Диссертация (Динамика цифровых резервированных асинхронных многотактных систем управления магистральных самолетов)

2ОглавлениеВведение .......................................................................................................................... 5Глава 1 Общие тенденции построения дистанционных систем управлениясовременных самолетов транспортной категории.

Функции,алгоритмы, информационное обеспечение и структурное построениецифровых систем дистанционного управления ......................................... 211.1 Принципы построения ЦСДУ ............................................................................ 231.2 Требования к характеристикам основного контура ........................................

271.3 Функции системы дистанционного управления современных самолетовтранспортной категории ..................................................................................... 331.4 Алгоритмы, реализующие функции ЦСДУ .....................................................

361.4.1 Продольный канал управления ...................................................................... 361.4.2 Боковой канал управления .............................................................................. 491.5 Общая характеристика алгоритмов управления современных самолетовтранспортной категории .....................................................................................

551.6 Формирование архитектурного построения систем дистанционногоуправления современных самолетов транспортной категории ...................... 561.7 Формирование структуры информационновычислительной части ........................................................................................ 581.8 Методы проверки реализации алгоритмов СДУ с помощью статических,частотных характеристик трактов СДУ и переходных процессов.

Расчетэталонных частотных характеристик ................................................................ 731.8.1 Общий подход к квалификационному тестированию СДУ ....................... 731.8.2 Уровни интеграции и квалификационных испытаний .............................. 761.8.3 Управление процессом интеграции и тестированияи документирование ......................................................................................... 791.8.4 Общий подход к тестированию цифровыхвычислителей СДУ ........................................................................................... 81Глава 2 Анализ динамики самолетов с цифровыми системами дистанционногоуправления без учета многоканальности.

Определение максимальныхдопустимых временных запаздываний в каналах СДУ и формированиерекомендаций к частотам обновления информации ................................. 8432.1 Определение максимальных допустимых временныхзапаздываний в трактах обратных связей с точки зренияустойчивости и динамики .................................................................................. 932.1.1 Определение максимальных допустимых временныхзапаздываний в каналах угловой скорости тангажаи нормальной перегрузки .............................................................................. 1032.1.2 Определение максимальных допустимых временныхзапаздываний в каналах угловых скоростей крена и рыскания ..............

1162.2 Определение максимальных допустимых периодовобновления сигналов СДУ с учетом эффективностиработы системы контроля ................................................................................ 1212.3 Оценка влияния метода интегрирования на динамическиеэлементы цифровой СДУ ................................................................................. 125Глава 3 Анализ динамики цифровых резервированных асинхронныхмноготактных систем дистанционного управления самолетов.Обеспечение синхронизации состояний резервированныхканалов СДУ и процессов в них ................................................................ 1303.1 Методы расчета цифровой системы дистанционного управления .............. 1303.2 Особенности анализа устойчивости самолета с резервированнойцифровой асинхронной системой управления ...............................................

1333.3 Связь между частотной характеристикой, определяющейустойчивость замкнутой системы, и частотной характеристикойразомкнутой системы ....................................................................................... 1453.4 Анализ изменения свойств динамических звеньеввследствие выравнивания информации в цифровойрезервированной системе управления ............................................................ 1523.5 Динамические свойства нелинейных цифровых системуправления. Особенности гармонической линеаризациинелинейной непрерывной части ......................................................................

1694Глава 4 Особенности динамики самолета с цифровой многотактнойсистемой управления. Оценка устойчивости замкнутой системы«самолет – СДУ» ......................................................................................... 1794.1 Особенности частотных характеристик последовательного соединениясистем с разными частотами обновленияинформации ....................................................................................................... 1794.2 Динамические свойства двухтактной цифровой системыуправления. Влияние циклограммы работы ...................................................

1824.3 Анализ устойчивости самолета с многосвязной системойуправления. Метод структурной декомпозиции ............................................ 1964.4 Расчет областей устойчивости замкнутой системы«самолет – цифровая резервированная многотактная СДУ» ....................... 199Глава 5 Методы синхронизации работы цифровой резервированной системыуправления. Построение систем контроля СДУ неманевренныхсамолетов и выбор их параметров ............................................................ 2065.1 Синтез алгоритма синхронизации интегральных звеньевцифровой резервированной системы управления .........................................

2065.2 Синтез алгоритма синхронизации дискретных сигналовв цифровой резервированной системе управления ....................................... 2165.3 Анализ рассогласований между каналами цифровой системыуправления, вызванных сбоями информации .................................................. 2305.4 Предварительная оценка порогов срабатыванияалгоритмов контроля ........................................................................................ 2435.5 Реконфигурация основной системы управления, обнаружениеее отказа и переключение на резервную систему управления ....................... 2625.6 Использование бортовой математической модели для контроля летнойситуации и оценки безопасности траекторий ..................................................

265Заключение ................................................................................................................. 273Список использованных источников ...................................................................... 276Приложение 1 Основные требования к надежности и безопасностимагистральных самолетов ..............................................................

286Приложение 2 Методы обеспечения безопасности при разработке системыуправления ....................................................................................... 2995ВведениеСоздание гражданской авиационной техники представляет собой сложныйпроцесс, охватывающий множество видов деятельности: научный поиск иразработку новых технологий, проектирование, стендовые и летные испытания,производство,сертификациюисопровождениеэксплуатацииизделийавиационной техники и др.По данным компании Airbus [1, 6, 7], процесс создания нового самолетазанимаетпорядка10 лет,включаявремя,необходимоедляотработкииспользуемых инновационных технологий. Срок службы гражданского самолетасоставляет около 20 лет, а вся продолжительность программы – примерно 40 лет.Следует отметить, что приоритеты при создании пассажирских самолетовпостепенноменяются[1–10],однакобезопасностьнеизменноявляетсяважнейшей характеристикой самолета и всей авиационной транспортнойсистемы.

Требования безопасности становятся еще более актуальными внастоящее время, т. к. ожидается, что интенсивность воздушного движениявозрастет в 3 раза в ближайшие 20 лет [5-7]. При использовании современныхбортовых и наземных систем это приведет к увеличению числа авиационныхпроисшествий в такой же или даже большей пропорции, что недопустимо, ипоэтому уже на этапе проектирования перспективных самолетов должны бытьнайденыновыетехническиерешения,позволяющиеснизитьуровеньавиационных происшествий или, по крайней мере, не допустить его роста.Безопасность полетов – интегральная характеристика системы «летчик –воздушное судно – эксплуатационная среда», определяющая эффективность иограничения применения авиационной техники [1, 4–12]. Существует множествопотенциально опасных факторов, которые могут оказывать неблагоприятноевлияние на воздушное судно в полете.

Это ошибки и невнимательность летчика идиспетчеров, механические и электрические отказы, логические ошибки в работебортовых систем воздушного судна, неблагоприятные погодные условия и др.Существенно, что каждый из этих факторов, действуя в отдельности, обычно не6является критическим, и авиационное происшествие, как правило, являетсярезультатом перекрестного влияния нескольких опасных факторов.Основные проблемы повышения безопасности полетов связаны с влияниемчеловеческого фактора, вопросами безотказности и нейтрализации последствийотказов бортового оборудования, влиянием сложных условий эксплуатации(атмосферные возмущения, опасность столкновения с воздушными судами ипрепятствиями и т.

д.), информированностью экипажа о летной ситуации,вопросами подготовки летного состава, особенно для действий в критическихусловиях полета.Во многом безопасность полета определяется техническим совершенствомвоздушного судна, прежде всего, уровнем его системы управления и бортовогооборудования.