Система траекторного управления – описание и работа

Размещено на http://www.allbest.ru/

20

1. Система траекторного управления - описание и работа

Система траекторного управления является составной частью САУ.

Система траекторного управления обеспечивает:

- автоматическое и директорное управление самолетом в полете по траектории задаваемой ЦВМ в горизонтальной плоскости;

- директорное управление самолета по сигналам отклонения по заданной высоты;

- автоматическое и директорное управление самолетом при заходе на посадку до высоты 60 м по сигналам курсо-глиссадных маяков, соответствующих I-й категории;

- автоматическое управление самолетом пр заходе на посадку до высоты 30 м по сигналам курсо-глиссадных маяков, соответствующих II-й категории.

1.1 Состав и название блоков системы траекторного управления

Система траекторного управления включает в себя строенный блок связи с датчиками траектории (БСДТ), сдвоенный блок связи с директорными приборами (БСДП) и блоки информации, состоящие из блока коррекции (БК) блока предельных отклонений (БПО), блока разовых команд (БРК) и блока реле (БР), установленных на общем основании.

Назначение блоков системы траекторного управления приведены в табл. 1

Таблица 1

1.2 Технические данные

Система траекторного управления обеспечивает:

- Отклонение самолета от траектории при автоматическом управлении по сигналам от ЦВМ или И-II не более .

- Максимальные отклонения (для 95% общего числа измерений) самолета от равносигнальных зон курсо-глиссадных маяков:

Таблица 2

Указанные точности обеспечиваются при наличии попутного ветра до 5 м/с, бокового ветра до 8м/с на высоте 100м.

2. Работа

2.1 Общие сведения

Система траекторного управления работает в двух основных режимах - «Навиг» и «Заход», которые включаются переключателем режимов на пульте управления. Режим «Навиг» применяется во время полета по маршруту, заданному УВК и автоматического захода на посадку, режим «Заход» - для выполнения маневра «Коробочка» и заход на посадку при автоматическом и директорном управлении самолета.

2.2 Включение режима «Полет по заданной траектории»

Для включения режима, которое возможно при условии, что работает цифровая вычислительная машина Переключатель режимов на ПУ необходимо установить в положение «Навиг» и нажать кнопки «Крен» и «Гориз». На ПУ загораются лампы нажатых кнопок, кнопки «ВКЛ.АП» и табло «ПРОГРАМ.БОК» у летчиков и штурмана. На КПП убирается флажок-сигнализатор «К». Система траекторного управления через АП управляет самолетом, стабилизируя его центр тяжести относительно линии заданного пути (ЛЗП). Стрелки ЗК всех НИИ индицируют ЗПУ, вычислительный ЦВМ. При отказе одной из ЦВМ АП автоматически переключается на вторую ЦВМ, или при включении ЦВМ, автопилот автоматически переводится в режим «Курсовая стабилизация» - гаснет лампа «ГОРИЗ.» на ПУ, загорается табло «КУРСОВ.СТАВИЛ» и автопилот стабилизирует курс, который имел самолет в момент отказа или выключения ЦВМ.

2.3 Включение режима «Заход на посадку»

Режим включается вручную при входе в зону действия курсо-глиссадных маяков. Для включения необходимо установить переключатель режимов на ПУ в положение «ЗАХОД» и нажать кнопки «КРЕН», «ТАНГАЖ», «ГОРИЗ» и «ВЕРТИК». При включении режима загорается табло «КУРС» на приборных досках летчиков и штурмана, на ПУ горят лампы нажатых кнопок и кнопка «ВКЛ.АП» В БСДТ срабатывает реле захода, которые включают зону нечувствительности, не пропускающую сигнал и готовят цепи для преобразования сигналов ок, ог, ?Ш. На НПЛ закрываются бленкеры «К» и «Г», планки курса и глиссады индицируют отклонения самолета от заданной курсо-глиссадными маяками траектории захода на посадку, широкая стрелка индицирует ЗПУ, равный курсу ВПП, узкая - КУР самолета относительно ДЛРС. НА КПП убирается флажок-сигнализатор «К», флажок-сигнализатор «Г» при условии выпущенных закрылков на 43 или при положении переключателя на верхнем щитке летчиков в положении «Заход САУ при закрылке 30».

