RU2248304C2 - Method and device for limitation of angle of attack and overloading of aircraft - Google Patents
Method and device for limitation of angle of attack and overloading of aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2248304C2 RU2248304C2 RU2002125425/11A RU2002125425A RU2248304C2 RU 2248304 C2 RU2248304 C2 RU 2248304C2 RU 2002125425/11 A RU2002125425/11 A RU 2002125425/11A RU 2002125425 A RU2002125425 A RU 2002125425A RU 2248304 C2 RU2248304 C2 RU 2248304C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- elevator
- control
- attack
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам управления самолетом. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности маневрирования самолета за счет введения в систему управления тангажем самолета (рулем высоты, поворотными реактивными соплами двигателей самолета, вектором тяги двигателей самолета или иными рулевыми органами, управляющими тангажем самолета или его углом атаки) дополнительного корректирующего устройства. (Далее будет применяться сокращенная форма описания органа управления - руль высоты вместо руль высоты, поворотные реактивные сопла двигателей самолета, вектор тяги двигателей самолета, или иные рулевые органы, управляющие тангажем самолета или его углом атаки.) Корректируя сигнал управления рулем высоты, оно позволяет системе управления быстро и точно вывести самолет на предельно допустимый угол атаки (α макс) в случае необходимости.The invention relates to methods and devices for controlling an airplane. The task to which the claimed invention is directed is to increase the safety of maneuvering the aircraft by introducing into the aircraft pitch control system (elevator, rotary jet nozzles of aircraft engines, aircraft engine thrust vector or other steering elements controlling the aircraft pitch or its angle of attack) additional corrective device. (An abbreviated form for describing the control will be used next - elevator instead of elevator, rotary jet nozzles of aircraft engines, thrust vector of aircraft engines, or other steering elements controlling the aircraft pitch or angle of attack.) By adjusting the elevator control signal, it allows the system control quickly and accurately bring the aircraft to the maximum permissible angle of attack (α max) if necessary.
Способ ограничения угла атаки и перегрузки летательного аппарата отличается тем, что на управляющий сигнал системы управления рулем высоты летательного аппарата, идущий от органа управления, который управляет материальным объектом - рулем высоты летательного аппарата, вводят ограничение с упреждением до момента выхода летательного аппарата на максимальный угол атаки, при этом величину упреждения вычисляют по принципу передаточной функции - инерционное звено первого порядка, входящий сигнал которого - величина, пропорциональная угловой скорости руля высоты или органа управления системы управления рулем высоты летательного аппарата, а выходящий - величина упреждения, причем после снятия упреждения на управляющий сигнал, последний получает возможность своего изменения до значения, соответствующего предельно допустимому углу установки руля высоты, которое соответствует максимально допустимому углу атаки на установившемся режиме полета, при котором угол атаки не изменяется и полностью уравновешен, соответствуя заданному рулем высоты максимальному значению.The method of limiting the angle of attack and overload of the aircraft is characterized in that the control signal of the aircraft elevator control system, coming from the control that controls the material object - the elevator of the aircraft, introduces a restriction with anticipation until the aircraft reaches its maximum angle of attack while the lead value is calculated according to the principle of the transfer function — the first-order inertial link, the input signal of which is a value proportional to the angles the speed of the elevator or control element of the aircraft elevator control system, and the outgoing one is the lead, and after removing the lead on the control signal, the latter gets the opportunity to change to a value corresponding to the maximum allowable angle of elevator, which corresponds to the maximum allowable angle of attack at a steady flight mode, in which the angle of attack does not change and is completely balanced, corresponding to the maximum value set by the elevator.
