Бортовые вычислительные комплексы / лабы / отчет по 4 лр

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра ИИТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Выполнили: ст.гр. П-402

Бабаджанов А.Р.

Русинов Д.С.

Проверил: преподаватель

Неугодникова Л.М.

Уфа, 2014 г

Цель работы:

Целью работы является изучение основных органов управления самолетом и приборов для измерения курса, углов тангажа и крена. Для получения представления о действии наиболее важных приборов и устройств управления в работе используется авиасимулятор самолетов гражданской авиации Microsoft Flight Simulator 2004.

Описание сценария полета:

Первый полет совершим из Барнаула в Новосибирск («Barnaul to Tolmachevo»). Выбор этого маршрута обусловлен двумя причинами: во-первых, небольшое расстояние (время полета 40–50 минут), во-вторых – возможность зайти на посадку визуально, не прибегая к сложным средствам.

Как только созданный полет загрузится, двигатель уже будет запущен, но если вы вдруг его заглушили, перекрыв топливный кран, то нажмите «Ctrl+E». Двигатель запустится, и мы можем выруливать. На маршруте руления от стоянки самолета до ВПП есть 2 значимые точки. Первая точка – это так называемый «предварительный старт». Он находится прямо перед ВПП на определенном расстоянии от нее. Помечается эта точка двумя сплошными и двумя пунктирными линиями, начерченными поперек рулежной дорожки. В этом месте мы должны остановиться и доложить диспетчеру о занятии предварительного старта. Убедившись в том, что ничего (например, заходящий на посадку самолета) взлету не мешает, мы можем выруливать на «исполнительный старт». Это точка на ВПП, откуда собственно и начинается разбег. На исполнительном старте мы должны доложить о готовности к взлету и получить разрешение на взлет.

Для того, чтобы начать руление, надо просто добавить обороты и сняться со стояночного тормоза. Это делается нажатием клавиши «.» (точка). После добавления оборотов (F3) самолет начнет движение. Для взлета выберем ВПП 06. Поясним такое обозначение. В зависимости от местных условий курс ВПП может варьироваться от 1 до 360 градусов. Собственно номер ВПП берется от округления курса. Посадочный курс ВПП аэропорта Барнаула составляет 56 градусов, а противоположный курс – 236 градусов (56 + 180). Округлим до 60 и отнимем ноль. Получим 06. И соответственно номер противоположного конца ВПП будет 24.

При рулении удобно пользоваться видом на аэродром сверху (клавиши «Shift+]» вызывают дополнительное окно, клавиша «[» – закрывает). На рулении постарайтесь не развивать большую скорость, и старайтесь двигаться строго по осевой линии рулежной дорожки. Если вы вдруг набрали приличную скорость и хотите затормозить, нажмите все ту же «точку» на клавиатуре.

При достижении предварительного старта нужно выполнить 2 действия: первое – установить на высотомере атмосферное давление на аэродроме. В реальности мы знаем эту цифру, и после ее установки на шкале давления стрелки высотомера установятся в 0. Но здесь мы просто крутим кремальеру на высотомере до тех пор, пока стрелки не покажут 0. Мы упрощаем потому, что перевод давления из мм. рт. ст. в дюймы по американской системе сам по себе является отдельной темой для беседы, а высотомер Цессны показывает давление именно в дюймах. Второе, что нужно сделать, это скорректировать прецессию гироскопа, иначе наш компас покажет неправильный курс. Делается это нажатием клавиши «D» примерно раз в 2-3 минуты в течение всего полета.

Оглядевшись по сторонам (боковые виды включаются клавишами на цифровой клавиатуре, 7 – влево вперед, 9 – вправо вперед и т.д. при включенном положении «Num Lock»), выруливаем на исполнительный и выравниваем самолет по осевой линии ВПП. Мы готовы к взлету.

