книги из ГПНТБ / Оптико-электронные приборы сборник статей
..pdfЗначения стрелы прогиба S„ = S(#) на экране, удаленном от глаза на расстояние А=1500 лш, для различных высот и углов обзора приведены на рис. 6. Анализ этих графиков показывает, что стрела прогиба кривых не меняет знака на всем диапазоне измене ния углов тангажа и высоты полета. Это дает возможность при приближенном имитировании линии горизонта в определенных диапазонах изменения высоты и параметров углового положения объекта управления в системе имитации использовать модель горизонта со средней для этих диапазонов стрелой прогиба линии.
Линейная величина стрелы прогиба существенно зависит от вы соты полета и в диапазоне углов #=±40° и высот от 500 до 25000 м изменяется в б—8 раз для угла обзора 2 №=60° и в 7—10 раз для
угла обзора 120°. Для малых углов обзора (2 W < 60°) |
и высот до |
||||
5000 |
м изменение стрелы прогиба в диапазоне |
углов |
тангажа от |
||
+ 40 |
до —50° значительно меньше (не более чем в 2 раза на верх |
||||
них границах). |
|
|
90° |
стрела |
|
В этом диапазоне углов тангажа при углах обзора |
|||||
прогиба существенно не изменяется для |
высот |
до 3000 м, соответ |
|||
ственно при 2117=120° — для высот до |
1000 |
м. Стрела |
прогиба |
||
кривой с увеличением абсолютного значения угла тангажа за пре делы 40—50° при больших углах обзора значительно возрастает, и
Рис. 6. (см. подпись на стр. 122)
121
o',t/MO
Рис. 6. Изменение стрелы прогиба кривой изображения линии горизонта на плоском экране в случае произволь ного перемещения летательного аппарата при L= 1500mv
и углах обзора 60° (а), 90° (б) и 120° (я).
122
имитация линии горизонта для указанных условий в широких диа пазонах изменения параметров движущегося объекта технически затруднена.
Для цилиндрического экрана максимальную линейную величи ну стрелы прогиба при изменении угла тангажа # можно прибли женно определить отрезком BXD^ или В2Д2 (рис. 7). На рисунке прямая а—а (соответственно а' — а' и а" —а" в наклонных положе ниях) представляет собой образующую цилиндра экрана, проходя щую через центр его симметрии, а прямая b—b (соответственно //—Ь' и Ь"—Ь") — проекцию плоскости, содержащую крайние об разующие цилиндра.
Рис. 7. Схема определения стрелы прогиба кривой изображения горизонта на цилиндрическом экране.
Из решения треугольников рис. 7 нетрудно найти выражение отрезка, определяющего в масштабе величину максимального про гиба кривой:
Д, Dj — (г — A) ctg(P — &— а) — г ctg ф — i1}) .
Учитывая, что Д=г(| —cos 6) и sin6= у - sin W, получаем
г - Д = г | / 1 - - ^ - 8т 2«7.
123
Пренебрегая в последнем выражении величиной |
, запишем |
/• — Д х г cos W . |
|
Далее, умножая правую часть выражения стрелы прогиба на коэффициент подобия, находим окончательное выражение линей ной величины стрелы прогиба на цилиндрическом экране
S«= tf.l cos Г ctg(p--$ — « ) - ctg(p - »)] . |
(35) |
В формулу (35) угол 6 подставляется со своим знаком.
Для различных углов обзора (60, 90 и 120°) на рис. 3 приведе ны кривые изменения величины максимальной стрелы прогиба в функции угла # для высот 500 и 25000 м, рассчитанные по фор муле (35). Кривые для других высот, лежащих в пределах от 500 до 25000 м, проходят между кривыми 1 и 2.
Рис. 8. Изменение стрелы прогиба кривой изображения линии горизонта на цилиндрическом экране при изменении тангажа ле тательного аппарата для высот 500 м (сплошная линия) и 25000 м
(штриховая).
Из рис. 8 следует, что для цилиндрического экрана максималь ная величина стрелы прогиба отрицательная при 0>0 и положи
тельная при 6<0. В отличие |
от плоского экрана при 6 = 0 стрела |
прогиба на цилиндрическом |
экране равна нулю. Зависимость |
стрелы прогиба от высоты полета незначительная (кривые близки между собой).