Устройство ограничения угла атаки летательного аппарата отличается тем, что в состав системы управления рулем высоты летательного аппарата включено корректирующее устройство, вводящее ограничение на управляющий сигнал с упреждением, а величина упреждения вычисляется в корректирующем устройстве по принципу передаточной функции - инерционное звено первого порядка, входящий сигнал которого - величина, пропорциональная угловой скорости руля высоты или органа управления системы управления рулем высоты летательного аппарата, а выходящий - величина упреждения; и устройства, позволяющие корректирующему устройству изменять сигнал управления, например, суммирующие устройства, упорные устройства или исполнительные устройства, влияющие совместно с корректирующим устройством на систему управления рулем высоты летательного аппарата, ограничивая сигнал управления, который, в свою очередь, ограничивает перемещение руля высоты летательного аппарата.The device for limiting the angle of attack of an aircraft differs in that a correction device is included in the control system of the elevator control of the aircraft, introducing a restriction on the control signal with lead, and the value of lead is calculated in the correction device according to the principle of the transfer function — an inertial link of the first order, the input signal of which - a value proportional to the angular velocity of the elevator or control of the elevator control system of the aircraft, and - the value of pre-emption; and devices that allow the corrective device to change the control signal, for example, summing devices, thrust devices or actuators, which, together with the corrective device, affect the aircraft elevator control system, limiting the control signal, which, in turn, restricts the elevator elevator movement .
Кроме того, заявляемое устройство отличается тем, что оно получает параметр, пропорциональный угловой скорости руля высоты летательного аппарата или угловой скорости органа управления рулем высоты летательного аппарата, от датчиков этих величин, связанных с органом управления или рулем высоты или с любым элементом системы управления рулем высоты летательного аппарата, являющимся проводником управляющего сигнала.In addition, the inventive device is characterized in that it receives a parameter proportional to the angular velocity of the elevator of the aircraft or the angular velocity of the elevator of the aircraft from sensors of these quantities associated with the control or elevator or with any element of the elevator control system aircraft, which is a conductor of the control signal.
Перечень чертежей:List of drawings:
Фиг.1: Структурно-функциональная схема вычислителя передаточной функции величины упреждения Δ δ (величина упреждения Δ δ - это угол отклонения руля высоты Δ δ , пропорциональный величине Δ α 2 - предстоящего инерционного отклонения угла атаки α выше заданного значения α заданное (см. фиг.6)).Figure 1: Structural-functional diagram of the calculator of the transfer function of the lead value Δ δ (the lead value Δ δ is the angle of deviation of the elevator Δ δ proportional to Δ α 2 of the upcoming inertial deviation of the angle of attack α above a given value α specified (see Fig. .6)).
1. Суммирующий блок (С).1. The summing block (C).
2. Блок произведения (умножитель) N1 (У1).2. Product block (multiplier) N1 (U1).
3. Блок произведения (умножитель) N2 (У2).3. Product block (multiplier) N2 (U2).
4. Блок интегрирующего звена (И3).4. Block integrating link (I3).
5. Блок произведения (умножитель) N3 (У3).5. Product block (multiplier) N3 (U3).
6. Блок произведения (умножитель) N4 (У4).6. Product block (multiplier) N4 (U4).
7. Вычислитель передаточной функции (ВП).7. The calculator of the transfer function (VP).
Фиг.2: Структурно-функциональная схема вычислителя величины упреждения Δ δ (ВВУ).Figure 2: Structural-functional diagram of the calculator of the value of the lead Δ δ (VVU).
8. Программное устройство (ПРУ).8. Software device (PRU).
9. Вычислитель коэффициента усиления (ВКУ).9. The calculator gain (VKU).
10. Вычислитель коэффициента обратной связи (ВОС).10. Calculator feedback coefficient (VOS).
11. Вычислитель промежутка времени τ (ВВ).11. The calculator of the time interval τ (BB).
12. Дифференцирующее устройство (ДУ) можно не применять, если на вход ВП подается параметр δ ’(t), равный угловой скорости руля высоты.12. A differentiating device (DU) can be omitted if the parameter δ ’(t) equal to the angular velocity of the elevator is fed to the input of the VP.
12а) Необязательное преобразующее устройство (НПУ), пропускающее только отрицательные значения Δ δ .12a) An optional conversion device (NPC) that allows only negative Δ δ values to pass through.
13. Вычислитель величины упреждения (ВВУ).13. The calculator of the lead value (VVU).
Фиг.3: Структурно-функциональная схема системы управления рулем высоты самолета с применением корректирующего устройства:Figure 3: Structural-functional diagram of the aircraft elevator control system using a corrective device:
14. Вычислитель величины предельного отклонения руля высоты (ВПО).14. The calculator of the maximum deviation of the elevator (VPO).