Стрелки положения индицируют отклонения самолета от заданной траектории захода на посадку (то же, что планки НПП), командная стрелка крена колеблется относительно нейтрального положения, командная стрелка тангажа из крайнего нижнего положения перемещается в нейтральное и колеблется относительного него. До захвата глиссады канал тангажа работает в режиме стабилизации высоты (горит лампа «ВЫСОТА» в группе «СТАБИЛИЗ.») В момент захвата глиссады режим стабилизации высоты автоматически выключается и выключается режим «Заход на посадку». При отказе курсо-глиссадных маяков или систем «Курс-МП» и РСБН канал курса автоматически переключается в режим «Курсовая стабилизация» (гаснет лампа «ГОРИЗ» и табло «КУРС», загорается табло «КУРСОВ. СТАБИЛ»), а канал тангажа в режиме «Стабилизация угла тангажа» (гаснет лампа «ВЕРТИК»). При этом открываются бленкеры «К» и «Г» на НПП и выпадают флажки-сигнализаторы «К» и «Т» на КПП.

2.4 Выключение директорного управления самолетом

Директорное управление используется в режимах «Полет по заданной траектории», «Заход на посадку» и «Стабилизация высоты». Директорное управление выполняется при выключенных рулевых машинах. Самолетом управляет летчик, добиваясь, чтобы командные стрелки КПП находились в нейтральном положении. Готовность директорного управления сигнализируется уборкой флажков-сигнализаторов на КПП.

Директорное управление самолетом по каналу крена в режиме «Полет по заданной траектории» включается выключателем «ВКЛ.АП» и установкой переключателя режимов в положение «Навиг» на ПУ при условии, что включены и работают ЦВМ. При этом, горит табло «ПРОГРАМ.БОК» у летчиков и штурмана, убирается флажок-сигнализатор «К», стрелка положения курса КПП указывает величину отклонения самолета от заданной траектории полета, командная стрелка крена КПП индицирует команды, выполняя которые, летчик удерживает самолет на заданной траектории. Директорное управление самолетом по каналу тангажа в режиме «Стабилизация высоты» включается выключателем «ДИРЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ» на центральном пульте летчиков при условии, что созерцается горизонтальный полет и имеется сигнал готовности к работе KS3. При этом, загорается лампа «СТАБИЛИЗ. ВЫСОТА» на ПУ, убирается флажок-сигнализатор «Т» на КПП, командная стрелка тангажа КПП индицирует команды, выполняя которые, летчик удерживает самолет на заданной высоте.

При директорном управлении по каналу тангажа в режим «Стабилизация высоты» автоматически переключается в режим «Заход на посадку» при захвате глиссады. При этом переключатель режимов на ПУ САУ должен находится в положении «ЗАХОД», лампа «СТАБИЛИЗ.ВЫСОТА» на ПУ САУ должна погаснуть.

Директорное управление самолетом по каналам крена и тангажа в режиме «Заход на посадку» включается выключателем «ВКЛ.АП» на ПУ САУ, установкой переключателя режимов на ПУ САУ в положение «ЗАХОД» и при условии наличия сигнала «Готовность РТС» (для тангажа при закрылках, выпущенных на 43).

При включении режима на КПП убираются флажки-сигнализаторы «К» и «Т», стрелки положения указывают положение самолета относительно равносигнальных линий курсового и глиссадного маяков, командные стрелки выдают необходимые команды. Командная стрелка тангажа в этом режиме выдает команды для удержания самолета на глиссаде только после захвата глиссады.

Без пилотажно-навигационного оборудования просто немыслимо использование авиации. Летчик, находясь в воздухе в ЛА, должен непрерывно получать информацию о высоте полета, скорости, о правильности курса, по которому совершается полет, о дальности до аэродромов, о правильности захода на посадку. В случае отсутствия этих данных у экипажа, возникает угроза жизни и здоровья пассажиров. Так же от этого страдает регулярность полетов самолетов ГА. Таким образом информация, поступающая от навигационного оборудования в полете необходима человеку как воздух.

Бортовые системы управления полетом можно отнести к числу основных и важнейших направлений АТ. Современная бортовая система автоматического управления полетом, превратилась в средства облегчающего пилоту процесс управления самолета. Автоматизация процесса управления самолетом не исключает пилота из контура управления, оставляя за ним функцию контроля.

