Главная Коллекция "Revolution" Транспорт Системи керування маловисотним польотом повітряних суден з електроємнісними перетворювачами

Системи керування маловисотним польотом повітряних суден з електроємнісними перетворювачами

Розробка принципу побудови ємнісних перетворювачів геометричних параметрів наближення до землі. Математичні методи чисельного моделювання електростатичних полів. Основні складові електроємнісного висотоміра. Аналіз системи електродів для літака.

Рубрика Транспорт
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 22.06.2014
Размер файла 23,5 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність роботи: Перехід України на ринкові відносини вимагає істотно іншого підходу до рішення практично усіх проблем в економіці. Не минає це і цивільну авіацію. У сфері виробництва і експлуатації авіаційної техніки на перше місце треба ставити рентабельність вітчизняних повітряних суден (ПС) та їх конкурентноздатність. Авіаційна промисловість України у свій час набула певних позицій у світі в сфері літакобудування, які необхідно зберегти і підсилити. Для цього потрібно створювати сучасну конкурентноспроможну авіаційну техніку на основі найновітніших досягнень як у аеродинаміці так і у сфері авіаційного обладнання, зокрема у системах автоматичного керування. Створення систем керування маловисотними режимами польоту літака дозволить значно підвищити безпеку польотів, знизити залежність від метеорологічних умов, розширити спектр застосування авіації. Таким чином, розробка систем керування маловисотними режимами польоту ПС є дуже актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами: дослідження, які склали основний зміст роботи, виконувались у відповідності з темою договірної НДР № 201-В73.

Мета і задачі дослідження: Метою дисертаційної роботи є розробка та аналіз систем керування маловисотними режимами польоту ПС з використанням ємнісних перетворювачів геометричних параметрів наближення до земної поверхні. Для досягнення поставленої мети автором визначені та розв'язані такі задачі:

1. Розробка принципу побудови ємнісних перетворювачів геометричних параметрів наближення до землі.

2. Розробка математичних методів та програмного забезпечення чисельного моделювання електростатичних полів ємнісних перетворювачів;

3. Визначення функції перетворення ємнісних пристроїв вимірювання геометричних параметрів наближення до землі шляхом математичного моделювання;

4. Синтез структур систем керування маловисотними режимами польоту з ємнісними вимірювачами;

5. Аналіз функціонування систем керування маловисотними режимами польоту з використанням ємнісних вимірювачів.

Наукова новизна роботи полягає у наступному:

Розроблено принципи побудови ємнісних перетворювачів геометричних параметрів наближення до землі для застосування їх у складі систем автоматичного керування маловисотним польотом ПС;

Розроблено технічне обладнання для проведення масштабного фізичного моделювання ємнісних вимірювачів геометричної висоти польоту ПС;

Розроблено математичне і програмне забезпечення чисельного моделювання електростатичних полів ємнісного перетворювача з метою дослідження його властивостей, для чого:

розроблено поставлення задачі розрахунку потенціального поля ємнісного перетворювача;

розроблено методику та алгоритми розрахунків потенціалів електростатичного поля ітераційним чисельним методом Гаусса-Лібмана, розроблено і застосовано методику розрахунку потенціалів у просторі вкладених зон зі змінним кроком;

розроблено алгоритми розрахунків координат силових ліній електростатичного поля, що досліджується;

Одержано розрахункові статичні характеристики ємнісних вимірювачів геометричної висоти польоту;

Знайдено підходи до оптимального розміщення електродів ємнісного вимірювача на поверхні елементів ПС;

Одержано розрахункові статичні характеристики ємнісних вимірювачів при наближенні до перешкоди.