15. Сумматор корректирующего устройства (СКУ).15. The adder corrective device (SKU).
16. Преобразующее устройство (ПУ), пропускающее только отрицательные значения Δ δ к - величины коррекции.16. Transforming device (PU), passing only negative values Δ δ to - correction value.
17. Корректирующее устройство (КУС).17. The corrective device (KUS).
18. Орган управления (ОУ) в системе продольного управления самолетом (по тангажу) (штурвал, ручка управления самолетом).18. The governing body (OS) in the system of longitudinal aircraft control (pitch) (steering wheel, aircraft control stick).
19. Датчик положения органа управления (ДОУ).19. The position sensor of the control (DOU).
20. Суммирующее устройство системы управления (СУС).20. The totalizer of the control system (CMS).
21. Исполнительное устройство (гидроусилитель, бустер, автономная рулевая машина и т.д.) (ИУ).21. Actuator (power steering, booster, autonomous steering machine, etc.) (IU).
22. Руль высоты самолета (РВ).22. Aircraft elevator (RV).
Фиг.4: Схема вычислителя величины предельного отклонения руля высоты δ max.Figure 4: Diagram of the calculator of the maximum deviation of the elevator δ max.
23. Функциональный блок, воспроизводящий нелинейную функцию δ max1 (Б1).23. A functional block that reproduces the nonlinear function δ max1 (B1).
24. Вычислитель значения δ mах2 (Б2).24. The calculator of the value of δ max2 (B2).
25. Сравнивающее устройство (СУ), выбирающее минимальное (максимальное по модулю) значение из параметров δ max1 и δ mах2.25. A comparing device (CS) that selects the minimum (maximum modulo) value from the parameters δ max1 and δ max2.
Фиг.5: Структурная схема системы управления рулем высоты самолета с применением корректирующего устройства:Figure 5: Block diagram of the aircraft elevator control system using a corrective device:
26. Датчик угла атаки или система определения угла атаки (ДУА).26. The angle of attack sensor or the system of determining the angle of attack (DUA).
27. Система воздушных сигналов или централь скорости и высоты или бортовой компьютер или иная система, обрабатывающая данные о высоте и скорости полета (СВС).27. An airborne signal system or a central line of speed and altitude, or an on-board computer or other system that processes data on altitude and flight speed (SHS).
28. Система топливомера и/или сигнализаторы наличия груза на самолете и/или задающее устройство количества груза на самолете (СТ).28. The fuel gauge system and / or signaling devices for the presence of cargo on the plane and / or the setting device for the amount of cargo on the plane (ST).
29. Приемник воздушного давления (ПВД).29. Air pressure receiver (LDPE).
Фиг.6: График процесса вывода угла атаки самолета α на предельно допустимое значение.6: Graph of the process of deriving the angle of attack of the aircraft α to the maximum allowable value.
Фиг.7: Схема системы управления рулем высоты самолета с применением корректирующего устройства, выполненного в одном корпусе с СУС:Figure 7: Diagram of the aircraft elevator control system using a corrective device made in one building with a CMS:
30. Корректирующее устройство (КУС), выполненное в одном корпусе с СУС.30. Corrective device (KUS), made in one case with the WM.
Фиг.8: Схема системы управления рулем высоты с применением корректирующего устройства, выполненного в одном корпусе с СУС.Fig. 8: Diagram of a elevator control system using a corrective device made in one housing with a CMS.
Фиг.9: Алгоритм программы для бортового компьютера. Этапы программы.Fig.9: The algorithm of the program for the on-board computer. Program Stages.
31. Получение бортовым компьютером (БК) от систем самолета параметров числа М полета, давления воздуха на высоте полета РII, массы топлива на самолете mT, массы груза mГ, скорости полета V, угла атаки α , углового положения органа управления (штурвала и т.д.), задающего положение руля высоты δ , первой производной от параметра δ , производных от параметра α , сигналов от концевых выключателей, от топливомерной системы и других параметров полета.31. Obtaining on-board computer (BC) from aircraft systems the parameters of the number M of flight, air pressure at flight altitude P II , the mass of fuel on the plane m T , the mass of cargo m G , flight speed V, angle of attack α, the angular position of the control unit (helm etc.) specifying the position of the elevator δ, the first derivative of the parameter δ, derivatives of the parameter α, signals from the limit switches, the fuel gauge system and other flight parameters.
