9. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АВТОПИЛОТА
На рис. III. 19 показана упрощенная схема электрического автопилота ЭАП. Она может служить примером системы хвязанного автоматического регулирования.
Электрический автопилот предназначен для поддержания заданных курса, крена и тангажа самолета. ЭАП позволяет стабилизировать положение самолета в горизонтальном полете, производить подъем, спуск и планирование, плоские и координированные развороты при различных режимах полета и т. д. [7]. Ниже будут рассмотрены лишь те функции автопилота, которые относятся к поддержанию курса, крена и тангажа. Чувствительным элементом, воспринимающим отклонения от заданного курса самолета, является гирополукомпас 1. Основной его частью является азимутальносвободный гироскоп, ось которого направлена вдоль заданного курса.
При отклонении самолета от курса ось гироскопа и связанные с ней с помощью рычага 3 ползунки реостатных датчиков курса 9 и поворота 8 в силу известного свойства гироскопа сохраняют свое положение в пространстве, а корпус самолета вместе с проволочными сопротивлениями датчиков 8 и 9 смещаются, в результате чего происходит смещение ползунов относительно средних точек сопротивлений, пропорциональное величине отклонения самолета от заданного курса.
Чувствительным элементом, воспринимающим отклонения от заданного в пространстве направления (например, от вертикали или от горизонтальной плоскости), служит гировертикаль 2. Основной ее частью является свободный гироскоп, ось которого перпендикулярна горизонтальной плоскости. Гировертикаль связана с ползунками реостатных датчиков по двум осям. При отклонении оси самолета от горизонта в продольной оси происходит относительное смещение ползунка датчика тангажа 7; при отклонении самолета в горизонтальной плоскости возникают относительные смещения ползунков датчиков крена 4, 5 и 6.
Регулирующими органами самолета являются рули поворота 15, высоты 17 и элероны 
а исполнительными элементами, управляющими положениями рулей, — рулевые машинки курса, тангажа и крена.
(кликните для просмотра скана)
Рассмотрим работу какого-либо одного из трех каналов управления, учитывая, что действия двух других каналов аналогичны.
Рулевая машинка каждого из рулей связана с потенциометрическим датчиком обратной связи. Основной потенциометрический датчик 1 (рис. II 1.20) соединен с соответствующим датчиком обратной связи 3 по мостовой схеме. Диагональ моста подключена к усилителю (на рис. III. 19 усилители обозначены номером 10). Когда происходит отклонение самолета от заданного направления полета, ползунок основного датчика смещается. В диагонали моста появляется напряжение. В результате этого срабатывает соответствующее электромагнитное реле на выходе усилителя, которое своими контактами замыкает цепь электромагнитной муфты 11, барабан 12 соответствующей рулевой машинки сцепляется с валом непрерывно вращающегося электродвигателя постоянного тока 13. Наматывающиеся на барабан (или сматывающиеся с него) тросы начинают поворачивать соответствующий руль самолета и перемещать одновременно щетку потенциометра обратной связи 14. Когда щетка потенциометра обратной связи сместится на столько же, насколько сместилась щетка потенциометрического датчика, напряжение в диагонали моста станет равным нулю и движение данного руля прекратится. При этом руль будет повернут на угол, необходимый для поворота самолета на заданное направление, и самолет начнет возвращаться к заданному направлению под действием аэродинамического момента. При этом щетка основного датчика будет, по мере устранения рассогласования, возвращаться к среднему положению, а это повлечет за собой действие рулевой машинки в обратном направлении и к повороту руля в исходное нейтральное положение.
Рис. III.20. Мостовая схема автопилота
Выходные каскады автопилота, начиная от усилителей 10 и кончая рулевыми машинками, совершенно идентичны, входные же несколько отличаются друг от друга. Ползунок датчика курса связан с гирополукомпасом не жестко, а с помощью пружины 18 и демпфера 19. Благодаря такой связи ползунок получает, кроме перемещения, пропорционального отклонению от курса, дополнительное перемещение, примерно пропорциональное первой производной отклонения по времени. Кроме того, во всех каналах, кроме основных потенциометрических датчиков, предусмотрены дополнительные датчики, осуществляющие связанное регулирование по различным осям между собой, т. е. необходимую координацию действия всех трех рулей.
Вспомогательные датчики 2 включены по схеме, показанной на рис. II 1.20.
Такое включение обеспечивает алгебраическое сложение сигналов основного и дополнительного датчиков на входе усилителя 10. В канале управления курсом такими вспомогательными датчиками служат датчики крена и разворота (осуществляемого лётчиком вручную). В канале управления креном установлены дополнительные датчики поворота и разворота (датчик поворота отличается от датчика курса тем, что его отклонение пропорционально только отклонению от курса, но не зависит от первой производной).
В канале управления тангажом установлен дополнительный датчик крена.
Связывание каналов управления вызвано тем, что при движении самолета его крен, например, вызывает одновременно поворот и изменение тангажа, и наоборот.
