Лекція №16 Тема 2.2. Бортові системи. Тема лекції: Система

Лекція №16
Тема 2.2. Бортові системи.
Тема лекції: Система траєкторного керування.
План лекції
1. Автоматическое управление движением ВС относительно центра масс.
2. Стабилизация и управление боковым траекторным движением.
3. Система управления полетом (FMS) самолета Boeing-737-800.
4. Система траекторного управления (FDS) самолета Boeing-737-800.
Література
ОЛ 4. Aircraft General Knowledge 4. Part 022. Instrumentation. Second Edition, First Impression, Oxford
Aviation Training/Theoretical Knowledge Manual. Joint aviation authorities airline transport pilot's
license. - Oxford, England: Jeppesen, 2001.
ОЛ 5. А.А. Кучерявый. Бортовые информационные системы. Ульяновск. УлГТУ 2004г.
ДЛ 3. Андрусевич А.О., Касьян В.С., Стадник В.В. Інформаційно-вимірювальні прилади, системи і
комплекси авіоніки. Навчальний посібник. Кривий Ріг, 2011 р.
ДЛ 4. Основы систем навигации и пилотирования. Стадник В.В. 1992.
ДЛ 5. Системы навигации и посадки. Грицай В.В. 1989.
ДЛ 9. Гироприборы и автоматические бортове системы управления. Алтухов В.Ю.,Стадник В.В.
М.Машиностроение 1992г.
ДЛ 10. Богданченко Н.М. Курсовые системы и их ТЭ. М. Воздушний транспорт. 1983р.
Зміст лекції
1. Автоматическое управление движением ВС относительно центра масс
Для стабилизации и управления угловым положением воздушного судна применяются автопилоты
(АП) и САУ. Так как режимы стабилизации углового положения в САУ принято называть
автопилотными режимами, то в дальнейшем будем использовать термин АП, подразумевая средства
стабилизации и управления угловыми координатами воздушного судна. АП представляет собой
совокупность трех автоматически замкнутых регулятора, аналогичных по принципу работ и устройству
в соответствии угловых координат крена, курса и тангажа. АП имеет три канала:
Канал тангажа, воздействующий на рули высоты.
Канал крена, воздействующий на элероны.
Канал курса, воздействующий на рули направления.
УО компенсирует все сигналы в сумматоре. ДУС играет роль демпфера.
Обобщенная схема каналов автопилота
φзад
СП
УО

ПУ
ДУС
ГВ
φ
УМ
РМ
δсп
РПр
УГ
δ
ЦОС
ВС
СП – сервопривод; РМ – рулевая машина; УО – устройство обнуления; ГВ – гировертикаль; УМ –
усилитель мощности; ЦОС – цепь обратной связи; ПУ – пульт управления.
2. Стабилизация и управление боковым траекторным движением.
Такое управление возможно посредством руля направления (САУ прямой схемы) и с помощью
элеронов (САУ перекрестной схемы). Второй вариант получил большее распространение, т.к. боковая
сила от крена ВС обычно намного больше силы, возникающей от скольжения. Т.е. элероны в боковом
движении значительно более эффективны, чем руль направления.
Кроме того, при управлении боковым движением стараются избежать скольжения. Поэтому в
канале руля направления ставят демпфер или автомат боковой устойчивости.
Задача стабилизации бокового движения центра масс ВС на траектории решается при полете по
маршруту и при заходе на посадку. Стабилизация осуществляется посредством траекторных или как их
ещё называют, навигационных контуров управления. Эти контуры используют информацию тех или
иных навигационных систем.
При включении контуров траекторного управления остаются включенными, функционирующими
все контуры демпфирования и угловой стабилизации (внутренние). Это обусловлено тем, что
внутренние контуры способствуют обеспечению устойчивости и качества управления в траекторном
контуре. Функциональная схема контура стабилизации линейного отклонения от ЗЛП.
СП
ВС
РПр
wX
ДПИ
g
g ЗАД
ВУ
Z
pZ
НВК
W,УС
ДНИ
V ,y
ДНИ-датчики
ВУ-вычислитель
НВКуправления навигационный навигационной
информации
вычислитель
координат
Упрощенный алгоритм формирования управляющего сигнала: γЗАД=Z+pZ.