Максимальная величина стрелы прогиба на цилиндрическом экране при изменении углов 6 в пределах +60° примерно в 5 -10 раз больше, чем на плоском экране.
124
Для изучения влияния на изменение стрелы прогиба другого параметра — угла крена у необходимо на основании формул (33) построить кривые и по ним судить об изменении стрелы прогиба в функции угла у. Поскольку в (33) имеются три независимых пере менных координаты X], ух и z\, то для удобства построения кривых выразим две координаты через радиус экрана и угол. Задавая кон кретные значения угла, найдем выражение неизвестной коорди наты.
Принимая b^W , с учетом коэффициента подобия имеем:
a'j = Rscos W ; z t — R3sin W .
Введем эти значения xlt zx во второе уравнение (33) и, производя преобразования, получаем
|
УVi = — р ± |
V p 2 — Я, |
(36) |
где |
|
|
|
р ~ |
( а .1з c o s |
д_ д 23 S i n Ц 7 ) ; |
|
|
#22 |
|
|
q — -Bjl- ( д 1] c o s2 W - f « з з sin2 W - f 2 am sin W cos U7 ) . |
|
||
CLnn |
|
|
|
Задаваясь определенными значениями 6, у и Я, по формуле (36) |
|||
можно построить кривые yi = yi(W). На рис. 9,а приведены |
рас |
||
считанные по (36) кривые изображения линии горизонта на цилин дрическом экране для 6= 0 и различных значений угла у, на рис. 9,6 — аналогичные кривые, но для ■6=4-60°. Следует иметь в виду, что указанные кривые «развернуты» вместе с экраном на плоскости. В действительности эти кривые пространственные, ле жащие на поверхности цилиндрического экрана.
Кривые изображения линии горизонта на рис. 9 рассчитаны для // = 500 м. Кривые для других высот аналогичны представленным на этих фигурах, но смещены относительно их на величину, про порциональную разности углов Да для этих высот. На рис. 9,6 для иллюстрации построены две штриховые кривые для высоты 5000м (у=45°) и 20000 м ( у = —60°). Эти кривые по форме близки соот ветствующим кривым для высоты 500 м.
Из рис. 9 следует, что при изменении угла крена у хорда кривой поворачивается на угол —у, а стрела прогиба, как и в случае пло ского экрана, практически мало отличается от стрелы прогиба при
У — 0 .
Кривая линии горизонта, выраженная формулой (27), для сфе рического экрана представляет окружность радиуса г. Плоскость окружности параллельна плоскости xxOzx и отстоит от нее на рас-
/2
стоянии — (см. рис. 4, а). Как показано выше, кривая изоораже-
Рис. 9. Изменение формы кривой изображения линии горизонта на цилиндрическом экране при из
менении крена летательного аппарата для # = 5 0 0 м |
и R 3 =1500 мм при тангаже д = 0 (й) |
и <0 = 60° |
(б). |
ния линии горизонта не изменит своих параметров при изменении углового положения объекта управления, если рассматривать эту
К р и в у ю В ПЛОСКОСТИ |
X\OZ\. |
или |
|
Стрела |
прогиба |
кривой характеризуется отрезком А'В' |
|
А"В" (рис- |
10), который нетрудно определить: |
|
|
|
|
АВ=А sin#, |
|
или с учетом коэффициента подобия |
|
||
|
|
5Сф= R 3 * Sin Ь , |
(37) |
Рис. 10. Схема изменения стрелы проги ба кривой изображения линии горизонта на сферическом экране при изменении тангажа летательного аппарата.
где Яэ — радиус сферического экрана;
~= /( / /, 2W).
