões alcançáveis do aileron eram apenas alguns graus - ainda assim, suficiente para uma agilidade de rolagem suficiente.

Os ailerons têm massa. Há uma primavera. Algo que se move. Todo engenheiro deve pensar em seguida: E quanto ao flutter? Com reduções de força mais complexas, cresceu a chance de que algo inesperado acontecesse e os modos de falha se multiplicassem. No final, a introdução da hidráulica resolveu tantos problemas que, de facto, acima de uma certa combinação de velocidade e tamanho, nenhuma outra opção faz sentido.

Trabalhei junto com a Rockwell (ex-norte-americana) em um jet trainer de dois lugares; uma combinação de tamanho e velocidade que teria controles manuais há 60 anos. Eu propus usar os mesmos mecanismos de redução de força que foram usados no F-86, mas no final um impulso hidráulico foi selecionado. Por quê?

• Ninguém tinha mais experiência com controles manuais. Depois de tantos anos, todos os engenheiros da era F-86 foram aposentados por muito tempo ou faleceram.
• Os arquivos norte-americanos foram jogados fora anos antes, por isso não foi deixada nenhuma documentação sobre como projetar adequadamente um sistema de controle manual para essa faixa de velocidade.
• O sistema de aumento hidráulico era fácil de instalar, usava componentes padrão e era mais barato de projetar porque todos estavam familiarizados com a tecnologia.

Como eu disse antes : Não me fale como exatamente você pode adaptar as forças de rolagem - este será um post que será muito mais longo do que qualquer coisa que escrevi aqui antes.

Tanto quanto sei, não há regulamentação rígida que exija hidráulica em um determinado ponto. Por um lado, a aeronave precisa realmente ser controlável, de modo que, se isso fosse inatingível em velocidades operacionais, a hidráulica seria necessária.

No resumo da FAA sobre controles de voo

As aviation matured and aircraft designers learned more about aerodynamics, the industry produced larger and faster aircraft. Therefore, the aerodynamic forces acting upon the control surfaces increased exponentially. To make the control force required by pilots manageable, aircraft engineers designed more complex systems. At first, hydromechanical designs, consisting of a mechanical circuit and a hydraulic circuit, were used to reduce the complexity, weight, and limitations of mechanical flight controls systems.

A lista do FAR os limites de força em uma entrada de controle na FAA FAR 23.397

(a) In the control surface flight loading condition, the airloads on movable surfaces and the corresponding deflections need not exceed those that would result in flight from the application of any pilot force within the ranges specified in paragraph (b) of this section. In applying this criterion, the effects of control system boost and servo-mechanisms, and the effects of tabs must be considered. The automatic pilot effort must be used for design if it alone can produce higher control surface loads than the human pilot.

Lembre-se de que isso não requer a hidráulica direta, mas se você não puder construir um sistema de aba de cabo / compensador que esteja dentro desses limites de força, será necessário adicionar algum tipo de assistência.

Não há um peso ou tamanho específico para exigir controles de vôo hidráulicos. Os requisitos são para que as forças de controle permaneçam dentro de certos limites e, em geral, isso se torna mais difícil com o aumento do tamanho e da velocidade da aeronave.

Manter o manual do sistema de controle tem a vantagem de que os aeroforesores são realimentados ao piloto e que, com o aumento da velocidade do ar, os controles endurecem, dificultando a realização de grandes deflexões que imporiam altas acelerações à célula. Mas as aeronaves maiores / mais rápidas requerem superfícies de controle maiores, com as forças de controle maiores associadas. No entanto, as forças de controle devem permanecer dentro dos limites da capacidade de força humana.

Muitas das aeronaves mais antigas com acionamento hidráulico têm alguma forma de feedback da velocidade da aeronave. O 737 tem q-sensação no canal de pitch: um sistema de sensação artificial endurece o controle de vôo em função da pressão dinâmica, conforme detectado pelo tubo de Pitot. O DC-10 e o L-1011 também têm isso.

Em uma vida anterior eu costumava contratar para modelagem de simulador de sistemas de controle de vôo de asa fixa e controles de vôo de helicóptero, e o Beech 1900 é um dos tipos que eu trabalhei. Tem um sistema de controle totalmente manual, todos os aerofores são realimentados para o piloto. O canal de pitch tem uma mola descendente de cerca de 40 lbf, que é aparente das medições do solo. Ouviram comentários sobre as forças do campo sendo altas durante o pouso, e que pilotos particularmente femininas podem ter problemas para exercer essas forças durante os pousos. A atuação hidráulica pode facilitar a pilotagem da aeronave e adequar as forças necessárias. Há aeronaves maiores e mais rápidas certificadas para controle manual, o F100 é um: o pitch tem backup manual.