Розроблено структурні схеми систем керування маловисотними режимами польоту з використанням ємнісних вимірювачів геометричних параметрів наближення до земної поверхні та виконано аналіз їх функціонування;

Практична значимість роботи:

Розроблено математичне та програмне забезпечення чисельного моделювання електростатичних полів ємнісних перетворювачів, що дозволяє проводить дослідження властивостей ємнісних перетворювачів з неоднорідним полем;

Запропоновано варіанти структур ємнісного вимірювача геометричних параметрів наближення ПС до земної поверхні;

Запропоновано структури систем керування маловисотним польотом з ємнісними вимірювачами геометричних параметрів наближення ПС до земної поверхні для літака та вертольоту.

Особистий внесок автора. Дисертаційна робота є узагальненням результатів теоретичних та експериментальних досліджень, виконаних автором особисто. В роботах з співавторами здобувачу належить розробка технічних засобів фізичного масштабного моделювання, розробка математичних моделей та алгоритмів, вибір методики досліджень і обчислювальних схем.

1. Аналіз статистичних даних за 40-літній період (1958-1997 роки) експлуатації цивільних літаків у СРСР-СНД

15% від загальної кількості катастроф обумовлені сутичками літаків із місцевістю. З метою пошуку шляхів запобігання авіаційних подій і підвищення безпеки польотів проведено аналіз маловисотних режимів польоту ПС. Як показує проведений аналіз режимів польоту ПС на малих висотах переважна кількість особливих ситуацій, аварій і катастроф припадає саме на ці режими. Аналіз обладнання сучасних ПС показав: режими зльоту для всіх типів ПС не автоматизовані, для магістральних і середньо магістральних літаків, а також для деяких типів вертольотів автоматизоване маневрування при заході на посадку і зниження по глісаді по сигналах курсоглісадній системи, легкомоторна авіація систем автоматичного керування не має.

Таким чином, безпека польоту в основному забезпечується тільки ступенем навченості і досвідом пілотів. Існуючі інструментальні засоби об'єктивного контролю параметрів польоту не мають необхідну і достатню точність, що є одним з чинників відсутності в системах керування контурів керування маловисотними режимами. Необхідна точна інформація про геометричні параметри наближення до земної поверхні або перешкод: геометрична висота, дальність до перешкоди й інші оцінки рельєфу місцевості поблизу ПС. З метою оцінки ефективності застосування для інформаційного забезпечення польотів на малих і надмалих висотах проведені огляд і аналіз методів і існуючих інструментальних засобів виміру геометричних параметрів наближення ПС до земної поверхні. Розглянуто локаційні методи (радіотехнічний, лазерний, акустичний, іонізаційний), локатори переднього огляду, інерціальній метод, електроємнісний метод. Розглянуто також вітчизняні і закордонні системи попередження про небезпечне зближення з землею. Аналіз показав таке. Найбільше поширеними є методи локації: радіотехнічний, лазерний. Проте за своїх специфічних властивостей радіо і лазерні висотоміри широкого застосування в складі систем автоматичного керування не одержали.

Електроємнісний метод, на наш погляд, найбільше прийнятний для виміру малих висот. Науково-дослідні роботи в цьому напрямку проводилися в Англії (1963-70 р.) і в СРСР: ВНДІЗАНГ - Краснодар, КІІЦА - Київ (1972-76 р.).

Ємнісний засіб виміру висоти використовує залежність зміни електричної ємності між розташованими на крилах або фюзеляжі повітряного судна пластинами конденсатора (електродами) при наближенні до них поверхні землі, води й ін., причому починаючи з деякий відстані до цієї поверхні при зменшенні висоти польоту ємність суттєво збільшується. У загальному випадку ємність змінюється при внесенні в електромагнітне поле такого конденсатора будь-яких об'єктів, електричні властивості яких відрізняються від електричних властивостей середовища, у якому утворене електромагнітне поле конденсатора. У такий спосіб вимір висоти польоту ємнісним методом зводиться до виміру інформаційної ємності у системі електродів ємнісного перетворювача. На міжелектродну ємність впливає відстань до земної поверхні, що може бути використане для виміру висоти польоту. На відміну від локаційних, ємнісної засіб виміру висоти дає інтегральну оцінку висоти. Якщо на шляху проходження ПС виявиться зміні рельєфу місцевості (схил горі, яр, ліс), то це змінить картину електромагнітного поля ємнісного перетворювача і дозволить одержати попереджуючу інформацію про зміну рельєфу.