Получив воображаемое разрешение на взлет, мы отдаем РУД до упора (клавиша F4) и начинаем разбег. Самое главное – не начать дергать ручку раньше времени, а сосредоточиться на управлении самолетом по курсу, выдерживая машину строго по осевой линии. На разбеге постоянно контролируем скорость. По достижении 70 узлов начинаем тянуть ручку на себя (увеличиваем угол тангажа) и наблюдаем, как самолет задирает нос. Когда тангаж начнет подбираться к 10 градусам, фиксируем ручку и обращаем внимание на вариометр. Наша вертикальная скорость должна быть в районе 600-700 фут/мин, а приборная скорость – медленно подобраться к 90 узлам. Если скорость не растет, то отдайте ручку немного от себя, тем самым уменьшив вертикальную скорость.

Ну вот, мы и взлетели. После взлета мы набираем по прямой высоту в 600 футов и начинаем первый разворот. Выполняется он очень просто – отклоняем штурвал в сторону разворота (или клавишами «4», «6»). Тем самым создается крен, и самолет начинает разворот в сторону крена. При этом возникает эффект скольжения на крыло, и вертикальная скорость может уменьшиться вплоть до отрицательной величины. Парировать это уменьшение нужно движением ручки немного на себя. Крен в развороте не должен превышать 20–25 градусов, смотрите на авиагоризонт в течение всего разворота и подправляйте крен, если он превышает эту величину. Начинаем разворот влево на курс 345 градусов. При подходе к заданному курсу постепенно уменьшайте крен до тех пор, пока стрелка компаса не покажет нужную величину.

Теперь, когда мы легли на нужный курс и продолжаем набор высоты, давайте немного подробнее разберем управление самолетом. Вы, наверное, уже успели обратить внимание на то, что каждый раз, когда ручка отклоняется, казалось бы, незначительно, самолет реагирует на это отклонение немного резче, чем хотелось бы. Иногда бывает достаточно лишь совсем чуть-чуть отклонить рулевые поверхности, чтобы достичь нужного крена или тангажа. Вот для того, чтобы облегчить управление рулями, существуют так называемые «триммеры». Это небольшие отклоняющиеся поверхности, расположенные на рулях высоты, направления и элеронах. Они хорошо помогают в тех случаях, когда не требуется радикальных изменений. В данном случае, когда нам надо поддерживать определенную вертикальную скорость набора, вы, наверное, устанете постоянно держать ручку в одном и том же положении. Этому можно помочь, приведя в действие триммер руля высоты.

На цифровую клавиатуру выведены клавиши управления триммерами, только не забудьте перед этим отключить «Num Lock», а то вместо триммеров вы будете управлять боковыми видами. Нажатие клавиши «7» отклоняет триммер вниз, соответственно, самолет наклоняет нос вниз. Нажатие клавиши «1» отклоняет триммер вверх, заставляя самолет задирать нос. Тем самым мы дойдем до такого положения, когда ручка управления находиться в нейтрали, а самолет продолжает набор высоты с постоянной скоростью в 600-700 футов в минуту.

По ходу экзерсисов с триммерами, мы уже довольно высоко поднялись. Остановимся на высоте 1500 футов, на которой и будет продолжаться наш полет. Теперь, нажимая на клавишу F2, мы немного уменьшим обороты до величины примерно в 2500 RPM, одновременно отдавая ручку от себя и уменьшая вертикальную скорость до нуля, то есть выходим в горизонтальный полет. Мы видим, что самолет начинает постепенно разгоняться, а вертикальная скорость опять начинает расти. Это связано с тем, что с увеличением скорости увеличивается и подъемная сила, которая и заставляет самолет стремиться в набор высоты. Парируем эту тенденцию ручкой до тех пор, пока не наберем скорость 110 узлов, после чего опять начинаем работать триммерами, но на этот раз в другую сторону, не давая самолету набирать высоту.

Таким образом, мы достигли «установившегося горизонтального полета». Курс 345, высота 1500, и мы можем немного оглядеться по сторонам. Нажимая клавишу «W», мы получаем возможность убрать из поля обзора панель приборов и рассмотреть пейзаж в полноэкранном режиме.