Необходимость обеспечения безопасности и повышения регулярности полетов самолетов ГА в настоящее время во многом определяет быстрое развитие бортовых систем управления. В совершенствовании этих систем пересекаются пути развития многочисленных направлений научно-технического процесса, таких как вычислительная техника и автоматика, радиоэлектроника и приборостроение, навигационные комплексы и электрооборудование. Стремление конструкторов расширить летно-эксплуатационные характеристики гражданских самолетов неизбежно приводит к увеличению объема функций, выполняемых системами автоматического управления, и увеличивает их значимость по сравнению с другими бортовым оборудованием.

Автоматическая бортовая система управления является системой 4-го поколения. Особенность автопилота 4-го поколения состоит в том, что если раньше пилот мог обойтись без автопилота, т.е. включение его производилось по желанию пилота, то теперь полное отключение автопилота производится только в случае крайней необходимости и происходит оно автоматически лишь при возникновении таких отказов в системе, при которых полет с включенным автопилотом становится уже невозможным. Определенной особенностью автопилота 4-го поколения явилось и использование дополнительного канала-управления тягой двигателей, получившего название «автомат тяги».

Система автоматического контроля (САУ) предназначена для:

1) Для улучшения характеристик устойчивости и управляемости самолета во всем диапазоне эксплуатационных скоростей и высот полета при ручном пилотировании;

2) Стабилизации угловых положений самолета относительно трех осей устойчивости;

3) Стабилизация барометрической высоты полета, скорости и числа М;

4) Стабилизации координированных разворотов и управления по тангажу от рукояток пульса управления;

5) Стабилизацию центр масс самолета, на траекториях, задаваемых навигационными вычислителями и РТС;

6) Автоматический заход на посадку по II категории ICAO и уход на второй круг;

7) Непрерывный встроенный и тест-контроль работоспособности каналов с выдачей сигнализации об исправности и отказах.

По типу используемых элементов САУ подразделяются на три группы:

· Аналоговые электронные;

· Цифровые;

· Струйные.

Аналоговые САУ построены на транзисторах и усилителях (50-е юлы) и на микросхемах (60-е годы).

Цифровые САУ строятся на базе универсальных или специализированных бортовых ЦВМ.

Основными факторами, стимулирующими разработку цифровых САУ, являются:

- высокая гибкость

Цифровые САУ допускают внешние изменения и переделки программы, как на стадии разработки, так и после установки на самолет. Кроме того, они обладают лучшими возможностями для адаптации к самолетам различных типов и реализации сложных законов управлении;

- повышение требований к надежности САУ

Цифровые элементы по принципу действия надежнее и проще поддаются резервированию, чем аналоговые. Кроме того, они не требовательны в эксплуатации и настройке;

- объединение бортового оборудования в комплексы на базе БЦВМ; - простота построения систем встроенного контроля и возможность самодиагностики. Отказы САУ могут быть легко обнаружены и проанализированы;

- простота реализации логических операций;

Струйные САУ строятся на использовании аналоговых или дискретных элементах струйной техники (пневматике).

Возможность использования струйной техники на борту самолета облегчается тем, что, во-первых, здесь нет недостатка в гидравлических потоках, необходимых для работы струйных элементов (бортовые гидросистемы, топливо, масло, отработанные газы, пневмосистемы), во-вторых, струйная техника обладает достоинствами.

К ним относятся:

ѕ высокая надежность, обусловленная отсутствием подвижных частей;

ѕ широкий диапазон рабочих температур (до 2000 С);

ѕ нечувствительность к электромагнитным излучениям, интенсивной радиации, ударным нагрузкам и вибрации;

ѕ низкая стоимость, обусловленная простотой изготовления;

ѕ отсутствие электромагнитных и механических помех для соединений бортовой аппаратуры.

Режим «Полет по заданной траектории»

При установке переключателя «Управл. от ИНС - Управл. от УВК» в положение «Упр. от УВК» управляющий вычислительный комплекс УВК (КП1Д-76) рассчитывает траекторию полета и вырабатывает сигнал заданного крена _зад (как сумма сигналов z и z) и сигнал бокового отклонения от заданной траектории (Z). Сигналы z и _зад поступают в САУ через блок связи БС-61-01. Сигнал Я проходит предварительное усиление в магнитном усилителе блока связи и поступает в БСДТ. Из блока БСДТ сигнал Я поступает на КПП для индикации блоков отклонения при полете по маршруту и в режиме «ЗК».

