Оборудование летательных аппаратов

3ТЕМА N 10 "СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АВТОМАТИКИ И БОРТОВЫЕ

3СРЕДСТВА РЕГИСТРАЦИИ 0 3ПОЛЕТНЫХ ДАННЫХ"

3ЗАНЯТИЕ N 2 0 (2часа)

11. _ 3Системы управления полетом летательных аппаратов

2Устойчивость ЛА 0 - это его способность самостоятельно возвра-

щаться в первоначальное положение, из ко-

торого он был выведен внешними возмущающи-

ми факторами.

2Управляемость ЛА 0 - это способность ЛА изменять свое положение

в пространстве под действием управляющих

поверхностей (рулей).

Улучшить летные характеристики ЛА можно двумя путями: либо за

счет совершенствования его аэродинамических свойств (в том числе

и устойчивости), либо путем использования дополнительных устройс-

тв - систем автоматического управления ЛА, которые улучшают ес-

тественные параметры ЛА.

Современные реактивные сверхзвуковые самолеты имеют настолько

большой диапазон изменения скорости и высоты полета, что чисто

конструктивными (аэродинамическими) способами не удается обеспе-

чить требуемые устойчивость и управляемость для всех режимов по-

лета. Поэтому 2установка на ЛА средств автоматизации управления

2полетом является насущной необходимостью.

Положение летательного аппарата в пространстве относительно

Земли характеризуется углами тангажа ( 7q 0),крена ( 7g 0), и рыскания

(курса - 7j 0), а относительно вектора воздушной скорости V - углами

атаки ( 7a 0) и скольжения ( 7b 0). Все эти углы рассматривались ранее .

Для управления самолетом у него имеются управляющие поверх-

ности (рули). 2Базовый самолет управляется в продольном движении

2(по тангажу) подвижным стабилизатором ,а в боковом движении (по

2крену и курсу) - элеронами и рулем направления.

Управление летательным аппаратом подразделяется на управление

"в большом" и управление "в малом". 2 Управление "в большом" 0 - это

задание программы движения ЛА ,т.е. его траектории движения . Оно

осуществляется относительно медленными перемещениями органов уп-

равления ЛА ,но в широких пределах . 2Управление "в малом" 0 -это вы-

держивание заданной программы (траектории) полета путем контроля

движения ЛА и малых (но быстрых) перестановок органов управления.

Управление полетом летательного аппарата осуществляется по

определенным законам управления. 2Закон управления - это матема-

2тическое выражение, определяющее связь между отклонением управля-

2ющего органа (руля) и управляющими сигналами. 0 Для разных режимов

полета ЛА и для разных каналов управления (канала тангажа, кана-

ла крена, канала направления) законы управления разные. В ка-

честве примера рассмотрим минимально необходимый для получения

качественного переходного процесса при управлении самолетом закон

управления для канала тангажа , включающий сигналы по углу танга-

- 2 -

жа и угловой скорости изменения угла тангажа. Он записывается

так: 7q 0 7 w 4z

7d 4в 0 = К 4в 7q 0+ К 4в 7 w 4z 0 ,

где : 7d 4в 0 - отклонение руля высоты (стабилизатора);

7q 0 - 7 0угол тангажа (сигнал, 7 0пропорциональный углу тангажа);

7q

К 4в 0- 7 0коэффициент пропорциональности (передаточное число)между

отклонением руля (стабилизатора) и углом тангажа;

7w 4z 0 - 4 0сигнал, пропорциональный угловой скорости изменения угла

тангажа;

7w 4z

К 4в 0 - 4 0передаточное число по угловой скорости изменения угла

тангажа.

Другие законы управления могут содержать и другие сигналы,

необходимые для обеспечения качественного управления полетом в

разных режимах.

Необходимо отметить еще, что 2коэффициенты пропорциональности

2(передаточные числа) в зависимости от режима полета, высоты, ско-

2рости полета, других параметров полета изменяются. 0 Это обеспечи-

вает гибкость (т.е. приспособляемость) систем управления полетом

ЛА при постоянно меняющихся условиях полета, а значит и высокое

качество управления полетом.

2В зависимости от степени автоматизации можно выделить следую-

2щие системы управления полетом ЛА:

1. _ 2 Ручные . 0: летчик управляет ЛА с помощью рулей, имеющих жест-

кую механическую связь с ручкой управления ЛА. При

ручном управлении летчик руководствуется только по казаниями

обычных приборов и личными ощущениями.

2. _ 2Автоматизированные . 0: эти системы не освобождают летчика от

непосредственного воздействия на ру-

левые органы ЛА, но они обеспечивают единообразие пилотирования

на всех режимах полета (автоматы АРУ и АРЗ - автоматы регулирова-

ния управления и автоматы регулирования загрузки), а также без

участия летчика устраняют самопроизвольные быстрые небольшие ко-

лебания ЛА, улучшая его характеристики устойчивости и управляе-

мости (демпферы, автоматы устойчивости).

3. _ 2Полуавтоматические . 0 (командные или директорные): при дирек-

торном управлении летчик также не осво-

бождается от ручного управления, но он освобождается от необходи-

мости производить мысленные расчеты траектории полета, т.к. на

специальные приборы автоматически выдаются команды, выполняя ко-

торые, летчик будет вести ЛА по заданной траектории.

4. _ 2Автоматические . 0: эти системы выполняют функции управления

угловыми положениями (координатами) ЛА и

стабилизации траектории движения центра масс ЛА, освобождая тем

самым летчика от необходимости непосредственного воздействия на

рули. Роль летчика при этом сводится к заданию необходимых режи-

- 3 -

мов полета и контролю за их реализацией. Такие системы управления

полетом ЛА получили название автопилотов.

В последнее время 2автопилоты стали входить составной частью в

2системы автоматического управления (САУ) и пилотажно-навигацион-

2ные комплексы (ПНК) 0, которые объединяют все курсовое, навигацион-

ное, командное и пилотажное оборудование ЛА и обеспечивают прак-

тически полную автоматизацию полета ЛА и его боевого применения.

Все ЛА, начиная с ЛА 3-го поколения, оснащены САУ и ПНК. Однако,

наряду с высокой степенью автоматизации управления, 2обязательным

2условием при создании современных пилотируемых ЛА является воз-

2можность перехода на ручное управление. Причины этому следующие:

- необходимость резервирования автоматических систем при от-

казах;

- использование только ручного управления на этапах взлета и

посадки ЛА;

Рассмотрим вышеназванные системы управления полетом ЛА нес-

колько подробнее.

а) _ 2Системы ручного управления

Современные ЛА имеют относительно большую массу и большие

скорости полета, и поэтому для управления ЛА требуется создавать

усилия на рулях, непосильные для человека (до нескольких тонн).

Поэтому под ручным управлением в современной трактовке понимается

схема, изображенная на рис.1.

Рис.1. Схема ручного управления с необратимым

гидроусилителем (бустером)

- 4 -

Летчик непосредственно отклоняет не рулевые поверхности, а

управляющий золотник гидроусилителя. Золотник открывает доступ

гидросмеси, находящейся под высоким давлением (до