Упрощенная модель процесса палубной посадки представленная в дипломном проекте выполнена в системе Simulink вычислительной среды Matlab. Модель строилась при следующих допущениях:
- заход на палубную посадку выполняется при использовании автомата тяги () величина ошибки которого в модели задается датчиком случайных чисел;
- в модели рассмотрен только продольный канал, как наиболее критичный с точки зрения влияния на точностные характеристики палубной посадки;
- перемещения палубы из-за воздействия качки пренебрежимо малы (волнение моря до 4 баллов);
- принято, что корабль движется с постоянными курсом и скоростью (10 м/с);
- моноэрнотичность системы;
- заданный угол атаки(;
- летчик стремится выдерживать глиссаду по биссектрисе зеленого луча ОСП;
- сделано допущение об отсутствии управляющего воздействия летчика при движении самолета от точки пролета кормового среза до касания;
- интегрирование останавливается в момент прохождения заданной высоты пролета над кормовым срезом, вычисления точностных характеристик выполняются в аналитической форме, исходя из предположения о движении самолета над палубой от кормового среза до касания по прямолинейной траектории с углом тангажа в момент прохождения кормового среза, время движения по рассматриваемому участку не превышает 1 секунды.
|
|
Компьютерная модель процесса палубной посадки представляет собой замкнутую динамическую систему «летчик-самолет», в которой модели летчика и самолета представлены в виде передаточных функций.
Как правило, модель летчика представляется в виде передаточной функции
,,
где -коэффициент усиления летчика, -постоянная времени характеризующая уровень реакции летчика; -постоянная времени опережения летчика; -постоянная мышечно-нервного запаздывания летчика.
В модели передаточная функция летчика по тангажу задается при помощи аппроксимации Паде.
,
необходимость применения аппроксимации Паде была вызвана отсутствием в стандартной библиотеке передаточных функций блока задания передаточной функции .
В нижеприведенной модели приняты следующие значения постоянных времени летчика:
Модель самолета задавалась в форме передаточной функции по тангажу:
,
где ; ; ; [10]
Модель атмосферных возмущений действующих на самолет в процессе захода на палубу, задавалась в форме полигармонической функции, задающей псевдослучайный сигнал возмущений по тангажу.
,
где величины амплитуд и частот , , представленs в таблице 1
Таблица 1
i | ||||||||
0.2618 | 0.5236 | 0.7854 | 1.0472 | 1.3090 | 1.5708 | 2.0944 | 2.6180 | |
0.7708 | 0.8984 | 1.0783 | 1.2924 | 1.5301 | 1.7680 | 1.9196 | 1.3752 | |
i | - | |||||||
3.1416 | 3.9270 | 5.2360 | 6.2832 | 7.8540 | 10.472 | 15.708 | - | |
0.8553 | 0.4508 | 0.1955 | 0.1149 | 0.0597 | 0.0256 | 0.0077 | - |
Изменение псевдослучайного сигнала задавалось посредством варьирования начальных фаз составляющих гармоник сигнала случайным образом.
|
|
В модели на вход летчику подается заданное значение угла тангажа, вычисленное с учетом скорости хода корабля и заданных углов атаки и наклона траектории, на вход самолета вместе с сигналом летчика подается полигармонический сигнал, задающий атмосферные возмущения.
Основные формульные зависимости, использующиеся для определения точностных характеристик палубной посадки:
- поправка заданного угла наклона траектории от скорости движения корабля:
,
где - скорость полета; - заданный угол наклона траектории(), - скорость движения корабля;
- интегрирование останавливается в момент выполнения условия достижения высоты пролета над кормовым срезом:
,
где - заданный угол наклона траектории; -удаление ОСП от кормового среза; -высота ОСП над палубой; - поправка на расстояние между глазом летчика и центром масс по вертикали, для рассматриваемого угла тангажа
- высота полета отсчитывается от уровня моря:
;
- начальная высота выхода (начала снижения по сигналам ОСП) вычисляется по формуле:
,
где - начальное удаление обнаружения огней ОСП; -высота борта авианосца;
Так как передаточные функции описывают движение центра масс самолета, то для вычисления высоты полета по глиссаде задаваемой ОСП в расчет высоты полета введена поправка на расстояние между глазом летчика и центром масс по вертикали, для рассматриваемого угла тангажа.
-значение вертикальной скорости вычисляется по формуле:
;
- величина продольного отклонения от заданной точки касания гаком вычисляется по формуле:
,
где -вынос посадочного гака в выпушенном положении от центра масс;
- величина вертикального отклонения от заданной глиссады вычисляется по формуле:
,
где t -время интегрирования, - высота текущая, – высота, соответствующая биссектрисе зеленого луча ОСП в данный момент времени;