Сигнал _зад поступает на магнитный усилитель блока БСДТ, где предварительно усиливается, а затем передается в агрегат управления на вход следующей систем МУКР через усилитель У1. Далее сигнал преобразуется и усиливается, так же как в режиме «Курсовая стабилизация». Отклоняются элероны и самолет входит в крен в сторону заданной траектории. Крен самолета будет увеличиваться до тех пор, пока _зад не с компенсируется сигналом , поступающим от ЦГВ, при этом самолет войдет в координированный разворот в сторону заданной траектории с углом крена не более 20+3. При приближении к заданной траектории сигнал Z в УВК начинает уменьшаться, а Z - расти, причем знаки у них будут равными, сигнал _зад будет также уменьшаться.

Рис.1 - Блок-схема канала крена в режиме полета по заданной траектории

Когда в УВК Z = Z т.е. _зад = 0 самолет выходит и крен и приближается к заданной траектории в прямолинейно полете. В дальнейшем Z становится больше, че Z, сигнал _зад меняет свой знак и самолёт входи в противоположный крен; этиv обеспечивается плавное вписывание самолета на заданную траекторию. Когда самолет возвратится заданную траекторию, сигнал _зад будет равен нулю и автопилот выведет самолет в прямолинейный полет.

Инерциальные системы (ИС1 и ИС2) рассчитывают траекторию полета и вырабатывают сигналы бокового отклонения самолета от траектории (Z) и скорости отклонения (Z).

Эти сигналы поступают в блок связи БС-61-01 и, в зависимости от положения выключателя «ИНС1-ИНС2» сигналы Z и Z ИС1 или ИС2 поступают на выдачи в САУ.

Эти сигналы поступают в САУ через блоки связи БС-61 при установке переключателя «Управл. от ИНС-Управл. от УВК» в положение «Управл. от ИНС». Для индикации бокового отклонения от ЛЗП сигнал поступает также на стрелки положения курса приборов КПП летчиков. Далее сигналы преобразуются и усиливаются так же, как сигналы УВК.

Рис. 2 - Выход самолета на заданную траекторию

Режим «Кратчайшее расстояние»

В данном режиме совершается полет по заданному путевому углу, вычисленному КП1-76.

Процессы, происходящие при этом в блоках автопилота, и эволюции самолета такие же, как в режиме «Управление» от рукояток «Курс». Только вместо заданного курса Ш_зад, устанавливаемого вручную летчиком или штурманом, на вход НПП подается значение путевого угла, вычисляемого КП1-76.

Рис.3 - Блок-схема канала крена в режиме произвольного направления.

Режим «Коробочка»

Режим необходим для выполнения пред посадочного маневра перед заходом на посадку, он обеспечивает автоматическое выполнение стандартной коробочки (левой или правой).

Режим включается в начале первого разворота, при этом КУР приводной станции, индицируемой НПП, равен 180. От НПП в блок связи подается командный сигнал «I разворот», по которому переключаются выходные обмотки сельсина НПП и на его выходе вырабатывается сигнал, отличиющийся от предыдущего на 90. Этот сигнал подается на БС, где суммируется с сигналом УС, поступающим от ДИСС-013-С2, а затем усиливается и преобразуется в БСДТ и агрегате управления так же, как в режиме управления от ручки «Курс», и подается на элероны. Самолет выполняет первый разворот на 90. Когда КУР станет равным 240 для левой коробочки или 120 для правой, от НПП в блок связи поступает сигнал «2 разворот», по которому происходит второе переключение обмоток сельсина НПП, приводящее ко второму развороту самолета. Самолет идет параллельно ВПП с курсом, обратным посадочному.

Так же выполняется третий разворот, когда КУР станет равным 240 для левой коробочки или 120 для правой.

Рис.4 - Блок-схема канала крена в режиме «коробочка»

Четвертый разворот осуществляется при КУР, равным 285 для левой и 75 для правой коробочки. Режим «Коробочка» выключается автоматически в начале четвертого поворота.