32. Вычисление параметров коэффициента усиления передаточной функции ограничителя К, его постоянной времени Т, величины упреждения Δ δ , длительности временного промежутка τ , максимально-допустимых углов отклонения руля высоты δ max1 и δ max2 и синхронизация программы.32. The calculation of the parameters of the gain of the transfer function of the limiter K, its time constant T, the lead time Δ δ, the duration of the time interval τ, the maximum allowable steering angle deviation δ max1 and δ max2 and program synchronization.
33. Сравнение величин δ max1 и δ max2.33. Comparison of δ max1 and δ max2.
34. Выбор значения δ max из δ max1 и δ max2.34. The choice of the value of δ max from δ max1 and δ max2.
35. Вычисление величины δ +Δ δ -δ max.35. Calculation of δ + Δ δ -δ max.
36. Определение знака величины δ +Δ δ -δ max и определение режима работы устройства согласно условиям в таблице 1. В зависимости от режима определяется коэффициент усиления передаточной функции К и ее постоянная времени Т в соответствии с таблицей 2.36. Determining the sign of the quantity δ + Δ δ -δ max and determining the operating mode of the device according to the conditions in table 1. Depending on the mode, the gain of the transfer function K and its time constant T are determined in accordance with table 2.
37. Выдача (изменение) в СУС 20 сигнала Δ δ к (отрицательного или равного нулю) и переход в начало программы.37. Issue (change) in
Фиг.10: Схема механической системы управления самолетом (рулем высоты).Figure 10: Diagram of a mechanical aircraft control system (elevator).
38. Механическое исполнительное устройство (МИУ).38. Mechanical actuator (MIU).
39. Концевой выключатель (KB).39. Limit switch (KB).
40. Упорное устройство (УУ).40. Thrust device (UU).
41. Шток механического исполнительного устройства (ШУ).41. The stock of the mechanical actuator (ШУ).
42. Упор упорного устройства (У).42. An emphasis of the persistent device (U).
Состав и взаимные связи элементов выглядят следующим образом.The composition and interconnections of the elements are as follows.
Заявляемое устройство включает типовой набор элементов системы управления самолетом от штурвала до руля высоты и присоединенные к системе корректирующее устройство управляющего сигнала 17 и суммирующее устройство 20 для электродистанционной проводки управления (фиг.3). Или корректирующее устройство управляющего сигнала 17 и механическое исполнительное устройство 38, воздействующее на присоединенное к проводке механической системы управления упорное устройство 40 (фиг.10).The inventive device includes a typical set of elements of an aircraft control system from the helm to the elevator and a control
Корректирующее устройство 17 (фиг.3) имеет в своем составе вычислитель величины упреждения 13, вычислитель предельного отклонения руля высоты 14, сумматор корректирующего устройства 15, преобразующее устройство 16. Все элементы взаимно связаны друг с другом согласно фиг.3. Вычислитель величины упреждения 13 состоит из следующих частей: ВП 7, ПРУ 8, ВВ 11, ВКУ 9, ВОС 10 и необязательных элементов ДУ и НПУ (фиг.2). Если ВП получает параметр δ -угол установки РВ от соответствующих датчиков положения руля высоты или от датчика положения штурвальной колонки (расположенных на любом из проводящих управляющий сигнал δ элементах системы управления), то его необходимо дифференцировать в ДУ 12 для получения производной δ ’(t), которую следует подавать на вход ВП 7. Если ВП получает параметр δ ’(t) от соответствующих датчиков, расположенных на любом из проводящих управляющий сигнал δ элементах системы управления, то его следует подавать на вход ВП 7 без преобразований в ДУ. Для повышения надежности системы можно применить элемент НПУ 12а, который пропускает только отрицательные значения параметра Δ δ - величины упреждения. Все элементы ВВУ взаимно связаны в соответствии с фиг.3.The corrective device 17 (Fig. 3) includes a calculator of the
ВП 7 (фиг.1) состоит из элементов С (позиция 1), У1 (позиция 2), У2 (позиция 3), И3 (позиция 4), У3 (позиция 5), У4 (позиция 6). Все элементы ВП взаимно связаны в соответствии с фиг.1.VP 7 (figure 1) consists of elements C (position 1), U1 (position 2), U2 (position 3), I3 (position 4), U3 (position 5), U4 (position 6). All elements of the VP are mutually connected in accordance with figure 1.
