Электронная автоматика авиационного оборудования. Теория автоматического управления полетом ВС

Содержание

Слайд 2

Тема №16: Системы автоматизированного и автоматического управления Занятие №1: Основные понятия теории автоматического управления полетом ВС

Тема №16: Системы автоматизированного и автоматического управления
Занятие №1:
Основные понятия теории автоматического

управления полетом ВС
Слайд 3

1. Воздушное судно как объект управления. 2. Общая характеристика систем управления.

1. Воздушное судно как объект управления.
2. Общая характеристика систем управления.


3. Назначение и общая характеристика основных устройств систем управления.
4. Общие сведения о системе управления самолета
МиГ-29

Вопросы занятия:

Слайд 4

Вопрос № 1. Воздушное судно как объект управления. Управление ЛА –

Вопрос № 1.
Воздушное судно как
объект управления.

Управление ЛА – это

процесс изменения сил и моментов, действующих на самолет в целях обеспечения его движения по заданной траектории.
Слайд 5

V – воздушная скорость; Н – высота; ∠ ϑ – угол

V – воздушная скорость;
Н – высота;
∠ ϑ – угол тангажа;
∠ α

– угол атаки.

Параметры продольного движения:

Продольное движение
– это движение в вертикальной плоскости.

Слайд 6

∠ ψ - угол курса; ∠ γ - угол крена; ∠

∠ ψ - угол курса;
∠ γ - угол крена;
∠ β -

угол скольжения;
∠ θ - угол наклона траектории.

Параметры бокового движения

Боковое движение
– это движение в плоскости крыла, в простейшем случае это движение в горизонтальной плоскости.

Слайд 7

Управляемость ЛА Это способность Л.А. изменять свое положение в пространстве под

Управляемость ЛА
Это способность Л.А. изменять свое положение в пространстве под действием

управляющих сил и моментов.

Устойчивость ЛА
Это способность самолета без участия летчика сохранять заданный режим полёта и возвращаться к исходным параметрам полёта после прекращения действия возмущения.

Слайд 8

Поперечная устойчивость (по крену) Это способность самолета самостоятельно возвращаться к исходному

 
Поперечная устойчивость (по крену)
Это способность самолета самостоятельно возвращаться к исходному

значению угла крена при случайном его изменении после прекращения действия возмущения.
Слайд 9

Поперечная устойчивость

Поперечная устойчивость

Слайд 10

Путевая устойчивость Характеризуется стремлением самолета устранять возникшее скольжение.

Путевая устойчивость

Характеризуется стремлением самолета устранять возникшее скольжение.

Слайд 11

Вопрос № 2. Общая характеристика систем управления. Системы управления обеспечивают изменение пространственного положения ЛА.

Вопрос № 2.
Общая характеристика систем управления.


Системы управления обеспечивают изменение

пространственного положения ЛА.
Слайд 12

1. Обеспечение требуемой управляемости на всех режимах полета. Требования предъявляемые к

1. Обеспечение требуемой управляемости на всех режимах полета.

Требования предъявляемые к системам

управления:

2. Плавность управления, малая инерционность, возможность парирование летчиком отказов отдельных систем управления.

3. Своевременное предупреждение летчика о попадании ВС в недопустимый режим полета.

Слайд 13

Классификация систем управления: По характеру воздействия на ВС Основные (продольное управление,

Классификация систем управления:

По характеру воздействия на ВС

Основные
(продольное управление, поперечное управление,

путевое управление, у вертолета управление величиной и направлением вектора тяги несущего винта и путевое управление).
2. Дополнительные системы управления
( управление положением стоек шасси, управление режимами работы двигателя);
Слайд 14

Классификация систем управления: По источнику энергии, затрачиваемой на отклонение органов управления

Классификация систем управления:

По источнику энергии, затрачиваемой на отклонение органов управления

Ручное управление


(за счет мускульной силы летчика);
2. Бустерное управление
(использование энергии посторонних источников).
Слайд 15

Классификация систем управления: По степени участия летчика в процессе управления ВС

Классификация систем управления:

По степени участия летчика в процессе управления ВС

Неавтоматическое управление


(все задачи по управлению выполняет летчик);
2. Директорное управление
(управление осуществляет летчик совместно с САУ);
3. Автоматическое управление.
Слайд 16

Блок-схема системы управления


Блок-схема системы управления

Слайд 17

Вопрос №3. Назначение и общая характеристика основных устройств систем управления.

Вопрос №3.
Назначение и общая характеристика основных устройств
систем управления.

