Система управления самолета Airbus A320

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Домашнее задания №1 по курсу:

“Расчет и конструирование элементов автоматов стабилизации”

Система управления самолета Airbus A320

Выполнила: студент группы ИУ2-72

Лысак Павел Юрьевич

Преподаватель:

Малахов Андрей Анатольевич

Москва, 2014

Разработка и производство самолета Airbus A320

Airbus A320 -- семейство узкофюзеляжных самолётов для авиалиний малой и средней протяжённости, разработанных европейским консорциумом «Airbus S.A.S». Выпущенный в 1988 году, он стал первым пассажирским самолётом, на котором была применена электродистанционная система управления(ЭДСУ, англ. fly-by-wire).

Рис.1. Эскиз самолета Airbus A320.

В феврале 1981 к дальнейшей проработке был выбран проект SA1, изменивший название на A320. Он должен был иметь две модификации - A320-100 на 124 места и A320-200 на 172 пассажира. 6 июня 1981 на авиасалоне в Ле-Бурже авиакомпания Air France подписала предварительный контракт на поставку 50 экземпляров. За ней последовал ряд других заказчиков - Air Inter, British Caledonian Airways, Inex Adria, Cyprus Airways. Общее число заказов и заявок достигло сотни. В марте 1984 была выбрана окончательная компоновка, после чего началась детальная разработка.

Главной целью разработчиков стало достижение лучших эксплуатационных характеристик, чем уBoeing 737-300 и MD-80. Новый европейский самолёт должен был иметь большой ресурс - 60 000 лётных часов без капитального ремонта. На A320 решено было поставить экономичные двухконтурные двигатели CFM56-5A или же новые европейские движки Aero Engines IAE V2500-A1 с ещё лучшими показателями по расходу топлива.

Впервые на большом пассажирском самолёте значительную долю силовой конструкции составили композиты. Из них целиком были изготовлены элероны, закрылки, рули высоты и направления, большая часть киля и стабилизатора, а также многие элементы, не несущие силовую нагрузку. Общий вес композитов в конструкции достиг 850 кг. Также впервые широкое применение нашли алюминиево-литиевые сплавы.

Но главным новшеством стала электродистанционная система управления (т.н. "fly-by-wire"), с ручками управления вместо штурвала и централизованной системой визуального отображения неполадок, что ранее имелось лишь на боевых самолётах. Эта система позволяла уменьшить массу конструкции, увеличить надёжность авиалайнера и его экономичность. В результате нововведений A320 должен был расходовать топлива на одного пассажира в два раза меньше, чем Boeing 727.

Отдельные части самолёта производились на разных предприятиях Европы. Центральную и хвостовую часть фюзеляжа, а также киль, собирали на заводе MBB в Гамбурге. Крыло изготовляло предприятие British Aerospace в Филтоне. Испанская фирма CASA производила стабилизаторы, бельгийская Belairbus предкрылки. Узлы конструкции доставлялись самолётами Super Guppy в Тулузу для окончательной сборки на предприятии Aйrospatiale (изготовляло переднюю часть фюзеляжа с пилотской кабиной).

Конструкция самолета

Цельнометаллический (с большой долей композитов в конструкции) низкоплан со стреловидным крылом и классическим стреловидным оперением, двумя двухконтурными двигателями под крылом на пилонах.

Планер.

Силовые элементы конструкции планера выполнены из алюминиевых,

магниевых, титановых сплавов, сталей и других материалов.

Планер самолета состоит из следующих основных частей: фюзеляжа,

крыла и оперения.

Фюзеляж.

большая часть фюзеляжа, за исключением носовой и хвостовой части, а также ниши для передней опоры шасси и места стыковки центроплана, герметична. Общий герметичный объём - 330 куб.м., объём пассажирской кабины - 139 куб.м. (A320-200). В носовой части приборный отсек с радио- и навигационной аппаратурой, затем двухместная кабина пилотов, за ней буферный отсек с 2 входными дверями, после чего пассажирский салон. Компоновка салона зависит от модификации и требований авиакомпании. В стандартном варианте с экономическим классом шесть кресел в ряду - по три по бортам, между ними проход. Позади салона отсек с двумя кормовыми входными дверями. Аварийные выходы (при одноклассной компоновке A320 на 164 места) у 11-го и 12-го ряда кресел с обоих бортов. Под пассажирским салоном два багажных отсека - перед центропланом и после него.