Для з'ясування механізму утворення цих змін, проектування найкращої конфігурації електромагнітного поля, утвореного системою електродів, складу, геометрії і розмірів системи електродів, а також пошуку шляхів формування бажаної конфігурації електромагнітного поля проведено теоретичні й експериментальні дослідження.

Задачі досліджень:

Розробка методик та устаткування для проведення експериментальних досліджень електроємнісних перетворювачів;

Експериментальні дослідження й аналіз отриманих результатів:

Проведення математичного моделювання електромагнітних полів ємнісних перетворювачів з неоднорідним полем з метою побудови характерної картини силового поля;

Аналіз отриманих результатів із метою виявлення механізму взаємодії електромагнітних полів ємнісних перетворювачів із земною поверхнею;

Синтез конструкцій систем електродів перетворювачів для рішення задач автоматизації польотів на малих висотах;

Розробка методів виміру і структур вимірювачів геометричних параметрів наближення до земної поверхні;

Розробка структур систем автоматичного керування для літака і вертольота для маловисотних режимів польоту.

2. Опис експериментальних досліджень і метрологічне забезпечення вимірів геометричної висоти польоту шляхом проведення напівнатурного масштабного моделювання і проведення льотних випробувань макету ємнісного перетворювача на літаку Ан-2

Для лабораторних досліджень по вивченню характеру зміни ємності між електродами в залежності від висоти і властивостей підстильної поверхні була створена експериментальна установка, що забезпечує вертикальне переміщення досліджуваної моделі літака з розташованими на ній електродами ємнісного перетворювача і підрахунок висоти моделі над поверхнею. Модель встановлювалась на бажаній висоті над кюветою із досліджуваною речовиною, що імітує підстильну поверхню (вода, пісок, вологий грунт та інше.). Кювета мала розміри на порядок більше розмірів моделі. Обране співвідношення наближало умови експерименту до реального. Відрахунок висоти провадився за допомогою оптичного пристрою ПС-35. Розміщення всіх деталей і вузлів вертикального переміщення (“ліфта”) виконано так, що модель переміщається практично в геометричному центрі помешкання лабораторії в гранично можливому віддаленні від стін і металевих предметів. Всі сторонні, що не мають відношення до експерименту, предмети з помешкання лабораторії видалені. Досліджувалися дві моделі ММС-1 і ММС-2.

Для моделі ММС-1 (М1:100) дослідження проводилися в діапазоні висот від 1 до 10 см над такими поверхнями: алюмінієвий лист, вода прошарком у 7 і 11 см, 1%-вий і 2%-вий розчини повареної солі, пісок сухий; пісок вологий. Як показав аналіз отриманих графіків характер зміни ємності від висоти нелінійний і неоднозначний. Мінімальні значення ємності знаходяться в районі значень висоти 4,5…5,5 см.

У патенті Великобританії № 989095, Capacitance altimeter, 1970, стверджується, що діапазон висот, що вимірюються, у ємнісного висотоміра з горизонтально розташованими плоскими електродами не перевищує дистанції між електродами. Дійсно, отримані результати відповідають приведеному твердженню Мабуть, ця обставина і послужила тому, що такі пристрої не одержали подальшого розвитку і застосування. Проте характер зміни ємності на висотах, що перевищують розмір ємнісного перетворювача залишився не досліджуваний. Вплив електричних властивостей підстильної поверхні, мабуть, невеликий. Розкид отриманих характеристик знаходиться в межах похибки вимірів. На моделі ММС-2 досліджувалися декілька варіантів форм і розміщення електродів. Графіки наведені на рис. 2. Характер зміни ємності на висотах 25…30 см має тенденцію до подальшого збільшення, і таким чином, діапазон висот, що вимірюються, мабуть, можна збільшити. Точка перегину кривої (6,5…9 см) зберігає старе значення, тобто дійсно визначається розміром ємнісного перетворювача (дистанція між центрами плоских електродів моделі ММС-2 складає 8 см). З метою розширення діапазону висот, що вимірюються, шляхом виміру надмалих значень ємності був створено пристрій для виміру ємностей порядку 10-6 пф. (макет ємнісного висотоміра).