Слайд 18

Командные рычаги Ручка управления самолетом: 1, 2 - тяги отклонения половин

Командные рычаги

Ручка управления
самолетом:
1, 2 - тяги отклонения половин руля

Штурвальная колонка:
1 -

шарнир;
2 - тяга управления
рулем высоты,
3 - трос управления элеронами

Ножные педали подвесного типа:
1 - педали;
2 - тяга руля управления

Это устройства, посредством которых летчик вводит в систему управления управляющие сигналы и осуществляет их дозировку.

Слайд 19

Требования, предъявляемые к командным рычагам 2. Должны допускать регулировку по росту

Требования, предъявляемые
к командным рычагам

2. Должны допускать регулировку по росту летчика;

3.

Независимость перемещений;

4. Перемещения должны соответствовать естественным рефлексам человека.

Усилия не должны превышать предельных значений:
РВ max = 15-20 кгс. (на ручке управления самолетом в направлении
на себя, от себя);
РЭ max = 8-10 кгс. (на ручке управления самолетом в направлении
влево - вправо);
РН max = 20-30 кгс. (на педалях);

Слайд 20

3. Отсутствие резонансных колебаний. Проводка управления Предъявляемые требования: 1. При деформации

3. Отсутствие резонансных колебаний. 

Проводка управления

Предъявляемые требования:

1. При деформации планера не должно

быть заклинивания или обрыва проводки управления;

2. Минимальные трение и люфты;

Предназначена для передачи управляющих сигналов к органам управления (или к гидроусилителям – силовым приводам).

Слайд 21

1. Жесткая (тяги, качалки и детали их крепления), 3. Смешанная. 2.

1. Жесткая (тяги, качалки и детали их крепления),

3. Смешанная.

2. Гибкая (тросы,

направляющие ролики, устройства регулирования
натяжения тросов и детали их крепления),

Классификация проводки управления :

Недостатки гибкой проводки:
- вытягивание тросов и разрыв нитей тросов в местах
перегибов;
- необходимость прокладывания двух тросов .

Слайд 22

1. Реактивные органы управления; Органы управления Виды: органы путевого управления (руль

1. Реактивные органы управления;

Органы управления

Виды:

органы путевого управления
(руль направления или цельноповоротный

киль).

- органы поперечного управления
(элероны; дифференциально отклоненяемые половинки стабилизатора (в режиме ножницы), интерцепторы);

- органы продольного управления
(синхронно отклоняемые половинки стабилизатора или рули высоты);

2. Аэродинамические органы управления:

Слайд 23

Слайд 24

Шарнирный момент Mшар = Pруля х a, где a – плечо.

Шарнирный момент

Mшар = Pруля х a, где a – плечо.

Это момент,

возникающий на аэродинамическом органе управления и передаваемый на командный рычаг при ручном управлении.
Слайд 25

Триммер Для уменьшения М шар. при длительном отклонении командных рычагов применяют триммеры.

Триммер

Для уменьшения М шар. при длительном отклонении командных рычагов применяют триммеры.

Слайд 26

Предъявляемые требования: - Достаточная мощность, - Плавность и точность работы. Силовые

Предъявляемые требования:
- Достаточная мощность,
- Плавность и точность работы. 

Силовые приводы

Обеспечивают усилия

и перемещения необходимые для отклонения аэродинамических органов управления.
Слайд 27

Виды силовых приводов в зависимости от используемой энергии: - Гидравлические, -

Виды силовых приводов
в зависимости от используемой энергии:
- Гидравлические,
- Пневматические,
- Электрические.

Достоинства

гидравлических приводов:
- малая инерционность;
- возможность фиксации в промежуточных положениях.
Слайд 28

Принцип работы гидроусилителя

Принцип работы гидроусилителя

Слайд 29

- Необратимая схема включения(весь М шар. воспринимается силовым приводом). Виды схем

- Необратимая схема включения(весь М шар. воспринимается силовым приводом).

Виды схем

включения
силовых приводов

- Обратимая схема включения( часть М шар.
воспринимается силовым приводом, а часть летчиком);

Слайд 30

Включение гидроусилителей по обратимой схеме

Включение гидроусилителей по обратимой схеме

Слайд 31

Включение загрузочного механизма по необратимой схеме При необратимой схеме включения силовых

Включение загрузочного механизма по необратимой схеме

При необратимой схеме включения силовых приводов

для восстановления физиологического восприятия процессов управления применяют дополнительную загрузку командных рычагов (пружинные и гидравлические загрузочные устройства).
Слайд 32

Агрегаты загрузки командных рычагов - Предварительная затяжка исключает случайные отклонения командных

Агрегаты загрузки командных рычагов

- Предварительная затяжка исключает случайные отклонения командных рычагов.
-

Жесткая пружина улучшает дозировку усилий при малых перемещениях командных рычагов.
- Мягкая пружина не допускает повышенных нагрузок на командных рычаги при больших их отклонениях

Конструктивные особенности:

Двухпружинный загрузочный механизм

Загрузочные механизмы
применяются на ЛА с необратимой схемой включения силовых приводов и предназначены для имитации усилий на командных рычагах. Наибольшее распространение получили двухпружинные загрузочные устройства.