Таким образом, стрела прогиба изображения при изменении угла тангажа меняется по закону синуса. Поскольку ввод угла крена у в обратном движении есть поворот конуса вокруг оси х и то,
127
очевидно, стрела прогиба при |
крене изменится (отрезок А'В' или |
А"В" повернется вокруг оси Х\ |
на угол —у). |
Сферический экран удобно применять при больших углах об зора, т. е. углах, близких к 180°. Так как в этом случае Д «г
и — я» 1, то максимальное значение стрелы прогиба 5 гфтах.~ R.,-
При г^=0 минимальное значение стрелы прогиба Srr),min = 0. При углах обзора 2 U'/ <I80° величины Д<г и S,-фтах= m0Ra,
где
Подводя итоги исследования зависимостей имитации горизонта, следует отметить, что для малых углов обзора горизонта (2№ < 60°) при проекции изображения на плоский экран в диапазоне углов тангажа -6=+40° и для высот до 3000 м стрела прогиба кривых из меняется в небольших пределах. По абсолютной величине стрела прогиба в этих пределах изменения О и И невелика, и ею можно пренебречь. Следовательно, при отработке навыков взлета и по садки, захода на посадку, при тренировке полета по маршруту и других «полетах» и «разворотах», осуществляемых на небольших «высотах», линию горизонта можно имитировать приближенно способом проекции изображения линии горизонта на плоский экран в виде прямой линии.
Для больших углов обзора в пределах изменения углов тан гажа б от 40 до —50° в системе имитации можно использовать модель со средней кривизной линии для следующих диапазонов высот:
О < 21C < 60 |
Н |
до 5000 м ; |
||
60 . |
21Г < 9<)'- |
и |
до |
3000 м : |
90° |
2W < 120 |
II до |
1ОШ ж. |
|
При проекции изображения на цилиндрический экран знак кривизны линии меняется при переходе угла б через нуль. Очевид но, что применение модели (например, диапозитива) со средней кривизной линии для этого случая затруднительно.
Если пренебречь кривизной линии на цилиндрическом экране, что допустимо при малых углах тангажа (б~ Д10 -*-15°), так как изменения крена и курса при этом могут быть неограниченными, то линию горизонта можно имитировать приближенно путем проекции изображения, как и на плоском экране, в виде прямой линии, а для
128
больших углов обзора — в виде дуги окружности с радиусом, рав ным радиусу экрана для обеспечения резкости изображения.
При имитации линии горизонта на цилиндрическом экране в более широких диапазонах изменения углов тангажа, а также при имитации горизонта на сферическом экране необходимо применять модель шара или систему, дающую аналогичный рассмотренному выше конус лучей, пересечение которого с цилиндром или сферой экрана даст кривую, близкую к расчетной.
ЛИТЕРАТУРА
1. |
М у с х е л и ш в и л и |
Н. |
И. |
Курс аналитической геометрии. М„ Гостех- |
издат, |
1947. |
|
|
|
2. |
О с т о с л а в с к и й |
И. |
В. |
Аэродинамика самолета. М., Оборонгиз, 1957. |
9 лист
УДК 531.18.001.57:681.4
Канд. техн. наук В. А. ПЕРОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ПОДВЕСА МОДЕЛИ ПРИ ИМИТАЦИИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ДВУХ ОБЪЕКТОВ В ПРОСТРАНСТВЕ
Маневренный воздушный бой — один из наиболее общих случа ев, в условиях которого оператор ведет наблюдение за изменением относительного положения быстродвижущегося объекта. Поэтому в тренажерных устройствах, воспроизводящих видимую цель, ими тацию следует осуществлять, исходя из максимального приближе ния условий тренировки к реальным условиям воздушного боя.
При имитации относительного пространственного движения объемного объекта оптическими или оптико-телевизионными мето дами необходимо воспроизвести относительное перемещение его центра тяжести, т. е. переместить проецирующий пучок лучей опти ческого или оптико-телевизионного проектора и имитировать по ворот модели объекта визирования вокруг геометрического центра последней.
Углы поворота модели зависят как от взаимного положения в пространстве геометрического центра объекта управления [1] и объекта визирования [2], так и от изменения углов курса, крена, тангажа этих объектов. Следовательно, для полного воспроизведе ния относительного пространственного движения объекта визиро вания оптическими методами необходимо:
—с помощью оптической системы получить изображение объем ного объекта визирования, перемещающегося в пространстве. Дру гими словами, конструкция оптического проектора должна позво лять изменять направление оптической оси системы в функции из менения линейных координат центров имитируемых объектов;
—объемную модель установить в подвесе с тремя степенями свободы для обеспечения поворота изображения модели относи тельно оси проектирующего пучка.
При моделировании в тренажере относительного движения объ ектов с необходимыми относительными скоростями и ускорения ми исходными данными для выработки параметров относительного
130