Задачи и средства управления полетом

Лекция 2

Введение

Системы автоматического управления занимают важное место при создании современных летательных аппаратов (ЛА) различных классов и назначений. Без них невозможно эффективное использование авиации, крылатых и баллистических ракет, беспилотных воздушных и космических ЛА.

Целенаправленное движение ЛА в пространстве обеспечивается правильной организацией процесса управления в замкнутой системе «пилот – САУ – ЛА».

Практически до конца 1930-х годов управление самолетом на всех этапах полета выполнялось летчиком вручную в основном по визуальным ориентирам и с использованием информации от небольшого числа проборов, установленных на борту (сначала указателей высоты, воздушной скорости, затем авиагоризонта, указателя курса и др.). Естественно, что круг задач пилотирования был весьма ограниченным, а точность – невысокой.

При проектировании САУ следует уделять внимание вопросам рационального сочетания ручного, полуавтоматического и автоматического управления, а также вопросам комплексирования, обеспечения экономичности, надежности и безопасности полета.

В 1950-х годах автопилот становится неотъемлемой частью каждого самолета. Функции автопилота расширяются: появляются режимы стабилизации высоты и скорости, координированного виража и других программных маневров. Летчик во время полета по заданному маршруту мог пилотировать самолет вручную или с помощью автопилота, поэтому требования к первым автопилотам по надежности не были очень высокими.

Однако в дальнейшем на бортовую автоматику стали возлагать функции управления, трудно выполнимые для летчика. К ним относится посадка самолета при ограниченной видимости или при отсутствиипрямой видимости аэродрома.

Дальнейшее развитие САУ самолетом идет по линии автоматизациицеленаправленного управления траекторией движения на всех этапах полета. Это стало возможным благодаря прогрессу в развитии измерительных средств, определяющих местоположение и скорость самолета. Важной вехой явилось создание радиосредств посадки, измерения высоты, а также появление инерциальной навигационной системы, дающей полную информацию о траектории движения (местоположении и скорости самолета). Существенно расширились возможности автоматизации управления полетом с появлением бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ).

Появление в конце 1940-х годов реактивной авиации, рост скоростей полета и преодоление звукового барьера обусловили переход на бустерное управление рулями самолета. Система бустерного управления явилась основой дальнейшей автоматизации ручного управления самолетом. Особенностью автоматизации ручного управления является то, что структура целиком определяется параметрами аэродинамической компоновки самолета, характеристиками его устойчивости и управляемости.

Принципиальное отличие работы автоматики в режимах ручного и автоматическогоуправления полетом заключается в том, что контур автоматики должен функционировать одновременно с летчиком: отклонение рулей обусловлено одновременно действиями летчика и контура автоматики. При этом контур не должен через сервопривод оказывать воздействие на летчика и мешать ему при управлении.

В настоящее время бурно развивается новый аспект в применении САУ самолетом. Он связан с возможностью улучшения летно-технических характеристик самолета. Внедрение активных подсистем позволяет улучшить летные данные самолета (уменьшение взлетного веса, улучшение балансировочной поляры, уменьшение нагрузок на крыло, фюзеляж и оперение, увеличение предельных маневренных характеристик, увеличение устойчивости, надежности и т. д.).

При создании САУ ЛА особое внимание следует уделять проблемам надежности и безотказности. В этом направлении можно выделить такие меры как развитие систем встроенного контроля, гибкая коммутация резервированных элементов и подсистем, обеспечение избыточной информацией о параметрах движения. В конечном счете автоматизацияуправления на всех этапах способствует повышению безопасностиполета, что особенно важно для пилотируемых летательных аппаратов.

[Вероятность отказов автоматики, приводящих к катастрофическим последствиям при посадке, не должна превышать ].