Слайд 33

Механизмы триммерного эффекта Включение механизма триммерного эффекта а – система непрямого

Механизмы триммерного эффекта

Включение механизма триммерного эффекта
а – система непрямого управления с

механизмом триммерного эффекта
б – принцип действия механизма триммерного эффекта

Предназначены для снятия нагрузок с командных рычагов при длительном их отклонении.
Конструктивно представляют электромеханическую раздвижную тягу.

Слайд 34

Агрегаты регулирования загрузки командных рычагов Включение автомата регулирования загрузки: 1 -

Агрегаты регулирования загрузки командных рычагов

Включение автомата регулирования загрузки:
1 - командный блок;


2 - автомат регулирования загрузки;
3 - загрузочный механизм.

Предназначены для изменения нагрузки командных рычагов в зависимости от высоты и скорости полета. Конструктивно представляют из себя электромеханическую раздвижную тягу изменяющую передаточные отношения в проводке управления между командным рычагом и загрузочным устройством.

Слайд 35

Устройства изменения передаточных отношений Система непрямого управления с автоматом, регулирующим передаточное

Устройства изменения передаточных отношений

Система непрямого управления с автоматом, регулирующим передаточное отношение


1 - командный блок АРП,
2 - автомат, регулирующий передаточное отношение.

Обеспечивают изменения углов, отклонения аэродинамических органов в зависимости от высоты и скорости полета.

Слайд 36

Агрегаты, предупреждающие об опасных режимах полета Обеспечивают сигнализацию и дополнительное нагружение

Агрегаты, предупреждающие об опасных режимах полета

Обеспечивают сигнализацию и дополнительное нагружение командных

рычагов или постановку их на упор при приближении к опасному режиму полета. При этом направление нагрузки направлено в сторону вывода самолета из опасного режима.
Слайд 37

Система непрямого управления с демпфером колебаний самолета Устройства улучшения динамических характеристик

Система непрямого управления с демпфером колебаний самолета

Устройства улучшения динамических характеристик самолета

Демпферы

- снижают амплитуду и длительность колебаний Л.А. на переходных режимах путем дополнительного отклонения аэродинамических органов управления.
Слайд 38

Устройства улучшения продольной устойчивости Векторная диаграммам распределения давления по профилю Зависимость

Устройства улучшения продольной устойчивости

Векторная диаграммам распределения давления по профилю

Зависимость положения фокуса

крыла самолета от числа М полета

При переходе к сверхзвуковым скоростям полета за счет перераспределения давлений по несущим поверхностям фокус самолета значительно смещается назад. В результате возникает M пик.

Слайд 39

Распределение давления при докритических (1) и закритических (2) скоростях полёта Продольная

Распределение давления при докритических (1) и закритических (2) скоростях полёта

Продольная устойчивость

самолёта по скорости

Возможные варианты для устранения M пик. и улучшения устойчивости:
1. Дополнительное отклонение аэродинамических органов управления, для компенсации М пик. (МиГ – 29).
2. Перемещение центра давления (изменение стреловидности крыла, МиГ-23, Су-24).
3. Перемещение центра тяжести (Конкорд – перекачка топлива).

Слайд 40

Вопрос № 4: Общие сведения о системе управления самолета МиГ-29

Вопрос № 4:
Общие сведения о системе управления самолета МиГ-29

Слайд 41

1. Система продольного управления (органы продольного управления: синхронно отклоняемые половинки стабилизатора);

1. Система продольного управления (органы продольного управления: синхронно отклоняемые половинки стабилизатора);
2.

Система поперечного управления (органы поперечного управления:
элероны, дифференциально отклоняемые половинки стабилизатора (в режиме ножницы));
3. Система путевого управления (органы путевого управления: руль направления);
4. Дополнительные системы улучшения устойчивости управляемости и
безопасности полета:
- Система автоматического регулирования управления АРУ-29-2;
- Система ограничительных сигналов СОС-3М;
- Система автоматического управления САУ-451-03.

Состав системы управления самолета МиГ-29

Слайд 42

Система автоматического управления (САУ): Режимы работы: - режим согласования - режим

Система автоматического управления (САУ):
Режимы работы:
- режим согласования
- режим демпфирования
- режим стабилизации
-

режим приведения к горизонту
- режим траекторного управления