Схема електроємнісного висотоміра являє собою: трансформаторний міст, що складається з плечового трансформатору, конденсатора, що врівноважує, і ємності моделі, генератора живлення мосту, вхідного підсилювача, вимірювального підсилювача, синхронного детектора, індикатора (в експерименті використовувався вольтметр В3-13) і блока живлення, що забезпечує схеми генератора і підсилювачів.

Корпус вимірювального блока макета висотоміра виготовлений із суцільної силуминовой заготівлі розміром 160х300х100 мм, у якій вифрезеровані порожнини для плат генератора, підсилювачів, блока живлення й інших елементів схеми. Корпус, кришки й інші елементи конструкції виконані так, щоб забезпечити жорстку екраніровку елементів схеми. Лабораторні дослідження чутливості макету по ємності показали, що поріг чутливості складає 0,62*10-6 пф при співвідношенні сигнал/шум рівному одиниці.

Як очевидно з аналізу отриманих даних розроблений вимірювач малих ємностей дозволив істотно розширити діапазон висот, що вимірюється. Максимально можливе значення висоти склало 60 см. Приведені графіки показують також, що характер підстильної поверхні незначно впливає на точність вимірів. Одержано досить непоганий збіг кривих, отриманих над різноманітними поверхнями. Такі поверхні як вода, сухий або вологий пісок, природні ґрунти мають повну провідність одного порядку, чим і пояснюється незначний розкид отриманих характеристик.

Для підтвердження отриманих характеристик ємнісного висотоміра і подальшого дослідження шляхів його удосконалювання проведені льотні дослідження. Для методичного і технічного забезпечення льотних досліджень розроблена методика їх проведення і виготовлені наземні і бортові технічні засоби оцінки параметрів макета ємнісного висотоміра.

На розроблену конструкцію електродів і засіб їх кріплення на крилі отримано дозвіл керівника підприємства № А-3395 на встановлення електродів на літаку Ан-2. Розроблено спеціальну методику оцінки висоти польоту літака Ан-2 при проведенні льотних випробувань макету. Для фіксації відрахунків проводилося одночасне фотографування з двох базових точок на землі і фотоапаратом на борту літака (для фотографування показань індикатора). Сигнал для одночасного спуска фотоапаратів передавався по проводам і радіоканалу.

Льотні випробування виявили таке:

при зниженні від висоти настроювання на висоті 600 м було відзначено деяке зменшення показань індикатора, при зміні висоти від 150 м зменшення показань були відзначені явно, значення зазначених висот фіксувалося за показниками бортового радіовисотоміра РВ-УМ;

при польотах на висотах 3, 4, 5 м показання індикатора і радіовисотоміра РВ-УМ співпадали;

при польотах на висотах 4 м і 5 м над мокрою і сухою лукою, а також при перетинанні берегової лінії водойми з дуже положистим берегом змін показань висотоміра не відзначене;

при польотах над лісосмугою (політ перпендикулярно лісосмузі, висота -12…15 м, висота дерев 6…8 м) відзначені короткочасні зміни показань убік зменшення.

