Файл: Липчин Ц.Н. Надежность самолетных навигационно-вычислительных устройств.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.07.2024
Просмотров: 128
Скачиваний: 0
ц . H . л и п ч и н , л . ц . л и п ч и н
НАДЕЖНОСТЬ
САМОЛЕТНЫХ НАВИГАЦИОННОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Под ред. канд. техн. наук А. Н. ЛУКИЧЕВА
« М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е »
Лбі
УДК 629.78.017.1.054.002
Липчин |
Ц. H., Липчин Л. Ц. Надежность самолет |
|||
ных навигационно-вычислнтельных |
устройств. M., «Ма |
|||
шиностроение», 1973, 196 с. |
|
|
||
В книге излагаются основные проблемы |
повышения |
|||
надежности |
навигационных комплексов и |
навигацион |
||
ных вычислительных |
устройств самолетов. |
Рассматри |
||
вается надежность |
навигационного |
вычислителя в об |
щей системе навигационного комплекса; приводится ме тодика расчета надежности навигационного комплекса и навигационного вычислителя.
Большое внимание в книге уделено основным направ лениям повышения надежности навигационных вычисли телей в условиях серийного производства и эксплуата ции, инженерным методам расчета надежности сложных систем, решению оптимальных задач надежности, мето дике определения экономической эффективности повы шения надежности.
Книга рассчитана на широкий круг инженеров, зани мающихся проектированием и эксплуатацией навигаци онной аппаратуры. Она также будет полезна студентам +глиііииаН!1а1ѵі"в%ов.
51. Список лит. 57 назв.
эк з е м п л я р
ЧѴ ТдЛЬНвГО ЗАЛА
Рецензент канд. техн. наук А. В. Фомин
316-9 „ 038(01)-73-9—73
©Издательство „Машиностроение", 1973г.
П Р Е Д И С Л О В ИЕ
Современные самолеты оснащены комплексом нави гационного оборудования, надежность которого во мно
гом определяет |
успешное |
выполнение |
полета в самых |
||||
разнообразных |
условиях. |
Эффективность авиацион |
|||||
ной техники неразрывно |
связана |
с |
обеспечением |
ее |
|||
надежности. Усложнение |
навигационных систем и |
уст |
|||||
ройств, обусловленное |
значительным |
расширением |
кру |
||||
га решаемых задач и |
повышением |
ответственности |
за |
выполняемые ими функции, делает проблему надежно сти таких систем особенно важной.
Несмотря на то что за последние годы достигнуты значительные успехи в обеспечении надежности сложных навигационных систем, требования к повышению надеж ности таких систем постоянно возрастают.
К достижению высокой надежности систем необходи мо стремиться на всех этапах разработки, вкЛюяая со вершенствование аппаратуры в ходе . производства.
Вследствие'различных доработок аппаратуры на эта пах конструирования стоимость ее остается высокой. В снижении стоимости и обеспечении надежности аппа ратуры важную роль играют расчеты надежности, про водимые на различных этапах проектирования.
Выпускаемая в настоящее время аппаратура чрезвы чайно разнообразна, в связи с чем возникает необходи мость в литературе, где обобщались бы данные по на дежности, характерные для определенных видов аппара туры.
Настоящая книга посвящена главным образом проб леме надежности навигационных вычислителей (HB) и будет полезна специалистам, занимающимся проектиро ванием, изготовлением и эксплуатацией таких устройств.
3
Главы 1, 6 и 7 написаны инж. Л. Ц. Липчиным; гла вы 2, 3 и 5 — Ц. Н. Липчиным. Глава IV написана авто рами совместно с кандидатами техн. наук А. С. Кругловым, Э. В. Минько и В. А. Позом.
Раздел 1.3 написан канд. техн. наук Я. Ю. Ребо. Авторы выражают благодарность канд. техн. наук
О. А. Артюховскому и инж. С. Д. Абезгаузу за ценные советы и Ф. М. Генкиной за большую помощь при оформлении и подготовке рукописи.
Авторы глубоко признательны канд. техн. наук А. В. Фомину за ценные замечания и рекомендации, сде ланные при рецензировании рукописи.