Значение Z, pZ вырабатывается в НВК на основании навигационных параметров указанных на рис.
Функциональная схема контура стабилизации углового отклонения от ЗЛП.
СП
РПр
ВС
wX
ДПИ
g
g ЗАД
e,УС
ВУ
Dy ЗК
ПНП
y
ДНИ
y ЗАД
ВУ-вычислитель ПНП-прибор
управления
навигационный
плановый
ДНИ-датчики
навигационной
информации
Упрощенный алгоритм формирования управляющего сигнала: γЗАД=ε+ΔψЗК+УС. Значение ΔψЗК
вырабатывается в приборе ПНП на основании текущего и заданного курса. Заданный курс вводится
пилотом.
2. Система управления полетом (FMS) самолета Boeing-737-800
Автопилот может быть составной частью общей системы управления полетом (Flight Management
System FMS). Он также может выполнять функции в качестве автоматизированной системы летного
контроля (Automatic Flight Control System AFCS) или управления полетом и ориентирования (Flight
Management and Guidance System FMGS). АП служит для управления в ручном или автоматическом
режимах на протяжении всего полета от взлета до посадки. Все подсистемы FMS полностью
интегрированы и имеют уровни резервирования для достижения высокого уровня надежности.
Резервирование достигается путем использования двух или более систем каждого типа, так что отказ
одной системы не повлияет на работу всей системы. На рис. показаны связи FMS с другими системами
авионики в самолете. AFCS и FMS полностью проверяются во время предполетной проверки.
3. Система траекторного управления (FDS) самолета Boeing-737-800
Система траекторного управления (СТУ) - бортовая электронная система, предназначенная для формирования и выдачи
потребителям управляющих сигналов по крену и тангажу при автоматическом и директорном управлении летательным
аппаратом в режиме захода на посадку по сигналам курсо-глиссадных радиомаяков.
Система траекторного управления (FDS) изначально разрабатывалась как вспомогательное
средство, используемое пилотом во время посадки. Это давало пилоту возможность сосредоточиться на
меньшем количестве приборов и, выдавать указания по устойчивости и управляемости, т.е. уменьшила
рабочую нагрузку на пилота. Поскольку автопилоты также вырабатывают сигналы устойчивости и
управляемости, то система FDS может быть соединена с автопилотом, что позволяет выполнять более
сложные задачи. С FDS, информация о положении, курсе и пути полета авиации, может объединяться с
навигационной информацией, для более наглядного отображения, информации пилоту и подачи данных
к автопилоту.
FDS и автопилот обычно состоят из 2х каналов: поперечный канал (крена), продольный канал
(тангажа).
Информация в FDS может подаваться от следующих источников:
а) Статическая система или системы воздушных сигналов (ADC).
б) навигационных маяков VOR или ILS.
в) Системы управления полетом, Инерциальной навигационной системы, Курсовой системы.
FDS также нуждается в информации о направлении. На старых, электромеханических системах эта
информация присходит из магнитного компаса и гирополукомпаса курсовой системы. В более
современной авиации FDS использует информацию Инерциальной Системы или Навигационной
системы вместо курсовой системы и может подавать данные от этих систем в САУ.
Система обеспечивает индикацию командных сигналов и основных навигационно-пилотажных
параметров. Кроме этого, система выдаёт сигналы отклонения от заданной траектории полёта на
отклонение стрелок и командных индексов по крену и тангажу. При директорном управлении задача
пилота сводится к тому, чтобы соответствующим воздействием на органы управления самолётом
удерживать командные индексы в околонулевом положении. В режиме автоматического управления
управляюшие сигналы поступают как на командные индексы, так и вавтопилот. При этом лётчик по
положению командных индексов контролирует качество автоматического управления полётом.
Кроме режимов захода и посадки, типовая СТУ может обеспечивать самостоятельно или в составе
бортового навигационно-пилотажного оборудования режимы автоматического или директорного
управления на маршруте (стабилизация заданного курса или заданного путевого угла), программное
управление на маршруте от вычислителей навигационной или радионавигационной системы,
автоматический или директорный режим сближения с другим самолётом, режим стабилизации
барометрической высоты полёта, режим атаки наземной или воздушной цели (для боевых ЛА) и др.