Отримані результати дозволяють зробити такі висновки:

Вимірювач малих висот, побудований на ємнісному принципі дії, працездатний і може знайти широке застосування, результати перших льотних випробувань зняли сумнів про придатність ємнісного методу виміру малих висот польоту;

Діапазон висот, що вимірюються, може бути розширений у порівнянні з гаданим раніше до 150 м і більш (для літака Ан-2 з описаною вище системою електродів);

Характер підстильної поверхні практично не впливає на точність вимірів;

Характер показань висотоміра в процесі льотних випробувань збігається з результатами експериментів, отриманих на масштабній моделі:

По попередніх оцінках макет стійкий до кліматичних і механічних впливів, а також до нестабільності бортових джерел живлення:

Взаємного впливу на роботу радіоустаткування і макета не відзначено.

3. Теоретичні положення щодо побудови ємнісних перетворювачів оцінювання геометричних параметрів положення ПС поблизу земної поверхні

Характер залежності інформаційної ємності визначається тільки геометричними параметрами провідників (конструкція системи електродів перетворювача, їх розміщення на повітряному судні) та електричними параметрами навколишнього середовища. Синтез структури вимірювача геометричних параметрів положення ПС поблизу земної поверхні можна виконати тільки за результатами моделювання електромагнітного поля ємнісного перетворювача. Як доведено у роботі розрахунок параметрів електромагнітного поля ємнісного перетворювача з метою одержання оцінок інформативних параметрів перетворювача і подальшого їхнього аналізу можна виконати, користуючись методами і математичним апаратом електростатики.

Електростатичне поле являє собою окремий випадок електромагнітного поля, коли джерелами поля є нерухомі електричні заряди. Розподіл заряду по поверхні провідника відповідає розподілу потоків електростатичної індукції і є шуканою функцією. При такому поставленні електростатичної задачі необхідно задавати потенціали провідників або їхні повні заряди. Встановлені вище властивості потенціалу і зарядів дозволяють дати загальне формулювання електростатичної задачі. При цьому передбачається, що діелектрики є однорідними ізотропними і всі джерела поля розташовані на кінцевій відстані від початку відліку.

Розроблено методику поставлення і рішення задач чисельного моделювання електромагнітного поля ємнісного перетворювача. Метою моделювання є одержання функції перетворення ємнісного перетворювача, дослідження чинників, що впливають, і пошук шляхів досягнення бажаного виду функції перетворення.

Задача моделювання виконана згідно з алгоритмом:

Вибір розрахункової області і визначення її форми і розмірів;

Вибір форми, розмірів і розміщення моделі ємнісного перетворювача;

Вибір шаблона оператора і одержання розрахункової формули;

Розрахунок потенціалів простору, що оточує модель, за умовою рівності потенціалів всіх елементів моделі;

Визначення значень зарядів елементів моделі і їхніх співвідношень за результатами розрахунку потенційного поля;

Розрахунок і задавання граничних умов на моделі на підставі розрахованих значень зарядів;

Розрахунок потенціалів простору, що оточує модель, при призначених граничних і крайових умовах;

Визначення значення заряду на приймальному електроді і коефіцієнта електростатичної індукції (міжелектродної ємності) на приймальному електроді;

Змінюючи такі параметри як розташування земної поверхні, тобто, змінюючи висоту або наближаючи до моделі перешкоду, розміри приймального електрода і повторюючи дії по пп.3...…8 одержуємо функції перетворення ЕПСНП.

Вважаючи на вищенаведене розроблено математичний апарат для розрахунку потенціалів простору, що оточує модель, отримана розрахункова формула, складено алгоритм і програми розрахунку потенційного поля ЕПСНП, розроблена оптимізація обчислювального процесу, складено алгоритм і програми розрахунку значень зарядів елементів моделі і їхніх співвідношень. Розроблено алгоритм і програма розрахунку функції перетворення. Розроблено методику розрахунків потенціалів по зонах, що вкладені одна в другу, кожна зона має крок сіткі у двічі менший ніж у зовнішній зоні, це дозволило значно розширити розрахункову область а з тим і діапазон відстаней, при чому точність розрахунків і витрати машинного часу ПЕОМ практично не змінилися.

