Глава 5. Моделирование комплексов бортового оборудования

1. СОСТАВ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Бортовое оборудование современного ЛА включает большое число разнообразных систем, подсистем и агрегатов, выполняющих различные функции. В АТ необходимо имитировать не только эти функции, но и информационные потоки, поступающие к экипажу от

медленнее, чем количество перевозимых пассажиров. Это являет­ся отражением существенного увеличения вместимости воздушных судов и повышения интенсивности перевозок. Отсюда можно сде- 9

Рис. 1.7. Специализированный тренажер для отработки действий с оборудованием и органами управления 26

в кабине:1 — рабочее место обучающегося (пилота); 2 — рабочее место инструктора; 3 — аппаратура объективного контроля 26

летные экипажи; 32

111 ! . и*-? 215

I о «*>иу, _А—£/_ат| 6^.лд — многомерное управление, формируемое пилотом в полете на летательном аппарате, идт — упра вление, формируемое пилотом а тренажере, б_доп — вектор допусковт Соотношение (4.12) будет, в конечном счете, структуры деятельности пилота на летательном аппа­рате и авиационном тренажере при выполнении одинаковых задач и заданных режимах полета; оно же определяет необходимую и достаточную полноту моделирования условий «полета» в авиацион­ных тренажерах. Адекватность структуры деятельности пилота может быть оце­нена тождественностью следующих структур; пространственно-временных характеристик движений пилотом органами управления на летательном аппарате и авиацион­ном тренажерединамических реакций летательного аппарата и авиацион­ного тренажера на рассматриваемом интервале времени дви­жения объекта управления; психофизиологических реакций пилота на летательном ап­парате и авиационном тренажере на рассматриваемом отрез­ке движения. Изложенные обобщенные оценки охватывают все внешние прояв­ления деятельности пилота и определяют необходимую и достаточ­ную полноту и точность моделирования.Обобщенная характеристика структуры деятельности пилота на ЛА может быть выражена функцией 224

Лпа= [/1. (*1). Ы*гЬ •••/„(*<.)]• 224

^АТ= (М* 1+Д*|). /₂(*2 + Д*₂). + 224

Ж Рдт” Рлд [/1 (*| ) (•*„) ] /*ат (Л (*1 ) ••• 224

•••/«(**+Д*Л]. (⁴;!³) 224

ШШМ’ ж^Лх'^: ШШ ⁽⁴¹⁴⁾ 224

ных комплексов и систем; в их число входят:

силовая установка, включающая топливную и масляную

системы;

гидросистема;

пилотажно-навигационный комплекс;

система кондиционирования и обеспечения жизнедеятель­ности;

противообледенительная система; система радиосвязи; система энергоснабжения;

система эвакуации и спасения пассажиров и экипажа; системы и приборы контроля и управления работой силовой установки;

Пилотажно-навигационные комплексы (ПНК) предназначены для управления летательным аппаратом и решения задач навигации в любых метеорологических условиях на всех этапах полета (в пре­делах ОУЭ).

В состав ПНК, обычно, входят*:

вычислительная система, включающая центральную бортовую

цифровую вычислительную машину (БЦВМ) и специализи­рованные аналоговые или цифровые вычислители; компоненты системы управления самолета, включающие ав­томатические и полуавтоматические агрегаты; системы улучшения управляемостью (СУУ); инерциальная навигационная система (ИНС) и система воз­душных сигналов (СВС); радиовысотомер (РВ); курсовертикаль (КВ); радионавигационное оборудование, состоящее из бортового оборудования системы ближней навигации и посадки (РСБНП), дальней зональной навигации (РСДН), азиму- тально-дальномерной системы (АДРС), автоматического ра­диокомпаса (АРК), маркерных радиоприемников (МРП).

В широком понимании пилотажно-навигационный комплекс вклю­чает системы и оборудование, относящееся к пилотированию и са­молетовождению. ПНК можно разделить на две части — навига­ционную (НК) и пилотажную (ПК).

Навигационная часть ПНК объединяет агрегаты, определяющие, с одной стороны, положение центра масс ЛА в пространстве, с дру­гой — заданную (опорную) траекторию полета ЛА. Индикационная подсистема выдает экипажу информацию о текущем положении ЛА в пространстве и об отклонениях от опорной траектории. В состав НК может входить бортовая вычислительная машина, которая в ряде случаев вырабатывает управляющие сигналы, поступающие в пилотажный комплекс.

Пилотажная часть ПНК объединяет разнообразные бортовые системы и подсистемы управления полетов; они осуществляют (ав­томатически или через пилота) стабилизацию центра масс летатель­ного аппарата на заданной опорной траектории и обеспечивают управление при движении ЛА вокруг центра масс. В их задачу входит также реализация требуемых пилотажных характеристик и в конечном счете — обеспечение безопасности полета при ручном, полуавтоматическом и автоматическом пилотировании. В состав этой части ПНК входят системы траекторного и штурвального управ­ления.

