Принципы построения комплексной САУ полетом ЛА

Рассмотренная выше схема трехконтурного управления определяет особенности построения комплекса бортовых систем управления как иерархической трехуровневой структуры, в которой можно выделить две типовые группы:

1.) система ручного управления (СРУ) – совокупность всех устройств, связанных с улучшением пилотажных и летных характеристик ЛА;

2.) пилотажно-навигационный комплекс (ПНК) – совокупность автоматических устройств, измерителей и приборов, с помощью которых на борту создается информационная модель, решаются задачи стабилизации и управления траекторией; он служит для разгрузки летчика и повышает эффективность использования ЛА. На рисунке приведена схема комплекса САУ ЛА.

 

Приняты обозначения:

ИПНО – индикация пилотажно-навигационной обстановки,

КП – командный (директорный) прибор,

НК – навигационный комплекс,

СТУ – система траекторного управления,

СС – система стабилизации,

ОУ – органы управления,

ПП – параметры полета.

Составсистем автоматики и решаемые ими задачи определяются назначением, схемой, режимами и т. д. для каждого конкретного ЛА.

Основные задачи, решаемые комплексом современных САУ:

1.) система ручного управления:

- улучшение характеристик устойчивости и управляемости,

- повышение летных и маневренных свойств,

- ограничение предельных режимов,

- повышение комфорта при полете в турбулентной атмосфере;

2.) пилотажно-навигационный комплекс:

- стабилизация режима полета,

- приведение в горизонтальный полет,

- управление по программе, автоматизация взлета и посадки,

- определение навигационных параметров и их индикация летчику;

3.) система контроля:

- контроль режимов полета,

- контроль приборов и оборудования,

- включение-отключение подсистем,

- регистрация параметров в аварийных ситуациях.

Выделим характерные особенности построения комплексной САУ полетом ЛА:

1.) системное построение с выделением функционально законченных подсистем;

2.) четко выраженная иерархическая структура, определяющая порядок подчинения и связей между подсистемами;

3.) избыточность информации в результате высокой насыщенности измерительными средствами с различными физическими принципами;

4.) функциональная избыточность за счет применения систем различного уровня сложности и точности, а также полуавтоматического пилотирования по командным приборам;

5.) многоканальноеуправления отдельными режимами.

Комплекс систем автоматики строится по иерархическому принципу и может быть разделен на три уровня:

I – улучшение пилотажных характеристик,

II – стабилизация параметров движения,

III- целенаправленное управление траекторией.

На рисунке приведена структурная схема комплекса. Как видно из схемы, с увеличением сложности решаемой задачи возрастаетчисло систем, включенных в процесс управления. Здесь системы нижестоящего уровня подчиняются командам вышестоящего. Высшим звеном иерархии является пилот. Ему подчиняются системы уровня III при автоматическом управлении полетом. Он определяет логику включения и задает режимы систем стабилизации уровня II, осуществляет контроль, управляет ЛА по приборам.

Информация между системами комплекса передается с помощью электрических сигналов. Группа приводов преобразует электрические сигналы в механические перемещения органов управления. Летчик вмешивается в работу САУ с помощью задающих устройств, преобразующих механические воздействия в электрические сигналы.

Наряду с разделением по уровням («по вертикали»), системы разделяются по принадлежности к определенному каналу управления, например, каналу руля высоты, элеронов,руля направления, двигателя («по горизонтали»). Каждый канал при этом представляет собой самостоятельную систему. При этом структура и параметры входящих в систему контуров автоматики определяются аэродинамической компоновкой ЛА. Контур управления траекторией определяется решаемой целевой задачей.

 

На рисунке приняты обозначения:

НК – навигационный комплекс,

СТУ – система траекторного управления,

АВП – автоматика взлета и посадки,

АСП – автоматика стабилизации перегрузок,

АСУ - автоматика стабилизации углов,

АСВС - автоматика стабилизации высоты и скорости,

ЗУ – задающие устройства,

АТ – автомат тяги (стабилизация скорости),

СП – сервоприводы,

СУПХ – система улучшения пилотажных характеристик,

МСП – медленные сервоприводы (для плавного перехода от автоматического управления к ручному),

ПД – привод дросселя,

ОМ – органы механизации,

РП – рулевые приводы,

ОУ – органы управления,

РУ – рычаги управления,

РУД – рычаг управления двигателем,

Д – двигатель.

Для современных комплексов САУ характерна функциональная избыточность, заключающаяся в том, что управление ЛА может осуществляться несколькими способами. Обозначим четыре таких способа.

1. Автоматическое управление траекторией. Все общие режимы полета, за исключением взлета и посадки, программируются в вычислителе навигационного комплекса. Система управления траекторией вырабатывает команды в системы уровня II в виде заданных значений углов тангажа, крена, курса (или перегрузок) и заданного режима работы двигателя. Режимы взлета и посадки управляются автоматически. Летчик выполняет функции включения тех или иных систем и общего контроля за ходом выполнения операции.

2. Управление траекторным движением по командному прибору. В этом режиме летчик управляет ЛА вручную, воздействуя на рычаги управления и сектор газа. Стратегия траекторного движения вырабатывается на уровне III. Однако заданную угловую ориентацию ЛА теперь осуществляет уже летчик, а не автоматы стабилизации. В задачу летчика входит обнуление сигналов рассогласования с помощью рычагов управления.

3. Автоматическая стабилизация параметров движения. Стратегия управления траекторией ЛА вырабатывается летчиком. Он вызывает тот или иной режим стабилизации по приборам системы индикации и осуществляет его с помощью задающих устройств. Автоматика действует на уровнях I и II. Здесь имеет место «совмещенное управление» (ручное + автоматическое).

4. Полуавтоматическое управление по пилотажно-навигационным приборам или земным ориентирам. Летчик самостоятельно управляет полетом ЛА. Вклад автоматики минимален и она лишь улучшает пилотажные характеристики ЛА (системы уровня I).