Диссертация (Динамика цифровых резервированных асинхронных многотактных систем управления магистральных самолетов), страница 6

Нижеприведен пример типовых требований к характеристикам устойчивости иуправляемости основного контура для основной области режимов полета.Требованиякхарактеристикамустойчивостииуправляемостипродольного движения. Эти требования сводятся к требованиям к динамическими статическим характеристикам переходного процесса по нормальной перегрузке:− Требования к динамическим характеристикам:относительный заброс по нормальной перегрузке должен быть не болееny  0.2;время срабатывания переходного процесса по нормальной перегрузкедолжно быть не более tср  4 с.− Требования к статическим характеристикам:градиент управляемости, который определяется как отклонение рычагапродольного управления на единицу перегрузки, должен бытьотрицательным, зависеть от приборной скорости, уменьшается помодулю с ростом скорости и при этом быть по абсолютной величине неменее 50 мм/ед.

пер (для штурвальной колонки);градиент усилий по перегрузке, который определяется как усилие нарычаге продольного управления на единицу нормальной перегрузки,долженбытьотрицательнымиудовлетворятьРв y  100 Н/ед. пер (для штурвальной колонки);nусловию29для обеспечения высокого уровня комфорта управления целесообразнообеспечить автоматическую балансировку самолета в продольномканале. Нулевые градиенты усилий и перемещений по скоростиPв  0 ,VXв  0Vв эксплуатационной области режимов полета(Vсигн  V пр  VМО) (нейтральность по скорости) допускаются присохранении требуемого уровня безопасности полетавне эксплуатационного диапазона скоростей полета должен бытьобеспечен положительный градиент усилий и перемещений поскорости РвV  0 , X вV  0 (устойчивость по скорости) при V < Vсигн;V > VMO;− Требования к эффективности продольного управления:должна обеспечиваться возможность достижения предельных значенийнормальной перегрузки и углов атаки;запас эффективности продольного управления при подъеме носовогоколеса и отрыве самолета, а также при посадке, в том числе в моменткасания с ny = 1, должен быть не менее 10 %.Требования к характеристикам устойчивости и управляемости боковогодвижения.

Эти требования можно сформулировать следующим образом:− Требования к характеристикам бокового колебательного движения:затухание боковых колебаний до 5 % начальной амплитуды не болеечем за 12 с на взлетно-посадочных режимах и не более чем за 20 с накрейсерском режиме полета;частота доминирующего корня бокового колебательного движения неменьше 0,4 1/с.− Требования к характеристикам движения крена:перевод самолета из установившегося разворота с креном  = 30° вразворот противоположного направления с креном  = –30° долженпроисходить за время не более 7 с;30эффективность поперечного управления должна быть достаточной дляпарирования возникающего при скольжении момента крена;уменьшение угловой скорости крена в процессе кренения самолетапри неизменных положениях рычагов управления не должно бытьболее 50 %;при отказе критического двигателя и невмешательстве летчика вуправление самолетом в течение 5 с угол крена не должен превышать 30°;апериодический корень, определяющий движение крена, должен бытьне менее 0,66 по модулю.− Требования к характеристикам спирального движения:нейтральность спирального движения.− Требования к взаимодействию движений:прямая реакция по крену на отклонения педалей.− Требования к запасам устойчивости:запас устойчивости по общему коэффициенту усиления, реализуемыйосновным контуром в системе «самолет – СДУ», по трактамуправлениярулемвысоты,элеронами,рулемнаправленияиинтерцепторами должен быть не менее 6 дБ, запас устойчивости пофазе – не менее 45°.Требования по защите диапазона режимов полета.

СДУ должна обеспечиватьвысокий уровень безопасности полета. Мировая статистика свидетельствует, чтоосновной причиной всех значимых катастроф и авиационных происшествийявляется так называемый «человеческий фактор». Ошибки экипажа, приводящиек нарушению допустимых параметров движения, могут быть вызваны каквнешними факторами, так и неадекватной оценкой летной ситуации. Согласно[21], всю область режимов полета можно разделить на нормальную,эксплуатационную и предельную области. Выход параметра движения изэксплуатационной в предельную область должен сопровождаться четкоразличимым предупреждающим признаком. Граница предельной областирежимов полета не может быть нарушена самолетом с СДУ.