Пока мы экспериментировали с набором и снижением, наш приемник поймал сигнал приводной радиостанции (NDB) и прибор под названием ADF начал показывать направление на нее. Посмотрите на прибор, радиостанция находится почти строго по курсу. Давайте довернем таким образом, чтобы МПР (Магнитный Пеленг Радиостанции) был 0, то есть стрелка прибора показывала строго вверх. В данном случае это означает, что нам надо довернуть немного влево, что мы и сделаем. Теперь нам достаточно ориентироваться по этой стрелке, чтобы выйти точно на привод (ударение на «и» – так сокращенно называют приводную радиостанцию). Теперь мы знаем, что не потеряемся, разве что мы вдруг улетим очень далеко, потому что радиус действия привода ограничен, и если выйти за его пределы, ориентирование по данной станции станет невозможным.

Как только на горизонте появилась река, это значит, что мы подлетаем к Новосибирску. Теперь ориентироваться будет легче. Продолжим следовать с прежним курсом до тех пор, пока не пройдем привод. Момент прохода привода мы узнаем точно – как только стрелка ADF начнет с ощутимой скоростью менять направление с 0 на 180°. Примерно в этот же момент, даже чуть раньше, на горизонте, чуть слева по курсу, появится город Новосибирск – серое пятно на общем зеленом фоне. Возьмем курс прямо на него и снизимся до 1000 футов. Курс от привода на город – примерно 310°. Границы города просматриваются достаточно четко для того, чтобы мы могли определить момент его пролета. Как только мы пролетим через весь город, довернем влево на курс 255 и начинаем постепенно гасить скорость до 90 узлов, удерживая самолет на высоте 1000 футов. При этом очень помогает работа триммерами. В принципе, ВПП уже видна, но она расположена не строго по курсу, а немного левее, так что вам обязательно нужно зайти в так называемый «створ ВПП», то есть в сектор, который является как бы продолжением осевой линии ВПП.

Если вы еще не попали в створ полосы, а находитесь левее или правее, то никогда не направляйте самолет прямо на ВПП. Чтобы нормально зайти на посадку, необходимо, чтобы наш курс совпадал с курсом ВПП, и мы находились прямо в створе. Вы ведь не собираетесь сажать самолет по диагонали или поперек полосы? Нам важно, чтобы самолет сел строго по осевой линии ВПП, и чтобы у него было пространство для пробега и торможения.

Курс нашей ВПП составляет 252 градуса, а мы идем с курсом 255, потому что мы находимся левее, и нам надо, соответственно, взять чуть вправо, чтобы попасть в створ. Как только мы увидим, что полоса ориентирована строго по нашему курсу, то есть она находится в центре и направлена прямо от нас, то мы сразу же доворачиваем влево на курс 252 (не забыли про коррекцию компаса?).

Но это все потом, а пока следуем на прежней высоте и снижаем скорость до 90 узлов. Как только скорость снизилась, выпускаем закрылки на 10 градусов с помощью клавиши F7. Будьте готовы к тому, что самолет «вспухнет» и парируйте попытку набора высоты ручкой. Скорость опять начнет падать, поэтому добавьте немного обороты (примерно до 2100) и попытайтесь удержать скорость не ниже 80 узлов. Снижаться пока еще рано. Как только скорость упадет до 80 узлов, довыпускаем закрылки до 20 градусов (F7) и опять парируем «вспухание». Скорость падает до 70 узлов – вот эту скорость мы и будем выдерживать до момента касания ВПП.