Замечания и предложения по содержанию работы просим присылать по адресу: Москва, Б-78, 1-й Басман ный пер., д. 3, изд-во «Машиностроение»
Г л а в а I НАДЕЖНОСТЬ НАВИГАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Основные |
обозначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Индикатор |
РЛС — индикатор |
радиолокационной |
станции. |
|
|
||||||||
|
ПИНО—проекционный |
|
индикатор |
навигационной |
обста |
||||||||
|
|
|
новки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НПП — навигационно-пилотажные |
приборы. |
|
|
||||||||
|
КПП |
—командно-пилотажный прибор. |
|
|
|
|
|||||||
Указатель |
W, |
п—указатель |
путевой |
скорости и угла |
сноса. |
|
|
||||||
|
|
АРК— автоматический |
радиокомпас. |
|
|
|
|
||||||
|
|
РСБН—радиотехническая |
система |
ближайшей навига |
|||||||||
|
|
|
ции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЛС—радиолокационная |
станция. |
|
|
|
|
||||||
|
|
ИСН — инерциальная система навигации. |
|
|
|
||||||||
|
|
HB—навигационный |
вычислитель. |
|
|
|
|
||||||
|
БЦВМ—бортовая цифровая вычислительная машина. |
||||||||||||
|
|
ДИСС — доплеровский |
измеритель |
путевой |
скорости |
и |
|||||||
|
|
|
угла |
сноса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АУАСП—автомат углов атаки, скольжения и перегрузок. |
||||||||||||
|
|
СВС—система воздушных сигналов. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
АБСУ— автоматическая |
бортовая |
система |
управления. |
||||||||
|
|
X, |
У— ортодромические |
координаты |
самолета. |
|
|
||||||
|
|
хс, |
ус — координаты |
самолета. |
|
|
|
|
|
||||
Н0, |
|
*о, |
Уо—начальные |
координаты самолета. |
|
|
|
||||||
# т , # „ — начальная, |
текущая заданная |
и конечная |
высо |
||||||||||
|
|
|
та самолета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
W— путевая скорость. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
w H , |
WS — вертикальная |
|
и горизонтальная |
составляющие |
||||||||
|
|
So, |
путевой скорости. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
S T — начальная и |
текущая дальность до точки |
сни |
|||||||||
|
|
|
жения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, В—направление |
на север и восток, |
|
|
|
|||||||
|
|
|
rib— угол |
карты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V—курс |
самолета. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
п.— угол |
сноса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПУ—путевой |
угол. |
|
их, |
Чу — составляющие скорости ветра. |
||
Fi, F2, |
Fx—доплеровскйе |
сдвиги частот. |
|
|
К— угол доворота. |
||
Хрс, |
Д—дальность |
по ППМ. |
|
Урс—ортодромические координаты радиосредства-. |
|||
|
Ar,о — азимут |
радиосредства. |
|
|
PC—радиосредства |
коррекции. |
|
|
Ф—угол визирования. |
б '
PO— радиолокационный ориентир.
|
Л'РСЪ |
Yvn |
— координаты |
PO. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
"л— курсовой угол |
ориентира. |
|
|
|
|
|
|
||||||
цалл, |
Ѵзад, |
|
|
Q —дальность до ориентира. |
|
|
|
|
|
и сек |
||||||
«с.г — управляющие |
сигналы |
по тангажу, крену |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
тору газа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФІ |
С) — условная |
точностная • эффективность. |
|
||||||||||||
|
|
|
Rt |
— техническая |
эффективность ^-го состояния нави |
|||||||||||
|
Rj(Hti) |
|
гационного комплекса НК. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
— техническая |
эффективность |
нулевого |
состояния |
||||||||||||
|
|
|
|
|
(Но). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ht—г'-е состояние |
НК. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
k — количество систем НК. |
|
и |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Ра,ь |
— вероятность |
состояния |
а |
Ь. |
|
|
|
конт |
||||||
|
|
Рс.н—вероятность |
|
безотказной |
работы |
системы |
||||||||||
|
|
|
|
|
роля (CK). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рк—вероятность |
безотказной |
работы |
контролируе |
||||||||||
|
|
|
|
|
мых элементов системы. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Рн.к—вероятность безотказной работы неконтролируе |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
мых элементов системы. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Ра—вероятность |
|
исправного |
состояния |
системы. |
|||||||||
|
|
|
Рр —вероятность |
безотказной |
работы |
резервирован |
||||||||||
хггм' |
|
|
|
|
ной системы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ п п м - |
ортодромические |
координаты |
промежуточного |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
пункта маршрута |
(ППМ). |
|
|
|
|
|
|
||||
|
S, |
Z — прямоугольные |
координаты |
относительно |
зем |
|||||||||||
|
|
|
|
|
ной линии пути |
(ЗЛП) . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
•Snp, 2пп — преобразование |
координат. |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Ліі)— угол разворота. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
MC — место самолета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
X — ортодромический |
пеленг |
самолета. |
|
|
|
||||||||
|
Отек — текущий угол |
атаки. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Икр — критический угол атаки. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
V—истинная |
воздушная скорость. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
M |
— число М. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Но, |
На, — относительная |
и |
абсолютная |
высота |
полета. |
||||||||||
|
КУР — курсовой угол |
радиостанции. |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