Порівняльний аналіз розрахункових і експериментальних даних показує достатньо гарний збіг характеру кривих. З метою пошуку і дослідження чинників, що впливають на характер статичної характеристики ЕПСНП, складена програма розрахунку і побудови картини силового поля. Алгоритм програми побудований на принципі обчислення градієнту в черговій точці силової лінії. Виконано розрахунки координат силових ліній для потенційного поля при Н=100 м., і для потенційного поля при Н=50 м. Як Потік електростатичної індукції, утворюваний електродами, що випромінюють, розподіляється на три частини: 1-потік між електродами, що випромінюють, і нижньою поверхнею корпуса ПС, 2- потік між електродами, що випромінюють, і верхньою поверхнею корпуса ПС і 3- потік електростатичної індукції, що іде в безкрай. Значення інформаційної ємності на великих висотах визначається в основному потоком 1. При наближенні земної поверхні відбувається перерозподіл зарядів усіх тіл, що складають систему. На земній поверхні виникає заряд, наявність якого призводить до формування додаткового потоку електростатичної індукції 4. Потоки 1,2,3 також перетерплюють зміну. Найбільше істотним є зміна потоку 1, змінюється його конфігурація, зменшується щільність електростатичної індукції. В міру наближення до земної поверхні потік 4 посилюється, а потік 1 зменшується. Значення ємності, утворене потоком 4, із збільшенням висоти можна описати обернено пропорційним законом зміни, а значення ємності, утворене потоком 1- близьким до експоненціальному закону виду:

.

Статична характеристика може бути подана у вигляді:

,

де ,,, -параметри, що залежать від геометрії системи тіл, тобто від розмірів, форми, і взаємного розташування корпуса і системи електродів перетворювача.

Звідці випливає, що для усунення неоднозначності статичної характеристики необхідно істотно зменшити складову 1. Вважаючи на вищенаведене, виконане математичне моделювання з розміщенням електродів, що випромінюють, на верхній поверхні крила. Одержані характеристики наведені на рис. 10. Як очевидно з графіків, отримана однозначна статична характеристика. Для порівняння на цьому ж графіку подана статична характеристика з нижнім розташуванням електродів. Слід зазначити, що взаємодія системи електродів із земною поверхнею здійснюється по площі деякоі “плями”, із якого випливає потік 4.

Можна вважати, що оцінка висоти здійснюється інтегрально по площі цієї плями. З зменшенням висоти пляма взаємодії збільшується, що дає можливість одержувати інформацію про наближення перешкоди. З метою вивчення характеру вищенаведеного явища і виявлення можливості його використання проведене дослідження функції перетворення ЕПСНП при наближенні до перешкоди. Для цього система електродів розміщена у подовжній площині ПС, тобто випромінюючі електроди розміщені на фюзеляжі ПС на передній і задній його частинах. Приймальній електрод поділено на дві рівних частини. Досліджувалась зміна різниці ємностей переднього і заднього секторів, а також загальна ємність на приймальному електроді. Моделювалось наближення 300-ного схилу гори при польоті на постійній висоті 50 м. Результати досліджень наведені на рис. 11., DH - відстань від ПС до схилу.

Таким чином, отримані результати дозволяють синтезувати системи автоматичного керування маловисотними режимами польоту ПС на основі використання вимірювачів геометричних параметрів наближення ПС до земної поверхні.

У четвертому розділі дається огляд по автопілотах і САУ ПС цивільної авіації. Аналіз показав відсутність контурів автоматичного керування маловисотними режимами польоту в сучасних САУ літаків ЦА. Існуючі системи посадки забезпечують тільки діректорний режим керування по сигналах радіотехнічних засобів посадки. Судячи з навчальної і методичної літератури вищих військових навчальних закладів можна зробити висновок про застосування в складі САУ сучасної військової авіації контурів автоматичного керування маловисотними режимами польоту. Вимірювачами параметрів маловисотного польоту застосовуються радіовисотоміри і локатори ближнього огляду. У складі систем автоматичного керування і пілотажних комплексів сучасних вертольотів деякі маловисотні режими автоматизовані.