ВПО 14 (фиг.4) состоит из элементов Б1 (позиция 23), Б2 (позиция 24), СУ (позиция 25). Все элементы ВПО взаимно связаны в соответствии с фиг.4.VPO 14 (figure 4) consists of elements B1 (position 23), B2 (position 24), SU (position 25). All elements of the malware are interconnected in accordance with figure 4.
КУС 17 (фиг.10), работающий совместно с механической проводкой, связан с МИУ 38, которое имеет шток 41 с расположенным на нем KB 49. В систему управления рулем высоты включено упорное устройство 40, которое может взаимодействовать с МИУ согласно этому описанию.KUS 17 (figure 10), working in conjunction with mechanical wiring, is connected to
КУС 17 (фиг.5) в любом исполнении может иметь связь с ДУА 26 для получения параметра угол атаки α , с СВС 27 для получения параметров полета, с СТ 28 для получения параметров массы топлива и груза на борту самолета. СВС 27 связано с ПВД 29.KUS 17 (figure 5) in any design can be connected with the
Электродистанционная система управления может иметь следующие элементы: ОУ 18, ДОУ 19, СУС 20, ИУ 21, РВ 22, соединенные между собой согласно фиг.5.The remote control system may have the following elements:
Механическая система управления может иметь следующие элементы: ОУ 18, УУ 40, ИУ 21, РВ 22, соединенные между собой согласно фиг.10.The mechanical control system may have the following elements:
С учетом настоятельных требований сотрудников ФИПС относительно описания связей элементов, привожу следующие данные. Ниже приводится перечень элементов проводки (системы) управления (ЭПУ) тангажем (или рулем высоты) самолета в случае механической системы управления летательным аппаратом (СУЛА). (Самолет - это летательный аппарат (ЛА)). ОУ может быть представлен в виде штурвала и/или штурвальной колонки и/или ручки управления самолетом и/или автомата управления (АУ) (если такой имеется) (автопилота).Given the urgent requirements of FIPS staff regarding the description of the relationships of elements, I quote the following data. The following is a list of control wiring (system) elements (EPUs) with the pitch (or elevator) of the aircraft in the case of a mechanical aircraft control system (SULA). (An airplane is an aircraft (LA)). The OS can be presented in the form of a helm and / or control column and / or aircraft control stick and / or automatic control unit (AU) (if any) (autopilot).