Теперь посмотрим вперед. Мы уже достаточно близко подошли к ВПП, и очень четко можно разглядеть слева от нее горизонтальную линию красных огней. Это специальная сигнальная система, состоящая из 4 красно-белых огней, которая сигнализирует наше положение относительно глиссады (траектории снижения). Огни системы расположены и ориентированы таким образом, что если самолет находится ниже глиссады, то пилот видит больше красных огней, чем белых, и, если самолет выше глиссады, то соответственно видно больше белых огней. Если мы идем точно по глиссаде, то мы должны видеть 2 белых и 2 красных огня. В данный момент мы должны видеть все красные огни. Постепенно, по мере нашего приближения к ВПП огни меняют цвет, начиная с крайнего левого. Как только мы видим 2 белых и 2 красных огня, мы начинаем снижение по глиссаде. Для этого мы прибираем обороты до 1900 и немного наклоняем нос. На глиссаде старайтесь удерживать вертикальную скорость в пределах 350–400 фут/мин и приборную не более 70 и не менее 60 узлов. При этом постоянно контролируйте свое положение относительно глиссады по огням. Если преобладает белый цвет – вы идете выше, нужно немного наклонить нос, если же красный, то вы идете ниже, нос следует чуть-чуть поднять. Следите за скоростью! Если она упадет ниже минимальной, то наступит сваливание, то есть вы просто упадете. Регулируйте обороты: прибирайте (F2), если скорость растет, и увеличивайте (F3), если она падает.

Если все сделано правильно, то вы пролетите порог ВПП на очень небольшой высоте – порядка 50 футов. После пролета порога, как только мы снизимся до высоты 20–30 футов, нужно поставить двигатель на «малый газ» (F1) и начать выравнивание самолета. Для этого надо слегка потянуть ручку на себя, чтобы уменьшить вертикальную скорость до 100–200 фут/мин. Нужно потренироваться, прежде чем вы уловите тот момент, когда надо выравнивать самолет.

Теперь нажмите «точку» на клавиатуре для торможения. Разовое нажатие задействует тормоза буквально на полсекунды, поэтому, чтобы тормозить активнее, надо удерживать эту клавишу. Только не перестарайтесь, потому что, если вы начнете усиленно тормозить на большой скорости, самолет «скапотирует» – перевернется через нос. Нажимайте тормоза через определенные промежутки времени, ориентировочное значение которых определите сами.

Как только скорость упала до приемлемой для руления, освободим ВПП и по ближайшей рулежке и заедем на перрон. Поставим самолет на стояночный тормоз («Ctrl+.») и выключим двигатель («CTRL+SHIFT+F1»).

Ответы на вопросы:

1. Перечислите основные органы управления самолетом, а также регулируемые ими параметры движения.

На рис. дана схема самолета, на котором в качестве рулевых органов применены элероны 4 с триммером 5, стабилизатор (руль высоты) 6 и руль направления 7 с триммером 8. Подъемная сила у крылатых ЛА создается главным образом крыльями, частью которых являются элероны, поэтому посредством элеронов можно менять направление и отчасти величину подъемной силы. Устойчивость и управляемость ЛА обеспечивается горизонтальным (стабилизатор, нередко стабилизатор и руль высоты) и вертикальным (киль 12 и руль направления 7) оперением.

Управление элеронами и стабилизатором (рулем высоты) осуществляется посредством ручки управления самолетом 1 или штурвальной колонки, отклоняемой соответственно вправо-влево, вперед-назад. Движение ручки управления самолетом через систему тяг и бустерные механизмы (усилители) 9 и 10 передается элеронам и стабилизатору. Для управления рулем направления воздействуют на педали 2, которые через бустер 11 передают движение рулю направления.

Управление самолетом в вертикальной плоскости осуществляется отклонением стабилизатора (руля высоты) из нейтрального положения вверх и вниз. При отклонении стабилизатора вверх (вниз) под действием встречного потока возникает аэродинамическая сила , создаваемая стабилизатором и направленная вниз (вверх). Момент этой силы поворачивает самолет относительно оси , увеличивая (уменьшая) угол атаки, вследствие чего меняется подъемная сила крыльев. При изменении подъемной силы меняется высота полета, а момент изменяет угол наклона продольной оси самолета (угол тангажа). Другими словами, стабилизатор (руль высоты) служит для управления углом тангажа и высотой полета.