Для рішення задач синтезу ємнісного вимірювача параметрів наближення до земної поверхні дається огляд методів і засобів виміру надмалих значень ємності. Показано, що найбільше прийнятними є трансформаторні вимірювальні мости. Запропоновані структури вимірювачів параметрів наближення до земної поверхні та перешкод.

Система електродів для літака пропонується така. Високопотенційні електроди (ВПЕ) розміщені на кінцевих частинах крила, передній і задній частинах фюзеляжу і електрично з'єднані між собою. Низкопотенційні електроди (НПЕ) утворюють сектори кола і розміщені на нижній поверхні фюзеляжу поблизу крила. Для вертольоту ВПЕ можуть бути розміщені на передній, задній та бокових поверхнях корпусу вертольоту, або у вигляді кільця на нижній поверхні корпусу ПС. НПЕ мають аналогічний вигляд і розміщені симетрично відносно ВПЕ, або у центрі кільця. На схемі система електродів показана умовно. Ємнісний перетворювач складається з багатоплечевого трансформаторного мосту з системою електродів та блоком опорних конденсаторів і генератора живлення мосту та цифрової системи автоматичного врівноваження, яка у свою чергу складається з блоку вхідних підсилювачів, блоку логічних схем, блоку реверсивних лічильників та блоку електронних ключів. Усі чотири складові багатоплечевого трансформаторного мосту за допомогою підстроювання опорних конденсаторів в наземному стані ПС врівноважуються. При цьому цифрова система автоматичного врівноваження відключена. При функціонуванні чотириканального ємнісного перетворювача врівноваження кожного каналу здійснюється шляхом зменшення напруги на плечі ЕЗП (елемент зі змінним параметром), при чому закон зміни відповідає двоічному спадаючому коду, тобто 1, Ѕ, ј …і так далі. На виході лічильників маємо звичайний двоічний код, який через електронні ключі керує комутацією обмоток плечей ЕЗП, а також йде на систему індикації та в САУ. Якщо політ здійснюється над горизонтальною поверхнею, вихідні сигнали усіх чотирьох каналів рівні між собою. При появі з будь-якого боку зміни рельєфу відбудеться перерозподіл сигналів, що буде відображати характер рельєфу.

Запропоновано кілька варіантів систем автоматичного керування маловисотними режимами польоту літака та вертольоту. Система складається з ємнісного перетворювача геометричних параметрів наближення до рельєфу (ЄПГПН), цифрового лінеаризатора, обчислювача інтегральної висоти польоту (), коректора-задавальника геометричної висоти (КЗВГ), коректора-задавальника шляхової швидкості (КЗШШ), доплеровського вимірювача шляхової швидкості (ДВШЗ), підсилювачів потужності по каналах курсу, тангажу і висоти та пілотажного індикатора.

Система починає функціонувати по команді льотчика. КЗВГ фіксує поточне значення геометричної висоти, чим формує значення Нзад. КВШШ фіксує поточне значення Wзад. Відхилення від Нзад. подається в канал зміни загального кроку несучого гвинта, чим забезпечує огинання рельєфу. Похідна сигналу поточної висоти додається для покращання перехідного процесу. При наявності дуже великих перешкод попереду, наприклад крутого схилу, огинання рельєфу з постійною швидкістю може бути неможливим, необхідно знизити швидкість. Для цього використовується сигнал різниці між значеннями виміряної висоти у повздовжньому напрямі, тобто різниця сигналів переднього і заднього вимірювачів. Цей сигнал несе інформацію про відстань до перешкоди. Продиференцьований сигнал несе інформацію про швидкість наближення до перешкоди. Подаючи цей сигнал у канал автомата перекосу змінюємо швидкість руху. У випадку наближення до перешкод, що потребують виконання режиму вертикального польоту, можна використати сигнал наближення DH безпосередньо. Різниця між сигналами у боковому напрямку подається на індикацію льотчику для оцінки рельєфу з боків і корекції напрямку руху.

