3. Структура и состав иис
Информационно–измерительная система для летных испытаний состоит из ряда подсистем (рис. 2), отличающихся назначением и их размещением относительно летательного аппарата. Каждая из этих подсистем, в свою очередь, представляет собой ИИС со всеми присущими ей свойствами.
Основной подсистемой ИИС летных испытаний является бортовая система измерений (БС), предназначенная для получения в условиях полета измерительной информации, характеризующей состояние и работу агрегатов и узлов ЛА, взаимодействие составных частей авиационного комплекса между собой и средой. Структура системы зависит от целей, задач летных испытаний и типа ЛА.
Рис. 2. Состав ИИС для летных испытаний
Бортовая система измерений состоит из совокупности измерительных средств (ИзС), осуществляющих восприятие различных физических сигналов (давлений, деформаций, угловых и линейных ускорений и т.д.), их преобразование и регистрацию на борту или передачу на землю.
Бортовая система измерений содержит следующие элементы:
датчики (первичные преобразователи), воспринимающие физические сигналы и преобразующие их в электрический сигнал (входные сигналы);
согласующие устройства или вторичные преобразователи, осуществляющие преобразование сигналов в вид, допускающий их восприятие тем или иным регистрирующим устройством;
регистрирующие устройства (магнитные накопители (МН), осциллографы), обеспечивающие накопление информации;
органы управления, осуществляющие включение и выключение системы или изменение режима ее работы;
средства синхронизации, обеспечивающие единую регистрацию времени на всех накопителях внутри БС и на внешних измерительных комплексах (СЕВ);
линии связи, передающие измерительную информацию, сигналы управления и напряжение питания всех элементов;
источники питания, вырабатывающие стабилизированные напряжения всех видов, необходимые для элементов системы;
вспомогательные элементы (реле, переключатели, колодки, штепсельные разъемы и т.д.).
В состав бортовых средств могут входить и другие элементы, например, фото–киноаппаратура, аппаратура видеозаписи, средства бортовой обработки информации, средства отображения результатов обработки.
Бортовые системы измерений состоят из отдельных подсистем, обеспечивающих измерения групп параметров, характерных для определенных направлений исследования: прочности, аэродинамики, силовых установок, вибраций, акустики и т.д. Такие подсистемы обладают автономией, что позволяет изменять в ходе испытаний цели и задачи конкретных полетов. В состав бортовых средств, где базовыми являются магнитные накопители, могут включаться светолучевые осциллографы. Зарегистрированная на них информация используется для экспресс–анализа выполнения полетного задания.
В последние годы наметилась тенденция к совмещению бортовых и радиотелеметрических систем. Созданы и применяются совмещенные системы.
Наряду с бортовыми системами измерений для измерения тех же физических величин используются радиотелеметрические системы (РТС), передающая аппаратура которых устанавливается на испытуемом самолете, а приемная – на земле. РТС используется при летных испытаниях самолетов, главным образом, в качестве информационного канала системы управления летным экспериментом в темпе его проведения. Дублируя бортовые измерения, РТС одновременно в целом повышает надежность получения результатов эксперимента.
В некоторых видах летных испытаний, например, при определении взлетно–посадочных характеристик, отработке навигационных комплексов, градуировке приемников воздушного давления, необходимо знание параметров траектории самолета – его местоположения и вектора скорости. Для измерения координат самолета и составляющих вектора скорости служит система внешнетраекторных измерений (ВТИ), представляющая собой оптические и радиотехнические измерительные средства, размещаемые на земле.
Системы единого времени (СЕВ), сбора и трансляции измерительной информации (СТ), а также обработки (СО) объединяют бортовую систему, системы РТИ и ВТИ в единую информационно–измерительную систему. Дополненная системой командного управления (КУ) эта ИИС из разомкнутой, открытой превращается в замкнутую систему.
ИИС летных испытаний в целом представляет собой иерархическую систему. Нижнему уровню иерархии соответствуют отдельные средства измерений, которые на следующем уровне объединяются в системы бортовых, радиотелеметрических или внешнетраекторных измерений, в свою очередь, объединяемых на верхнем уровне иерархии в ИИС. При этом топографически структура ИИС, в зависимости от целей летных испытаний и используемых средств, может быть классической, многоуровневой иерархической, многоуровневой с перекрестными связями между элементами различных уровней, централизованной или смешанной. Вне зависимости от топографии структура ИИС может быть жесткой, программно–перестраиваемой, адаптируемой или самонастраивающейся. Жесткую структуру имели ИИС предыдущих поколений. Современные бортовые системы измерений обычно имеют программно–перестраиваемую структуру. Структура современных РТИ и ВТИ, как правило, адаптируемая – программа измерений изменяется автоматически в зависимости от режима полета или динамики изменения измеряемых величин. Замкнутые ИИС, предназначенные для управления летным экспериментом в реальном масштабе времени (в темпе его проведения), выполняются с самонастраивающейся переменной структурой.
ИИС летных испытаний относится к классу многомерных ИИС. Количество входных сигналов в ИИС летных испытаний лежит в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен. Количество выходных сигналов может быть не равным количеству входных сигналов. Входные величины ИИС летных испытаний, как правило, разнородны по своей физической природе, имеют различные динамические диапазоны и спектры, могут быть независимы или иметь между собой функциональные и корреляционные связи. Одна и та же ИИС, например, бортовая система измерений или РТС, может иметь в качестве входных сигналов величины, изменяющиеся во времени и распределенные в пространстве, дискретные и непрерывные, пассивные и активные. Выходная информация ИИС летных испытаний в большинстве своем имеет дискретную форму из–за обработки результатов цифровыми вычислительными машинами.