Крыло.

цельнометаллическое стреловидное. Стреловидность с углом по линии 1/4 хорд - 25°. На концах крыла имеются вертикальные законцовки (винглеты). Закрылки и предкрылки выполнены из композитов.

Оперение.

цельнометаллическое однокилевое, стреловидное, классической схемы.

Двигатели.

два турбореактивных двухконтурных двигателя, установленных в гондолах Rohr Industries на пилонах под крылом. Запас топлива у A320-200 - 23 860 литров в крыле, могут быть также один или два =дополнительных бака на 2900 литров.

Шасси.

трёхопорное, с носовой стойкой, убираемое вперёд по потоку. Носовая опора Messier-Bugatti убирается в нишу передней части фюзеляжа, основные - в гондолы на центроплане крыла. На каждой опоре по два колеса. Стойки с маслянно-пневматической амортизацией. Гидравлическая противоблокировочная тормозная система с многодисковыми тормозами. Система привода уборки шасси гидравлическая.

Системы и оборудование Электродистанционная система управления Thales/SFENA с пятью бортовыми компьютерами, от которых команды по цепи идут на гидроприводы элеронов, рулей высоты, интерцепторов, предкрылок. Цифровой комплекс авионики Thomson -CSF Electronic Flight Instruments System (EFIS) с шестью цветными многофункциональными дисплеями для вывода пилотажно-навигационной информации, FADEC (Full Authority Digital Engine Control) - комплекс для контроля работы двигателей. Вся авионика соответствует стандарту ARINC 700. Система электроснабжения состоит из трёхфазной сети переменного тока 115/200 вольт 400 Гц и сети постоянного тока 28 вольт. Летно-технические характеристики самолета Airbus A320.

Общие сведения о системе управления самолета Airbus A320.

Система управления летательным аппаратом (ЛА) всегда относилась к числу важнейших его систем, влияющих на безопасность полетов. Она обеспечивает точность выполнения взлета и посадочного маневра, дает возможность облета препятствий (например, грозовой облачности), возможность парирования отказов авиационной техники и воздействия других неблагоприятных факторов (атмосферной турбулентности, спутного следа, ошибок в пилотировании и т.д.).

Под управлением ЛА понимается процесс изменения во времени сил и моментов, действующих на ЛА, в целях обеспечения его движения по заданной траектории. Для обеспечения процесса управления движением ЛА в воздухе и на земле на нем устанавливается совокупность устройств, которая называется системой управления ЛА. Система управления, являясь единым комплексом, включает в себя большое число частных систем работающих, как независимо одна от другой, так и совместно.

Системы управления современных ЛА имеют несколько каналов управления:

1)по тангажу (продольный канал);

2) по крену (поперечный канал);

3) по рысканию (путевой канал);

4) управление механизацией крыла.

Под органами управления понимаются рули или технические устройства, с помощью которых производится необходимое изменение управляющих сил и моментов.

Особенностью Airbus А320 является передовая по технической оснащённости (по меркам 1980-х годов) кабина пилотов и электродистанционная система управления. Вместо механических стрелочных приборов, информация о положении самолёта и состоянии его двигателей и вспомогательных систем выводится на шесть электронно-лучевых экранов (после начала выпуска А318 -- на LCD), занимающих большую часть приборной доски. Кроме того, классические самолётные штурвалы заменены боковыми ручками (сайдстиками, sidestick), расположенными по бокам кабины, таким образом, сайдстик пилота, сидящего слева (командир воздушного судна) расположен слева от его сидения, а сайдстик пилота, сидящего справа (второй пилот), расположен справа от его сидения. Эти ручки не связаны с плоскостями управления напрямую; любое движение сайдстика обрабатывается бортовыми компьютерами и информация передаётся по проводам к гидравлическим приводам, которые приходят в действие и совершают необходимые движения рулевых плоскостей. Высокий уровень автоматизации управления самолётом и его системами позволил ограничить число членов экипажа двумя пилотами.