і|5р — гироскопический |
курс, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
•фи, |
ij>M — истинный |
и |
магнитный |
курс. |
|
|
|
|
|||||||
X, L, хС ч, |
і-сч—считанные |
и |
фактические |
значения |
курсового |
|||||||||||
|
|
|
|
|
угла и дальности |
ориентира |
|
|
|
|
|
|||||
^пл, |
f H |
— прямоугольные |
координаты |
самолета относи |
||||||||||||
|
|
|
|
|
тельно проекционной ленты. |
|
|
|
|
|
||||||
|
ЗПУ — заданный путевой угол. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
ег , |
|
8іі — угловые положения самолета |
относительно |
кур- |
|||||||||||
|
|
àг, |
|
со-глиссадной |
линии, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
ов, |
— углы отклонения |
рулей |
высоты |
и |
элеронов. |
||||||||||
|
р^, |
|
Ръ— |
инерциальные |
скорости |
в |
осях |
платформы. |
||||||||
|
Ар, |
L p |
— азимут и дальность до маяка |
РСБН . |
|
|
||||||||||
|
|
р" — показатель отказов CK I рода. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
рь — показатель отказов CK |
I I |
рода, |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
ш — время налета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
7"н.к —средняя наработка на один |
отказ. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
q — глубина контроля. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
qv — глубина контроля комплекса. |
|
|
|
|
|
1.1.СТРУКТУРА НАВИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
Внастоящее время в науку и технику широко вошло понятие «большие системы». Наиболее существенными чертами больших систем принято считать (11, 20]:
— общую задачу и единую цель функционирования для всей системы;
— большое количество взаимодействующих элемен тов, составляющих систему;
—возможность расчленения системы на группы на иболее тесно взаимодействующих элементов подсистемы, имеющие специальное назначение и цель функциониро вания;
—сложную структуру связей подсистем, предусмат ривающую сочетание централизованного управления с автономностью подсистем;
—сложность поведения системы, связанную со слу чайным характером внешних воздействий и большим ко личеством обратных связей;
—.централизацию и высокую степень автоматизации управления в системе;
— устойчивость по отношению к внешним и внутрен ним помехам;
— надежность в целом системы, построенной из отно сительно ненадежных элементов.
Примером большой системы в авиаприборостроении является навигационный комплекс (НК), состоящий из ряда датчиков навигационной информации и бортового навигационного вычислителя. Датчики навигационной информации НК работают на различных физических принципах и выдают сигналы, характеризующие отдель ные параметры поступательного и углового движений самолета. Процесс навигации сводится к оптимальной обработке сигналов навигационных измерителей с целью
необходимой |
их оценки, взаимного контроля датчиков |
НК и выдачи |
сигналов для управления самолетом. Эту |
обработку и обобщение выполняет навигационный вычис литель (HB), объединяющий при помощи коммутирую щих элементов и линий связи отдельные устройства в навигационный комплекс. Каждый датчик НК дает наи более точную и надежную информацию только в опреде ленных условиях. Комплексное использование навига ционных устройств позволяет осуществлять взаимную коррекцию погрешностей, своевременно обнаруживать отказы отдельных систем и информировать об этом эки-
7
паж, обеспечивать непрерывную выдачу информации. Взаимодействие между навигационными устройствами устанавливается таким образом; чтобы непрерывно работающие устройства (в том числе и вычислитель) вы полняли роль «памяти» комплексной системы, а дискрет но работающие системы — роль корректоров, устраняю щих накопленные погрешности. Благодаря автоматиза ции всех процессов измерения и обработки информации навигационные комплексы обладают высокой точностью и надежностью работы, упрощают функции экипажа при работе с аппаратурой, обеспечивают качественный пред стартовый и полетный контроль работоспособности дат чиков НК-
Большие системы, осуществляющие управление объ ектами в технике и промышленности, имеют структуру, которую можно представить состоящей из нескольких взаимодействующих подсистем; при этом основными под системами являются: источники информации; линии пе редачи данных; блок принятия решений и формирования
команд управления; объекты управления. |
|
|
|
|||
Отмеченные взаимодействующие |
подсистемы приве |
|||||
дены |
в схеме навигационного |
комплекса |
і[27] (рис. |
1.1). |
||
Центральным устройством, |
определяющим |
всю |
спе |
|||
цифику управляющей системы, |
как |
правило, |
является |
|||
блок |
принятия решений, роль |
которого |
в НК |
выпол |
||
няет |
HB. |
|
|
|
|
|
В состав навигационного комплекса входит HB, обра батывающий показания датчиков всего оборудования и выдающий сигналы для автоматического управления са
молетом, информацию на |
индикаторные прибору и т. д. |
В комплекс входят также следующие источники ин |
|
формации. |
|
Инерциальная система |
навигации (ИСН), выдающая |
в HB сведения об инерциальной скорости, гироскопичес ком курсе, углах крена и тангажа. Информация об угло вом положении самолета поступает также с ИСН в ав томатическую бортовую систему управления (АБСУ) и на командно-пилотажные приборы (КПП) директорного типа.
Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса (ДИСС), посылающий импульсы частот, пропор циональных проекциям путевой скорости на направления лучей антенн. Эти импульсы поступают в БЦВМ. Кроме того, ДИСС используется как автономный датчик путе-
8