Висновки

1. На основі аналізу маловисотних режимів польоту ПС показано необхідність автоматизації польотів на малих висотах. Автоматизація польотів на малих висотах стримується відсутністю вимірювачів геометричної висоти. Найбільше прийнятним методом одержання такої інформації є ємнісної метод виміру малих висот.

2. Проведено експериментальне дослідження по вимірюванню геометричної висоти польоту ПС за допомогою ємнісних перетворювачів, результати напівнатурних масштабних та льотних досліджень показали практичну значимість ємнісного методу вимірювання геометричної висоти.

3. Проведено теоретичне дослідження ємнісних перетворювачів методами математичного моделювання, розроблено поставлення задачі моделювання, методику розрахунків потенціалів електростатичного поля, розроблено програмне забезпечення моделювання. Одержані результати математичного показали таке:

діапазон висот, що вимірюються ємнісними перетворювачами, не обмежується відстанню між електродами перетворювача і може перевищувати розміри перетворювача у 60…100 разів;

неоднозначність статичної характеристики обумовлена тим, що вона формується двома (як мінімум) потоками електростатичної індукції, утворених системою електродів перетворювача, знайдено підходи, за допомогою можна домогтися однозначності статичної характеристики ємнісного перетворювача;

результаті досліджень статичних характеристик наближення до перешкоди (схилу) свідчать про можливість одержання вимірювальної інформації про перешкоди, що наближаються;

результати досліджень дозволяють синтезувати устрої виміру геометричної висоти польоту, а також устрої виміру похилої дальності до перешкоди, що наближається, при цьому розміщення двох систем електродів, як у подовжньої, так і в поперечній площині, дозволять одержувати інформацію про перешкоди як попереду, так і з боків (справа та зліва) за курсом прямування.

4. Використовуючи одержані результати досліджень синтезовано структури ємнісних вимірювачів геометричних параметрів наближення до земної поверхні.

5. Синтезовано структури САУ для літака та вертольота, яки дозволять автоматизувати зліт та посадку літака до приземлення, забезпечити маловисотний політ вертольоту в режимі слідкування за рельєфом та огинанням у горизонтальній площині в автоматичному режимі.

електроємнісній висотомір перетворювач літак

Список опублікованих праць

Козлов А.П., Грохольский А.Л., Ляшенко В.Н. Емкостной высотомер. а.с. № 749179. 1980.

Козлов А.П., Грохольский А.Л., Тарасенко С.Д. Дифференциальный емкостной датчик перемещения. а.с. № 989318. 1981.

Козлов А.П., Кушнир В.П. Емкостной измеритель перемещений. а.с. № 1494679. 1989.

Козлов А.П., Васильев Ю.А., Кушнир В.П., Тимошин Ю.В. Способ приема упругих колебаний. а.с. № 1491190. 1989.

Козлов А.П. Туник А.А. Система экстремального регулирования. а.с. № 1640673. 1990.

Козлов А.П., Голяков Л.И., Ткачев Н.И. О повышении чувствительности устройства для электрического моделирования контактных задач теории упругости. Межвузовский сборник научных трудов “Авиационные приборы, метрология и методы измерения”, Вып. 1, Киев, 1975.

Козлов А.П., Казак В.Н. Анализ возможных путей автоматизации управления полетом на малых высотах. Збірник наукових праць “Актуальні проблеми автоматизації та інформаційних технологій”, том 3, 2000. Видавництво “Навчальна книга”, Дніпропетровськ.

Козлов А.П., Казак В.Н., Синеглазов В.М. Оптимизация вычислительного процесса в расчетах электростатических полей емкостных преобразователей. Збірник наукових праць “Актуальні проблеми автоматизації та інформаційних технологій”, том 5, 2001. Видавництво “Навчальна книга”, Дніпропетровськ.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены