книги из ГПНТБ / Василинин В.Н. Автоматизированное вождение тяжелых самолетов

60

Т а б л ина 5

Степень автоматизации решения типовых эадач различными группами ПНК

61

62

В пределе третья степень автоматизации вождения военного СТС (как наиболее сложного) с помощью ПНК-3 должна обеспечивать успешное выполнение боевого поле­ та экипажем, состоящим из двух взаимозаменяемых друг друга операторов, при нормальной его утомляемости. Обя­ зательным условием для этого является резерв времени, не занятый ручными операциями, и резерв внимания. По­ скольку строго обоснованных норм в этой области нет, ограничимся некоторыми предположениями. В течение длительного полета (3—5 ч) резерв времени и внимания, по-видимому, должен быть более 70% (загруженность менее 30%)- В короткие промежутки времени (3—5 мин), повторяющиеся не чаще чем через 40—60 мин, допустимо сокращение резерва времени и внимания до 40 и даже 30% (загруженность 60 или 70%)- Для более низкой сте­ пени автоматизации возможно некоторое дополнительное сокращение резерва времени и внимания.

63

Изложенная в настоящем параграфе классификация ПИК и обобщенные критерии их оценки в дальнейшем дают возможность рассматривать лишь группы комплек­ сов.

§2. СТРУКТУРА ПНК ПЕРВОЙ ГРУППЫ

Кпервой группе относятся ПНК современных ДТС, удовлетворяющие критериям, изложенным в предыдущем параграфе. Эти критерии определяют структуру построе­ ния ПНК-1 и его состав.

ПНК-1 строится по принципу, в основу которого поло­ жено деление комплекса на несколько информационных уровней, имеющих свои вычислители.

На низшем уровне датчиков производится измерение и первичная обработка информации, которая поступает на индикаторы первичных параметров и на следующий уро­ вень для вторичной обработки. Первичные индикаторы экипаж может использовать для вождения самолета вруч­ ную.

В результате вторичной обработки пилотажной и общей информации вырабатываются сигналы для стабилизации угловых положений самолета и скорости полета. Вторич­ ная обработка навигационной информации сводится к счи­ слению пути, коррекции счисленных координат MC и пре­ образованию их в этапные координаты — боковое уклоне­ ние 2 и оставшееся до следующего ППМ расстояние S 0CT-

По данным вторичной обработки пилотажной и нави­ гационной информации экипаж с помощью автопилота и интегральных индикаторов может вести самолет полуав­ томатически.

На третьем уровне происходит дальнейшее преобразо­ вание навигационной "информации в управляющие сигна­ лы, используемые для траекторного автоматизированного вождения.

Упрощенная контурная блок-схема ПНК-1 показана на рис. 25. ПНК-1 образует замкнутую через динамику само­ лета и датчики систему управления, имеющую внутренний контур «самолет—автопилот», охватываемый тремя внеш­ ними контурами системы траекторного управления (СТУ). Внутренний контур содержит две ветви управления само­ летом: через автопилот (АП) и управление двигателями через автомат тяги (АТ).

64

Система «самолет—автопилот» имеет три канала уп­ равления самолетом: по курсу, крену и тангажу (высоте). Каждый из них может быть включен и выключен незави­ симо от других. Целиком система «самолет — автопилот» включается выключателем Вдп. При выключенном АП СТУ

может работать только в индикаторном режиме.

В системе СТУ находятся три режимных контура: по­ садки (Пос.), ближней навигации (ВН) .и навигации

Рис. 25. Упрощенная блок-схема ПИК-1

(Нав.) (обратные связи этих контуров на рис. 25 показаны раздельно). Контур навигации выделен особо, так как он кроме СТУ связан с управлением специальными и вспо­ могательными системами.

Контуры СТУ работают в различных системах коорди­ нат, практически независимы друг от друга и подключа­ ются к системе «самолет — автопилот» с помощью пере­ ключателя Псту.

На рис. 25 пунктиром выделена основная часть пило­ тажного комплекса (исключая систему ручного управле­ ния), которую принято называть САУ — системой автома­ тизированного управления самолетом И двигателями.

На рис. 26 показана упрощенная информационная схе­ ма связей вычислителей и датчиков ПНК-1. На схеме не показаны вычислители, входящие в состав самих датчиков. Датчики сгруппированы по трем признакам: по связям, автономности и принципу действия.

Вычислители АП и АТ, как видно из рисунка, непо­ средственно связаны только с автономными, общими и пилотажными датчиками. Это объясняется тем, что к АП и АТ предъявляются очень жесткие требования по надеж­ ности.

Вычислитель АП получает первичную информацию от следующих датчиков:

—ДУС — датчика угловых скоростей;

—ГВ — гировертикали;

—КС — курсовой системы;

—СВС — системы воздушных сигналов;

— КВ — корректора высоты (он может быть совмещен с СВС).

Вычислитель АП вырабатывает стабилизирующие (управляющие) сигналы:

где кп<^, кпф— передаточные коэффициенты с угла ры-

скания и угловой скорости рыскания на руль направления;

кэі/, кэѵ — передаточные коэффициенты с угла ры­

скания, крена и угловой скорости крена на элероны;

— передаточные коэффициенты с тангажа

и угловой скорости тангажа на руль вы- < соты;

определенные ДУС; <]>3, Тз» — заданные значения курса, крена и тан­

гажа.

Заданные значения курса, крена и тангажа задаются летчиком вручную или поступают в виде управляющих

66

формацию от курсового и глиссадного приемников в виде отклонений от глиссады (е„, ег), а также от приемника маркерных маяков и радиовысотомера малых высот (РВм). Информация от этих датчиков преобразуется в заданные значения у3 и 03-

к РУД

Р у ч н а я уст а н о в н а ,

ѵпрЗ или Нз

Рис. 27. Блок-схема двуканального АТ

Контур ближней навигации СТУ работает в зоне дей­ ствия наземных маяков РСБН в координатах А, Д (ази­ мут и дальность). В вычислителе СТУ ближней навигации ведется счисление пути в прямоугольной или полярной системе координат, ориентированной по магнитному мери­ диану маяка. Счисленные координаты корректируются полуавтоматически с помощью РСБН. В вычислителе про­ изводится преобразование координат в боковое уклонение и оставшееся расстояние, а затем — в заданные значения

фз И fa-

Навигационный комплекс охватывает наибольшее коли­ чество датчиков, работающих в различных системах коор­ динат. В центральный навигационный вычислитель (ЦНВ)

68

поступает информация от навигационных и пилотажных датчиков. В ЦНВ ведется счисление пути в сферической (географической) и ортодромической системах координат.

Вкачестве корректоров могут использоваться:

—РСБН — радиотехническая система ближней нави­

гации;

—РСДН — радиотехническая система дальней нави­

гации;

—ЗСО — звездно-солнечный ориентатор;

—РЛС — радиолокационная станция;

—РВб — радиовысотомер больших высот.

СЦНВ информация о боковом уклонении и оставшем­ ся расстоянии поступает на навигационный вычислитель

СТУ. Кроме того, информация о текущем значении основ­ ных параметров полета поступает в специальные и вспо­ могательные системы.

Приведенная компоновка датчиков и вычислителей в СТУ не единственная. Иногда применяется и такой вари­ ант: посадочный канал СТУ относят к пилотажному комп­ лексу, именуя его пилотажно-посадочным комплексом, а канал СТУ ближней навигации — к навигационному комп­ лексу.

На схемах (рис. 25 и 26) в целях упрощения не пока­ зано резервирование. Для повышения надежности в ПІТК-1 применяется резервирование пилотажных и общих датчи­ ков, автопилотов, автоматов тяги и даже всего ПК. Разу­ меется, это неизбежно приводит к усложнению связей, органов управления индикации и сигнализации. На рис. 28 приведена блок-схема ПНК-1 с дублированными ПК, обра­ зующими САУ (систему автоматизированного управления самолетом и двигателями). На схеме показаны интеграль­ ные индикаторы и пульты управления (ПУ). Планшеты на схеме обозначены пунктиром, так как они желательны, но не обязательны.

По соображениям надежности вычислители ПК в ПНК-1 применяются преимущественно аналоговые. Дуб­ лированная система автопилотов и ПК,' дополненная авто­ матическим устройством переключения, называется систе­ мой с «мягким» отказом. В навигационном же комплексе ПНК-1 иногда применяются цифровые вычислители.

Объем информации, вводимой в память ЦНВ ПНК-1, невелик: координаты до десяти ППМ, координаты трех— пяти аэродромов, координаты нескольких радиомаяков и точек для радиолокационной коррекции.

69