Общие сведения об автоматической системе управления (САУ).

В отличие от механических и бустерных систем управления, где воздействия от органов управления в кабине к управляющим поверхностям (элеронам, рулю высоты и т. д.) или силовым приводам передаются посредством механической проводки, включающей в себя тяги, качалки, тросы, шкивы и т. д., в ЭДСУ эти воздействия передаются с помощью электрических сигналов.

Механические перемещения рычагов управления в кабине самолёта с помощью установленных на них датчиков преобразуются в аналоговые или цифровые электрические сигналы, которые по электропроводке поступают в вычислитель (-и) системы управления.

Одновременно туда же поступают сигналы от датчиков угловых скоростей, перегрузок, углов атаки и скольжения, вычислителя системы воздушных сигналов и целого ряда других устройств. Вычислитель ЭДСУ в соответствии с заложенными в него алгоритмами управления преобразует эти сигналы в управляющие электросигналы приводов органов управления. При этом он также может выполнять функции ограничителя предельных режимов полёта: не допускать превышения установленных ограничений по перегрузке, углу атаки и другим параметрам. Таким образом значительно снижается вероятность попадания самолёта в нежелательные режимы полета: сваливание, штопор и т. д.

Для большинства важнейших систем самолёта ключевыми факторами обеспечения безопасности полёта являются надёжность их функционирования. Это имеет самое непосредственное отношение к ЭДСУ. На борту самолёта имеется несколько (обычно, четыре или более) параллельно работающих каналов управления с вычислителями, с их собственными датчиками, преобразователями и электропроводкой. Система контроля сравнивает сигналы каналов между собой в нескольких ключевых точках и способна «проигнорировать мнение» вычислителя, который выдает неверные данные, определяемые как превышение допустимого порога погрешности (такой контроль, основанный на сравнительном анализе сигналов каналов, называется "кворумирование", а схема сравнительного анализа - "кворум-элементом"). Помимо контроля сигналов каналов управления часто применяется многоуровневый дополнительный контроль сигналов на соответствие параметрам, вплоть до проверки качества электропитания, поступающего в ЭДСУ (и которое также дублируется). В результате вероятность полного отказа ЭДСУ пассажирских самолётов составляет менее , а военных -- менее на 1 час полёта, то есть такой отказ практически невозможен.

В то-же время, несмотря на очень высокую надёжность элементов и многократное дублирование, стопроцентной гарантии надёжности системы в целом добиться невозможно, поэтому дублируются не только каналы управления, но и режимы управления, позволяющие в случае отказа переходить на упрощённый режим пилотирования, и не один. Система проектируется именно с расчётом на многочисленные отказы, причём основной проблемой разработчиков является задача предусмотреть все теоретически возможные варианты развития событий.

Преимущества и недостатки

Преимущества самолет конструкция автоматический летательный

Исключается механическая проводка управления, что позволяет добиться лучших массогабаритных показателей и в некоторой степени упрощает техническое обслуживание.

Появляется возможность вводить очень сложные алгоритмы управление, физически невозможные для человека, и, например, управлять аэродинамически неустойчивыми самолётами (на гражданских самолётах это повышает экономичность, на военных -- манёвренность).

Система умнее и быстрее, и полностью контролирует действия лётчика и не позволяет выйти на опасные режимы - присутствует многоуровневая "защита от дурака".

Недостатки

Трудность обеспечения достаточной надёжности ЭДСУ.

Система требует очень высокой квалификации наземного персонала

В некоторых вариантах исполнения ЭДСУ (например на самолётах фирмы Airbus) командные рычаги различных членов экипажа никак не связаны между собой. В результате пилоты не видят действий друг друга, что иногда приводит к трагическим последствиям (Авиакатастрофа над Атлантическим океаном 1 июня 2009 года). В то же время на многих самолётах, при наличии ЭДСУ, имеется механическая связь между командными рычагами обоих лётчиков, позволяющая исключить подобные опасные ситуации.

Интернет-источники

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Airbus_A320_

2. http://www.ahrtp.com/RSS-JSfeeds/Fly_By_Wire.htm#.VD7wk1x2ExE

3. http://www.airwar.ru/enc/aliner/a320.html

Размещено на Allbest.ru