Система штурвального управления АТ работает при каждом из трех возможных видов пилотирования (ручном, полуавтоматическом и автоматическом). Она связана непосредственно с моделью Л А и по существу образует имитируемый объект с требуемыми пилотаж­ными характеристиками.

Упрощение пилотирования в полете и высвобождение пилота Для выполнения других задач самолетовождения связано с приме­нением автоматического управления. Хотя при этом пилот непосред­ственно не участвует в пилотировании, за ним остаются функции т. н. «горячего звена», в том числе опознавание ситуации и принятие решений. Автоматизация не исключает пилота из контура управления. Пилот, а не автомат ответственнен за выполнение задания

и обеспечение, в конечном счете, безопасности полета. В обязанности пилота входит контроль, выбор режима работы, включение и выключение автоматики; он должен при любой неисправности не просто обнаружить отказ, но и быстро перейти на другое управление. Это очень важное обстоятельство должно учитываться при построении АТ и организации обучения на АТ.

Индикация параметров комплексов и систем на самолете щ

осуществляться на пилотажных приборах (указателях скорости и

числа М, высотомере, вариометре, авиагоризонте, указателе атаки и др.), пилотажном навигационном устройстве (ПНУ), командно-пилотажном (КПП) и навигационно-пилотажном (НПП) Приборах, картографическом индикаторе полетной обстановки, индикаторах РЛС, радиомагнитном индикаторе. В последние годы получают развитие комплексные и интегрированные индикаторы; на военных самолетах применяется индикация на лобовом стекле.

К агрегатам и приборам контроля и управления работой силовой установки относятся; системы управления двигателями и воздухозаборниками двигателей, топливо- и маслоизмерительная системы, системы контроля вибраций двигателей и приборы контроля работы двигателей — указатели частоты вращения ротора двигателя, темпе­ратуры выходящих газов, давления масла в двигателях, топливо- мерах.

Характерной особенностью комплексов оборудования современных самолетов является их насыщенность вычислительной техникой На самолетах может использоваться свыше десяти вычислительных устройств — от центральной БЦВМ до специализированных периферийных вычислителей (цифровых и аналоговых), имеющих высокие эксплуатационно-технические характеристики, малые габариты и массу. Специализированные вычислительные устройства устанавливаются в САУ, ИНС, РЛС, СВС, центральном навигацион­ном вычислительном устройстве (ЦНВУ).

Системы бортового комплекса оборудования функционально мо­гут быть объединены на основе единой бортовой вычислительной системы и мультиплексирования информационных каналов, состав­ляющих мультиплексную бортовую вычислительную систему самоле­та. Мультиплексная бортовая вычислительная система в этом случае будет состоять из центральной БЦВМ, периферийных вычислителей, входящих в бортовые системы, и шин системы мультиплексирования. Для передачи каждого сигнала в системе обычной электропро­водки используются мультиплексные связи, когда по одной паре проводов параллельно (одновременно) или последовательно (с Р^а3‘ делением во времени) передается большое число различных сигна­лов.

При моделировании комплексов бортового оборудования в тренажерах целесообразно сохранить все существенные связи между системами и оборудованием комплекса. Поэтому в моделях комплексов бортового оборудования блоки реальных систем и устройств сочетаются с имитаторами измерителей и датчиков неэлектрических

величин. Математические либо физические модели используются в имитаторах силовой установки (авиадвигателей, топливной, масля­ной систем, средств пожаротушения, блоков управления воздухо­заборниками), пилотажных приборов, навигационных систем, систем обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей и пассажиров, агрегатов электроснабжения, электрооборудования, а также для оп­ределения навигационных элементов полета бортовыми устройства­ми. Применяемое реальное оборудование должно хорошо сопря­гаться* с вычислителями тренажера.

Необходимо отметить, что при построении имитаторов пилотаж­ных, навигационных комплексов и другого бортового оборудования в авиационных тренажерах нет нужды учитывать требования, яв­ляющиеся основополагающими для реальных систем, а именно требования по обеспечению летной годности и безопасности полета при отказах этих систем. Для удовлетворения указанных требова­ний реальные системы ЛА делают многоканальными, вводят обшир­ное резервирование; при этом необходимы специальные системы переключения, приборы контроля и сигнализации.

Воспроизводить многоканальные, резервированные системы «прямым» способом в тренажерах весьма сложно: это существенно увеличивает число агрегатов, повышает вероятность отказов, затруд­няет сопряжение систем с другими агрегатами и с вычислителями. С другой стороны, необходимо обучить экипажи действиям при воз­никновении отказов в бортовых системах; сами же тренажеры должны быть надежными. Отсюда возникает важная посылка конструирования имитаторов тренажеров: они должны быть однока­нальными, без резервирования. Отказы же в них должны быть имитированными и вводиться с пульта инструктора. При этом обяза­тельно должна воспроизводиться вся система сигнализации, контро­ля и ручного переключения (если они предусмотрены на реальном ЛА). Тем самым будут обеспечены все упоминавшиеся виды адек­ватности, в том числе информационная и эргономическая.