12. Понятие «Директорное (полуавтоматическое) управление».

Решение задачи частичной автоматизации управления для облегчения летчику ручного пилотирования на сложных этапах полета обеспечивается директорным управлением. Принцип директорного управления заключается в следующем. Информация от различных датчиков (измерительных систем), необходимая для траекторного управления, вводится в специальный вычис­литель (рис. 4), реализующий выбранный закон управления. Сигнал управления, сформированный вычислителем, поступает не на вход сервопривода, как это делается при автоматическом управлении, а на командную (директорную) стрелку командно-пилотажного прибора (КПП).

Рис.4. Директорное управление

Закон отклонения стрелки в общем виде можно записать так:

δ_стр=к_стр(х-х_з) (3.1)

где х — управляемый параметр, к_стр — коэффициент усиления прибора.

Важное значение при организации директорного управления имеет выбор управляемого параметра x, который должен обеспечить перевод задачи управления центром масс в задачу управления угловым движением самолета. Обычно в качестве управляемого параметра для продольного движения выбирает­ся угловая скорость тангажа w_z или нормальная перегрузка п_у. Для управления боковым движением используется угол кре­на γ. Таким образом, законы отклонения командных стрелок продольного (при х=п_у) и бокового каналов управления будут иметь следующий вид:

δ_стр.пр=k_стр(n_y—n_уз), δ_{стр.бок=}k_стр(γ—γ_з) (3.2)

где параметры п_уз и γ₃ являются функциями соответствующих координат траекторного движения самолета.

Летчик, заметив отклонения командных стрелок, должен до­биться возвращения их в исходное положение соответствующим перемещением рычагов управления (РУ). Устранение откло­нения стрелок означает, что летчик создал перегрузку (крен для бокового канала), равную заданному вычислителем значе­нию. Направление перемещения ручки управления при пилоти­ровании по директорному прибору должно совпадать с направ­лением отклонения командных стрелок, а величина ее переме­щения должна быть согласована с величиной отклонения этих стрелок. Необходимое соответствие по величине летчик устанав­ливает в процессе тренировок. Законы формирования отклоне­ний командных стрелок в принципе требуют от летчика простого управления угловыми движениями самолета для удержания стрелок в нейтральном положении. При этом закон отклонения ручки управления δл для любого из каналов можно представить в виде

δ_л = k_лδ_стр, (3.3)

где k_л — коэффициент передачи летчика.

Выражение (3.3) не учитывает запаздывания, вносимого летчиком. Путем тренировок летчик подбирает оптимальное значение коэффициента kл. Однако постоянным этот коэффици­ент можно считать лишь приблизительно.

Применение директорного управления позволяет значитель­но разгрузить летчика, но имеет ряд недостатков. Основными из них являются: механический характер действий летчика; меньшая точность по сравнению с автоматическим управлением, определяемая погрешностями слежения летчиком за командны­ми стрелками и низкой точностью командных приборов; сни­жение внимания летчика к приборам, непосредственно не свя­занным с директорным управлением, что при отсутствии встро­енного контроля вычислителя может вызвать запаздывание в выявлении его отказа.

Последний недостаток можно в определенной степени ослабить, если научить летчика чаще обращать внимание на пилотажные приборы и следить за поведением планок положения КПП. При нормальной работе вычислителя в процессе директорного управления эти планки должны плавно подходить к своему нейтральному положению и в дальнейшем не покидать его малых окрестностей. При отказе вычислителя появляется либо уход планок от нейтрального положения, либо их расходящиеся колебания.

Между автоматическим и директорным управлением суще­ствует сильное сходство, заключающееся прежде всего в одина­ковых законах управления органами управления. Это обеспечи­вает единство структуры и идентичность передаточных чисел.

Рис.5 Функциональная схема связи автоматического и директорного управления

На рис. 5 изображена функциональная схема связи автома­тического и директорного управлений для случая использования в качестве управляемых параметров нормальной перегруз­ки п_у и крена γ. Различием контуров автоматического и дирек­торного управлений является то, что управляющие сигналы, сформированные вычислителем, в первом случае подаются на сервоприводы соответствующих каналов управления, а во вто­ром — на командные стрелки директорного прибора. Причем при директорном управлении сигналы улучшения управляемо­сти (демпфирования) подаются непосредственно на сервоприво­ды, а не на командные стрелки.

В настоящее время режим директорного управления начи­нает играть вспомогательную роль. Он становится резервным на случай отказа автоматического управления.