Диссертация (Динамика цифровых резервированных асинхронных многотактных систем управления магистральных самолетов), страница 10

АПОД в том или иномвиде используется в СДУ практически всех современных отечественных изарубежных магистральных самолетов.1.5 Общая характеристика алгоритмов управлениясовременных самолетов транспортной категорииТакимобразом,характернымичертамиалгоритмовуправлениясовременных высокоавтоматизированных самолетов транспортной категорииявляются:− очень высокий уровень функционального наполнения систем управления;− высокая сложность алгоритмов управления;− использование многочисленных источников информации, необходимыхдля реализации законов управления;− наличие нескольких уровней системы управления (основной, резервный иаварийныйконтуры),длякоторыххарактернадеградацияфункциональности законов управления;− наличие нескольких вариантов реконфигурации законов управлениявнутри уровня при частичной потере информации;− наличие целого ряда режимов, реализуемых в контуре управления (ручноеи автоматическое управления, совмещенное управление, стабилизацияуглового положения, ограничение параметров полета и т.

д.), дляподключения которых используется достаточно сложная логика;56− использование большого количества табличных функций параметровполета для настройки коэффициентов системы управления;− наличие большого количества нелинейных элементов, что усложняетсистему управления и ее отработку;− использованиебольшогоколичествалогическихэлементов(переключатели, реле, триггеры, гистерезисы, условные переходы и т. д.),что резко увеличивает количество возможных состояний системыуправления, т.

е. кардинальным образом повышает сложность системы.Эти особенности функционального наполнения современных системуправления и соответствующего алгоритмического обеспечения приводит кнеобходимости использования новых подходов к разработке и сертификациивысокоавтоматизированных систем управления самолетов.1.6 Формирование архитектурного построения систем дистанционногоуправления современных самолетов транспортной категорииВажнейшую роль в успехе нового самолета играет обеспечиваемый имуровень безопасности полетов и стоимость жизненного цикла.Жизненный цикл системы управления включает следующие этапы(рис. 1.11):–формирование концепции, т.

е. определение целей, которых нужнодостичь, функций, которые должны быть реализованы, и возможных рисков;–формированиеобликасистемы,т. е.определениесовокупностиприменяемых технических решений, безопасности и архитектуры системы,рассмотрение вопросов взаимодействия с другими системами, тестирования исертификации. Формирование технического задания;–проектированиесистемы,включаяразличныекачественныеиколичественные оценки характеристик, детальное моделирование. Определение исогласование процессов тестирования и сертификации;–построение системы, т.

е. изготовление и сборку аппаратуры, кодировкуи тестирование программного обеспечения, интеграцию и запуск системыуправления;57–тестированиесистемы,т. е.формированиепланаипрограммыиспытаний. Описание процедур тестирования, расчет эталонных характеристик.Проведение испытаний на специализированных стендах, «железной/электроннойптице» и на самолете. Летные испытания. Сертификацию;–работу системы. На этом этапе наибольший интерес представляетоценка эффективности системы с точки зрения поставленных на этапеформирования концепции целей. Коррекция концепции системы управления наоснове полученных данных.Рисунок 1.11 – Этапы жизненного цикла системы управленияВажнейшей предпосылкой высокой безопасности полета является надежностьсистемы управления и бортового оборудования самолета.

В свою очередь,надежность бортовых систем определяется их архитектурным построением, уровнемрезервирования и надежностью элементов. При разработке и реализации СДУвозникает множество вопросов, связанных с ее построением, системой связей,программированием, тестированием, сертификацией и т. д. В настоящее времянакоплен достаточный опыт по разработке и сертификации таких систем иразработанырекомендательныедокументы,следованиекоторымпозволяетобеспечить выполнение норм летной годности по надежности и отказобезопасности.Основа всех требований по безопасности и надежности заложена вАвиационных правилах АП-25 [14], FAR-25 и их аналогах.

