Требование к распределению частот и относительных коэффициентов демпфирования изолированных форм движения

Рассмотрим структурную схему управления траекторного движения самолета:

Рис. Структурнаясхема управления продольным траекторным движением самолета

Процедура выбора требований к частотам изолированных модальных форм движения определяется:

1. Ядром системы и основой для выбора частоты являются характеристики управления угловыми движениями по углу атаки, углу скольжения и по углу крена, т.к. это движение обеспечивает безопасную ориентацию относительно воздушного потока связанной системы координат относительно набегающего потока и местной вертикали.

2. Угловое движение самолета является коротко-периодичным и описывается уравнением движения по отклонению углов атаки, скольжения и крена или уравнением невозмущенного движения по нормальной или боковой перегрузке.

При выборе частот коротко-периодичного движения по 3-м каналам управления используется:

1. На всей области возможных режимов полета определяются частоты коротко-периодичного движения и выбирается максимальное значение = 1.05 , вычисляется требуемое значение.

2. На пилотажных стендах с участием летчиков определяется область желаемых значений частот и коэффициентов относительного демпфирования для рассматриваемого самолета.

На области желаемых пилотажных характеристик[ , ] уточняется желаемое значение частоты коротко-периодичного движения для настройки автоматики.

3. Из условий конкурентоспособности может быть выбрана частота для превышения показателей конкурирующих самолетов.

4. Выбирается желаемое значения коэффициента относительного демпфирования

Система улучшения устойчивости и управляемости самолета включает автомат устойчивости с обратной связью по перегрузке (нормальной/боковой) и автомат демпфирования (тангажа, крена, рыскания) с обратными связями по угловым скоростям в целях обеспечения желаемых пилотажных характеристик самолета, относительно коэффициентов демпфирования, постоянных на всех режимах полета.

Требования к характеристикам привода определяются:

1. Из условий наложения формы движения привода на коротко-периодичное движение самолета. Частота выбирается на порядок больше с округлением в большую сторону для существующих вариантах приводов. 10

2. Определяются максимальные возможности по созданию привода с максимальной частотой на современном этапе развития техники.

3. При росте ровня требований к частоте привода возможны компромиссное решение: если частота привода больше частоты коротко-периодичного движения более чем в 2-3 раза.

Обоснование требований к частоте длинно-периодичного движения для системы управления траекторией

При разработке систем управления траекторией и угловым движением самолета используется разделение на коротко- и длинно-периодичное движение с использованием метода замороженныхкоэффициентов.

Применяется допущение, что за малое время перемещения по траектории переходное движение по угловым координатам завершается, и самолет сбалансирован по моментам в каждый момент времени. Метод замороженныхкоэффициентов предполагает, что за время перемещения по траекториям изменение числа Маха и скоростного напора не влияет на динамические свойства самолета в угловом движении.

Для разделения движений на длинно-периодичное и коротко-периодичное движение, желаемые частоты в длинно-периодичном должны бытьв 10 либо в 100 раз меньше, чем максимальная частота коротко-периодичного движения. Для высокоманевренных самолетов и ЛА допустимо значение частоты длинно-периодичного движения в 3 раза меньше, чем частота коротко-периодичного движения.

При синтезе обратимых связей учитывается ограничение на отклонение органов управления, которые составляют:

1. По угловым координатам допустим максимальный коэффициент усиления для маневренных самолетов – 5, для неманевренных – 3.

2. Коэффициенты усиления по угловым скоростям тангажа, крена и рыскания не должны превышать 3 либо 5 в зависимости от типа ЛА.

3. Коэффициенты усиления по перегрузке не должны превышать 1.

На современных гражданских самолетах превышение ограниченной области линейного управления приводит к отключению автоматической системой управления траекторией и режим автоматического управления (normal) меняется на режим полуавтоматического управлений (alternative).