Условноеизображение границ режимов полета приведено на рис. 1.2.31Рисунок 1.2 – Нормальная, эксплуатационная и предельная области режимовполета пассажирского самолета согласно АП-25ОбычнодлясамолетовсСДУрассматриваютпредупреждения о превышении следующих параметров:− угла атаки ( < max < S);− угла тангажа (max >  > min);− угла крена (|| < max);− угла скольжения (|| < max);− угла тангажа на взлете и посадке ( < кас);− угла крена на взлете и посадке (|| < max(Н));− нормальной перегрузки (ny max > ny > ny min);− боковой перегрузки (|nz| < nz max);− скорости сваливания V > VS;ограниченияили32− максимальной приборной скорости V < VD;− максимального числа М полета M < MD.Те параметры движения, превышение которых может привести ккатастрофическим последствиям, требуют абсолютно жесткого ограничения прилюбых управляющих действиях летчика. Превышение других параметров нестоль критично в момент превышения, но при дальнейшем развитии летнойситуации может привести к катастрофическим последствиям.

Например,превышение угла тангажа  > max может в дальнейшем привести к интенсивномуторможению самолета до скорости Vmin и сваливанию. Превышение угласкольжения max может привести к помпажу двигателей или чрезмернымнагрузкам на хвостовое оперение вплоть до повреждения его конструкции.Превышение нормальной перегрузки сверх ny max = ny экс может привести костаточнымдеформациямконструкциисамолета.Поэтомунарушениепредельных значений этих параметров должно обязательно сопровождатьсяэффективным предупреждением экипажа о нарушении режима полета. Для этогов СДУ используются следующие способы:− тряска рычага продольного управления для предотвращения сваливанияили затяжеление его перемещения за счет подключения дополнительнойзагрузки;− резкое увеличение устойчивости самолета по нарушаемому параметру засчет реализации через СДУ отрицательной обратной связи по превышениюпараметра через соответствующий аэродинамический орган;− использованиеаэродинамическихоргановторможенияпредотвращения разгона самолета сверх VD или MD;− управление тягой двигателей:форсирование при приближении к сваливанию или Vmin;снижение тяги при опасном разгоне самолета.для331.3 Функции системы дистанционного управлениясовременных самолетов транспортной категорииСистемыдистанционногоуправлениясовременныхсамолетовтранспортной категории являются высокоавтоматизированными системами,выполняющимиширокийспектрфункций,позволяющихудовлетворитьтребованиям норм летной годности к характеристикам устойчивости иуправляемости, обеспечить высокий уровень безопасности полета и комфортногоуправления [1, 2, 10-11].

Этапным моментом для создания современных системдистанционного управления явилась разработка автоматизированной системыштурвального управления (АСШУ) самолета Ту-204. Эта система имеет всеосновные особенности архитектурного построения цифровых систем, и ееалгоритмыявляютсябазовымидлядальнейшихразработоксистемдистанционного управления российских самолетов (Ту-334, Sukhoi SuperJet 100,МС-21).РазработкаЮ.Ф. Шелюхина,этихсистемопираласьЮ.И. Диденко,наработыО.Ю. Алашеева,Г.С. Бюшгенса,В.И. Гониодского,А.Б. Кощеева и др. [1–4, 24–29, 39–43].Суммируяопытразработкисовременныхдистанционныхсистемуправления, можно сформировать перечень функций, характерный для системуправления новейших и проектируемых самолетов транспортной категории. Всефункции можно разделить на три основные группы:− функции управления;− функции, повышающие безопасность полета, т. е. функции защиты отнарушения границ областей режимов полета;− функции комфортного управления.Функции управления.

К функциям управления относятся традиционныефункции, обеспечивающие формирование и отработку сигналов управления:− формирование сигналов управления по тангажу, крену и курсу от рычаговуправления и переключателей;− обеспечениеудовлетворительныххарактеристикустойчивостииуправляемости самолета во всем эксплуатационном диапазоне режимов34полета в соответствии с нормами летной годности самолетов транспортнойкатегории, таких как АП-25 и FAR-25.Функции, повышающие безопасность полета. Функции, повышающиебезопасность полета, обеспечивающие высокий уровень безопасности полета,подразделяются на функции ограничения и функции предупреждения.Функции ограничения. Надежная защита самолета от выхода за границыпредельной области необходима по основным параметрам, превышение которыхможет привести к аварийным или катастрофическим ситуациям.