Тесно связанными стребованияминормявляютсяпроцедурыразработкисложных58высокоинтегрированных бортовых систем и оценки их надежности, которыеописаны в документах [16–22]. Ключевые положения этих документов,используемые в работе, приведены в Приложениях 1, 2.1.7 Формирование структуры информационно-вычислительной частиФормирование концепции и облика системы управления основывается нарасполагаемых и перспективных технических решениях, а также требованиях ирекомендациях регламентирующих документов. Для уменьшения техническогориска выбор концепции и построение системы управления должны учитыватьопыт создания предыдущих самолетов и использовать новые техническиерешения, базирующиеся на отработанных технологиях. С точки зренияформирования концепции системы управления, этапным моментом в развитиимагистральных пассажирских самолетов, как отечественных, так и зарубежных,можно считать переход на дистанционные системы управления.

Механическоеуправление сохраняется в самом простейшем виде как аварийное на случайполного отказа дистанционного управления. По этому принципу построенысистемы управления самолета Boeing777, семейства самолетов А320-340 ироссийского самолета Ту-204. Современное состояние систем дистанционногоуправления характеризуется высокой надежностью. Многолетняя эксплуатациясамолетов А320 (с 1986 г.) и семейства самолетов Airbus, самолета Boeing B777 (с1995 г.), семейства российских самолетов Ту-204 (с 1990 г.) и др. подтверждаетвозможность отказа от механической аварийной системы управления. Поэтомуследующим этапом является переход на полное дистанционное управление безмеханического резерва. В качестве примера можно привести самолеты А380 иSukhoi SuperJet 100.

Это стало возможным благодаря заметному повышениюнадежности бортовой вычислительной техники, улучшению процедур разработкии отработки систем дистанционного управления, наличию накопленного опыта.В настоящее время общепринятая концепция построения СДУ заключаетсяв следующем:− СДУ строится по иерархическому принципу и имеет контуры: основной,резервный и, если необходимо, аварийный (рис. 1.1).59− Основной цифровой дистанционный контур СДУ должен обеспечиватьвесь спектр функций управления (функции пилотирования с обеспечениемзаданныххарактеристикустойчивостииуправляемости,функциипредупреждения и ограничения, функции комфортного управления и т.

д.).Для этого он использует большое количество источников информации,среди которых как собственные датчики СДУ, так и информационныесистемыкомплексасоответствиисбортовогозаконамиоборудования.управленияСформированныесигналы основноговконтурапередаются в блоки управления и контроля приводов (БУКи) длядальнейшей отработки. Кроме того, должен выполняться непрерывныйконтроль исправности СДУ и взаимодействующих элементов и систем вполете и на земле с автоматическим обнаружением, локализацией иизоляцией отказавшего элемента и выдачей информации об отказе всистему сигнализации и регистрации.− Резервный контур обеспечивает управление самолетом в случае отказаосновного контура и реализует ограниченный набор функций управления,обеспечивающий безопасное продолжение и завершение полета.

Какправило, резервный контур реализуется через блоки управления иконтроля приводами, а законы резервного управления используютминимальный набор сигналов и реализуют прямые связи от рычагауправления, демпферы тангажа и рыскания, триммирование и настройкукоэффициентов по положению закрылков.− Аварийный контур (если он необходим по условиям надежности) долженобеспечивать минимальный уровень управляемости в случае отказаосновного и резервного контуров.

Аварийный контур выполняется в видепростейшей системы, переход на которую осуществляется при полномотказе основного и резервного контуров, т. е. электродистанционногоуправления.На рис. 1.12 приведена концепция построения СДУ без аварийногомеханического (или иного) контура.60Рисунок 1.12 – Концепция системы дистанционного управлениябез аварийного управленияСогласно рекомендациям SAE ARP-4754 [17, 18], определение приемлемостиархитектурногопостроениясистемыуправлениябазируетсянаанализефункциональных отказов (АФО) системы управления, их видах и особыхситуациях, к которым эти отказы приводят.