Управление самолетом в горизонтальной плоскости осуществляется элеронами и рулем направления. Если элероны отклоняются (правый элерон поднимается, а левый опускается, и наоборот), то подъемная сила крыла с поднятым элероном уменьшается, а с опущенным – увеличивается. Разность подъемных сил крыльев обусловливает возникновение момента относительно оси , называемого моментом крена. Таким образом, с помощью элеронов можно управлять углов крена и боковым движением центра масс самолета.

2. Дайте определение следующим параметрам пространственного углового положения ЛА: «угол тангажа», «угол крена», «угол рысканья», «угол атаки», «угол скольжения».

Угол тангажа – угол, образуемый продольной осью ОY с горизонтальной плоскостью.

Угол крена - угол, образуемый при повороте ЛА вокруг продольной оси ОХ относительного положения, при котором ОZ горизонтально.

Угол рысканья – угол, образуемый проекцией продольной оси ОХ на горизонтальную плоскость и заданным направлением ОХg.

Угол атаки – угол между проекцией вектора воздушной скорости на плоскость симметрии и продольной осью.

Угол скольжения - угол, образуемый вектором скорости с плоскостью симметрии самолета.

3. Опишите устройство и принцип действия таких гироскопических устройств как авиагоризонт и гирополукомпас.

Авиагоризонт - гировертикаль, имеющая визуальную индикацию углов крена и тангажа, называется авиагоризонтом.

Основным элементом авиагоризонта является гироскоп с тремя степенями свободы. Поскольку гироскоп сохраняет положение оси собственного вращения в инерциальном пространстве, в авиагоризонтах ось гироскопа приводится в вертикальное положение по отношению к Земле с помощью физического маятника, который используется для этой цели в то время, когда ЛА не имеет ускорений. В противном случае физический маятник показывает не истинную вертикаль, а направление, образованное равнодействующей от силы тяжести и инерционной силы.

Широкое распространение в авиации получили гирополукомпасы (ГПК), которые не обладают способностью отыскивать какое-либо направление на Земле, а могут только его запоминать. Гирополукомпасы измеряют ортодромический курс, т.е. отклонение самолета от ортодромии.

4. Для чего на самолетах используются триммеры?

Для поддержания нужного положения управляющих поверхностей без использования штурвала служат триммеры.

Триммеры - это небольшие отклоняющиеся поверхности, расположенные на рулях высоты, направления и элеронах. Они хорошо помогают в тех случаях, когда не требуется радикальных изменений. В данном случае, когда нам надо поддерживать определенную вертикальную скорость набора, вы, наверное, устанете постоянно держать ручку в одном и том же положении. Этому можно помочь, приведя в действие триммер руля высоты.

5. Расскажите, на показания каких приборов нужно ориентироваться при выполнении таких маневров как прямолинейный горизонтальный полет, набор высоты и снижение, повороты. Как при данных маневрах будут меняться показания этих приборов?

Прямой горизонтальный полет является основным маневром в гражданской авиации.

Итак, как определить, что вы летите прямо и на одной высоте. Прежде всего, это можно сделать, осмотревшись по сторонам. Оба крыла самолета должны быть параллельны земле и находиться от нее на одинаковом расстоянии. Если определение положения «на глаз» вас не устраивает, то необходимо пользоваться авиагоризонтом. Авиагоризонт представляет собой прибор для определения пространственного положения самолета относительно горизонта. Прибор выдает 2 параметра – крен (Bank) и тангаж (Pitch).

Если крылья изображения самолета не наклонены, то самолет совершает прямолинейный полет.

Еще одним прибором для определения прямолинейного полета может служить указатель курса. Если с течением времени курс не изменяется, то самолет летит прямо и не поворачивает.

Чтобы увеличить высоту полета, необходимо поднять нос самолета вверх (символ самолета на авиагоризонте окажется в синей зоне). Большая стрелка высотомера при этом будет поворачиваться по часовой стрелке, стрелка вариометра отклониться вверх от нулевого значения, а приборная скорость начнет падать. Аналогично, при снижении символ самолета расположится в коричневой зоне авиагоризонта, стрелки высотомера будут вращаться против часовой стрелки, вариометр покажет отрицательное значение, а приборная скорость начнет увеличиваться.