Рис.5 - Построение автопилотом левой коробочки в режиме «Коробочка»

Режим «Заход на посадку»

Режим «Заход на посадку» выполняется для выхода, на ось ВПП с последующим снижением до высоты 60м по траектории, задаваемой курсо-глиссадными маяками. Он может быть включен автоматически или вручную по сигналу «Готовность РТС» при входе в зону действия курсового маяка.

Автоматическое включение «Выход на ВПП». При этом от КП1-76 на НПП поступает сигнал Ш_зад, равный курсу посадки. На выходе НПП вырабатывается управляющий сигнал ?Ш=Ш_зад -Ш (Ш - текущий курс самолета, поступающий на НПП от ТКС-П).

Для ручного включения режима необходимо ручкой «Курс» установить заданный курс посадки, переключатель режимов перевезти в положение «Заход» и нажать кнопку «Гориз» в момент начала четвертого разварота. Если до захода на посадку выполняется режим «Коробочка», то эти операции должны быть выполнены перед выполнением «Коробочка». Сигнал Шзад от ручки «Курс» подается на НПП, на выходе которого вырабатывается ?Ш, аналогичный ?Ш при автоматическом включении режима. Этот сигнал поступает в БСДТ, где усиливается, преобразуется и проходит через зону нечувствительности, которая задерживает сигналы ?Ш, меньше 20.

Рис.6 - Блок-схема канала крена в режим захода на посадку

В режиме захода на посадку, кроме ?Ш, на вход БСДТ поступает сигнал е_к от РТС посадки (Курс МП-70 или РСБН-7с). Сигнал е_к пропорционален отклонению самолета от оси ВПП в линейной части зоны курсового маяка. Вне этой зоны он имеет постоянную максимально возможную величину. В БСДТ сигнал усиливается МУ. В дифференцирующей цепи вырабатывается сигнал е_к, пропорциональный скорости отклонения самолета от оси ВПП (е_к вырабатывается только в линейной части зоны курсового маяка). Сигналы е_к, е_к и ?Ш >20 суммируются и усиливаются в МУ2. Суммарный сигнал _зад направляется в агрегат управления.

В агрегате управления осуществляется усиление и преобразование сигнала _зад, а также сигналов от ЦГВ-1 ОП, от БДГ и сигналов обратной связи , аналогично описанному в режиме «Курсовая стабилизация». При выпуске закрылков на 43 в цепь обратной связи включается изодром.

Самолет заходит на посадку следующим образом: в начале четвертого разварота сигнал _зад определяется сигналом ?Ш, так как в этот момент е_к значительно меньше ?. Под действием сигнала _зад самолет входит в координированный разворот в сторону ВПП. В процессе разворота сигнал _зад уменьшается и становится соизмеренным с е_к. Так как сигналы ?Ш и е_к имеют противоположные знаки, сигнал _зад уменьшается и самолет постепенно выходит из крена. Когда ?Ш= е_к, тогда _зад =0, самолет переходит в прямолинейный полет с постоянным значением ?Ш=25-30, которое определяется максимальным значением е_к.

При входе самолета в линейную часть зоны курсового маяка е_к уменьшается. При этом сигнал ?Ш вновь становится больше текущего значения е_к и самолет снова входит в координированный разворот в сторону ВПП. Вследствие уменьшения сигнала е_к в БСДТ вырабатывается сигнал е_к, который способствует выполнение разворота и в дальнейшем стабилизирует движение самолета вдоль оси ВПП. Когда сигнал ?Ш станет меньше 20, он не будет пропущен зоной нечувствительности БСДТ и исключится из управления. Дальнейшее управление осуществляется по сигналам е_к и е_к, под действием которых автопилот удерживает самолет вдоль оси ВПП.

Рис. 7 - Выход самолета на осевую линию ВПП

управление самолет полет бортовой

Литература

1) Инструкция по эксплуатации АБСУ-154-2. Книга 4.

2) Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию АБСУ-154-2. Книга 1.

3) Коновалов С.Ф. Гироскопические системы ч. III М., «Высшая школа», 1980. стр. 54-58.

4) Инструкция по технической эксплуатации самолета Ил-76ТД

5) Воробьев В.Г. «Системы автоматического управлением полета ЛА». Часть 1, Киев, 1975г.

6) Байбородин Ю.В. «Бортовые системы управления полетом», М. Транспорт, 1975 г.

Размещено на Allbest.ru