Файл: Системы автоматического и директорного управления самолетом..pdf

ЧИТАЛЫ ;ОГ;; .*

Системы автоматического и директорного управления са­ молетом. М., «Машиностроение», 1974, 232 с.

В книге рассматриваются методы анализа и расчета систем автоматического и директорного управления самолетом на за­ данной траектории полета. Изложены вопросы рационального распределения функций между летчиком и системой автомати­ ческого и директорного управления. В комплексе вопросов проектирования и расчета впервые дается систематическое из­ ложение методов обеспечения безопасности проектируемых систем управления' полетом.

Методы анализа и расчета представлены в простой форме, а их результаты подтверждаются практикой проектирования рассматриваемых систем.

Книга рассчитана на специалистов, занятых проектирова­ нием систем автоматического и директорного управления са­ молетом. Она может быть полезной студентам, аспирантам и преподавателям вузов соответствующих специальностей. Табл. 7, ил. 70, список лит. 17 назв.

Авторы книги: М и х а л е в И. А., О к о е м о в Б. Н., П а в ­ л и н а И. Г., Ч и к у л а е в М. С., К и с е л е в Ю. Ф.

Рецензент докт. техн. наук Г. Н. Толстоусов

31808-195 С 195-74

038(01)-74

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Большие скорости полета и требуемая высокая точность вы­ полнения траекторного движения самолета при решении ряда тактических и навигационных задач возможны только при ис­ пользовании средств автоматического и директорного управления. Прежде всего вся сложность самолетовождения по заданной траектории в условиях больших скоростей полета вызвана необ­ ходимостью восприятия летчиком множества параметров дви­ жения самолета, их контроля и принятия логического решения для выработки действий органами управления.

В ряде ответственных режимов полета, таких, например, как заход на посадку в сложных метеорологических условиях, при ограниченности времени на принятие решений может произойти изменение заданной траектории полета, потеря координации управления, что нередко приводит к летным происшествиям. По­ этому в последнее время особое внимание уделяется решению вопроса автоматической обработки информации о положении самолета относительно заданной траектории и выработки команд для летчика на визуальных командных приборах.

Чтобы освободить летчика от сложных умственных логиче­ ских операций по переработке текущей информации, поступаю­ щей с отдельных приборов, были созданы интегральные прибо­ ры-индикаторы, выполняющие конечную задачу выдачи инфор­ мации летчику. Однако это только одна сторона принципиального решения вопроса повышения эффективности самолетовож­ дения по заданной траектории. Важно осуществить опти­ мальным образом взаимное приспособление директорных при­ боров и летчика, т. е. учесть психофизиологические возможности летчика и сочетать их с соответствующими этим возможностям динамическими характеристиками директорной системы управ­ ления.

3

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

g — ускорение свободного падения в м/с2; Q— массовая плотность воздуха в кг/м3;

£>о — массовая плотность воздуха у земли (в стандартных атмо­ сферных условиях);

а— угол атаки в рад;

Р— угол скольжения в рад;

ф— угол рыскания (угол между проекцией продольной оси са­ молета на горизонтальную плоскость и некоторым направ­

лением на горизонтальной плоскости, принятым за началь­ ное) в рад.;

5 — площадь крыльев в м2;

1 — размах крыльев в м; Ьа — средняя аэродинамическая хорда (САХ) в м;

бв — угол отклонения руля высоты в рад.; 6н — угол отклонения руля направления в рад.;

бэ — угол отклонения элеронов (отсчитывается по правому эле­ рону) в рад.;

бзак — угол отклонения закрылков в рад.;

т•— угол отклонения триммера в рад.;

т— масса самолета в кг;

G — вес самолета в Н;

5

Глава I

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ЗВЕНЬЕВ КОНТУРА УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ

В общем смысле управление самолетом есть перевод с одного возможного для него режима полета на другой путем воздейст­ вия на параметры движения самолета, которое основано на по­ лучении, переработке и передаче информации. В построении про­ цесса управления можно выделить три основные операции [14]:

—выбор желаемого хода процесса (программа полета);

—контроль за ходом процесса;

—регулирование (стабилизация).

Процесс управления полетом самолета выполняется летчи­ ком; операция стабилизации может быть возложена на систему автоматического управления (САУ), и в этом случае одним из основных вопросов проектирования САУ является вопрос взаим­ ного приспособления летчика и САУ как звеньев единой ком­ плексной системы управления. При этом неправильно исходить из положения, что наиболее рациональная САУ та, которая пол­ ностью заменяет человека. Это часто приводит к нецелесообраз­ ному усложнению САУ. Поэтому выяснение потребной степени автоматизации процесса управления самолетом и оптимальное распределение функций между летчиком и САУ является карди­ нальным вопросом проектирования САУ. Принципиально в зави­ симости от степени автоматизации летчик может выполнять или все три операции процесса управления (самолет оснащен демп­ ферами или автоматами управления [14]), или функции задания программы полета и контроля (САУ полностью или частично стабилизирует движение самолета на различных режимах по­ лета), или в наиболее автоматизированном полете только функ­ ции задания программы полета. В первом случае летчик осуще­ ствляет ручное пилотирование самолета или системы самолет — автомат управления, во втором он на значительные промежутки времени может быть исключен из контура стабилизации и вы­ полняет в основном функции контроля режима полета самолета. Однако в любом случае летчик осуществляет оперативное управ­

8

ление, т. е. операции пуска, отключения, изменения режимов работы САУ и т. д.

Таким образом, при проектировании САУ в первую очередь определяют необходимую степень автоматизации двух основных операций процесса управления самолета — операции стабилиза­ ции параметров движения самолета и операции контроля пра­ вильности автоматического управления самолетом посредством САУ (часть операции контроля за ходом процесса управления). Потребная степень автоматизации этих операций во многом определяется сенсорно-мыслительной и сенсорно-двигательной деятельностью летчика.

1.1. НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ЧЕЛОВЕКОМ-ОПЕРАТОРОМ

При пилотировании самолета вручную летчик вынужден не­ прерывно задавать и выдерживать требуемый режим полета, целевым назначением которого является обеспечение перемеще­ ния самолета в пространстве по определенной траектории с за­ данными параметрами движения. Конкретные действия летчика по управлению самолетом связаны с приемом информации, при­ нятием решения и перемещением рычага управления и во мно­ гом определяются характеристиками пилотажно-навигационных

в условиях плохой видимости при отсутствии непосредственного наблюдения.

В общем комплексе технических средств самолетовождения РТС играют важную роль благодаря относительной независи­ мости их работы от метеоусловий, достаточно высокой стабиль­ ности пролегания задаваемых ими траекторий и точности изме­ рений отклонения самолета от них.

Управляя самолетом на заданной РТС траектории, летчик может судить о перемещении самолета только по показаниям пилотажно-навигационных приборов (ПНП), индицирующих отклонения самолета от заданных траекторий полета. Следова­ тельно, при .инструментальном пилотировании, когда приборы являются единственным источником информации, деятельность летчика связана не с самим движением самолета в простран­ стве, а его информационной моделью, т. е. с отображением пара­ метров этого движения, организованным по определенным пра­ вилам и выдаваемым с помощью ПНП. Сложность и полнота этой информационной модели ограничивается стремлением к све­ дению до необходимого минимума количества передаваемой

9