В случае применения с механической проводкой (системой) управления (фиг.10) ОУ механически последовательно связан при помощи известных соединительных элементов (СЭ), таких как: болтов, гаек, шплинтов, шпилек, кронштейнов, проушин, шестерен, ползунов, цепных передач, винтовых передач, редукторов, валов, тяг и т.д. (далее (СЭ)) с последовательно соединенными в любой последовательности ЭПУ: тяги, качалки, валы, люнеты, кронштейны, цепи, тросы, шестерни, рычаги и т.д. ЭПУ передают при помощи механического перемещения (МП) (линейного, вращательного, поступательного и т.д.) управляющий сигнал δ (УС) на УУ 40. УУ может быть выполнено в виде любого элемента (набора элементов) из списка, относящегося к выше разъясненному понятию ЭПУ с установленным на нем упором, либо с присоединенным к нему рычагу с упором, либо качалки с упором и т.д. (Соединение упора с этим элементом может быть при помощи СЭ или сварки, спайки, склейки и др.). УУ последовательно механически связано при помощи СЭ с ЭПУ спереди и сзади (с обоих концов) (т.е. с двух сторон). ЭПУ, следующие за УУ, передают МП на ИУ 21 (если оно установлено): бустер, гидроусилитель, электропривод, электроподъемник, автономная рулевая машина, гидропривод, пневмопривод или их комбинации и т.д. Далее ИУ связано механически при помощи СЭ со следующими за ним ЭПУ. В случае отсутствия в СУЛА ИУ, ЭПУ связаны со следующими за ними ЭПУ при помощи СЭ. ЭПУ соединены последовательно друг с другом и последний из них связан при помощи СЭ с рулем высоты (РВ) 22. Таким образом, все ЭПУ последовательно связаны между собой при помощи СЭ и образуют схему последовательно связанных элементов: ОУ, ЭПУ, УУ, ИУ и/или ЭПУ, РВ.In the case of using control with a mechanical wiring (system) (Fig. 10), the OS is mechanically connected in series using known connecting elements (SE), such as: bolts, nuts, cotter pins, studs, brackets, eyes, gears, sliders, chain transmissions, helical gears, gears, shafts, rods, etc. (hereinafter (SE)) with EPUs connected in series in any sequence: traction, rocking, shafts, lunettes, brackets, chains, cables, gears, levers, etc. EPU transmit using mechanical displacement (MP) (linear, rotational, translational, etc.) the control signal δ (US) on
Все ЭПУ установлены на летательный аппарат и связаны с ним при помощи таких крепежных элементов КЭ, как: СЭ, люнеты, кронштейны, рычаги, подшипники, болты, винты, заклепки, шплинты, гайки и т.д. Они обеспечивают одну степень свободы для МП этих элементов, обеспечивающих прохождение УС по СУЛА. Добавлю, что на ОУ воздействует летчик (человек), связанный с ним при помощи кисти руки летчика путем зажатия его между пальцев руки. Летчик связан с ОУ только во время полета и движения самолета по земле. Если ЛА беспилотный, то функции летчика выполняет автоматическое устройство (АУ), механически связанное с ЭПУ, заменяя летчика и ОУ в вышеприведенной схеме и образуя новую схему последовательно связанных элементов: автоматическое устройство, ЭПУ, УУ, ИУ и/или ЭПУ, РВ.All EPUs are mounted on the aircraft and connected to it by means of KE fasteners such as SE, lunettes, brackets, levers, bearings, bolts, screws, rivets, cotter pins, nuts, etc. They provide one degree of freedom for the MP of these elements, ensuring the passage of the CSS in the BAR. I will add that the pilot (person) acts on the OS, associated with it with the pilot’s hand by clamping it between the fingers. The pilot is connected with the OS only during the flight and the movement of the aircraft on the ground. If the aircraft is unmanned, then the functions of the pilot are performed by an automatic device (AU), mechanically connected to the control unit, replacing the pilot and the control unit in the above scheme and forming a new circuit of series-connected elements: automatic device, control unit, control unit, control unit and / or control unit, electronic control unit.
Если СУЛА электрическая или электронная, то АУ может быть связан с проводами (электропроводящими, изолированными друг от друга) такой СУЛА при помощи штепсельных разъемов ШР.If the SULA is electric or electronic, then the AU can be connected to the wires (electrically conductive, isolated from each other) of this SULA using the plug connectors of SR.
Для электрической или электронной СУЛА (ЭСУЛА) ОУ связан (механически при помощи СЭ и ЭПУ) последовательно с ДОУ, который преобразует МП ОУ в электрический или электронно-цифровой УС δ в виде напряжения либо частоты тока, либо в виде электронно-битовой цифровой информации.For an electric or electronic SDULA (ESULA), the op-amp is connected (mechanically with the help of SE and EPU) in series with the DOU, which converts the MP OS into an electric or electronic-digital DC δ in the form of voltage or current frequency, or in the form of electronic-bit digital information.
В качестве ДОУ можно использовать: потенциометрические, индуктивные, индукционные датчики, микросин, емкостные, импульсные датчики, преобразующие МП в электрический сигнал, электромеханические цифровые приборы, аналогово-цифровые преобразователи и другие преобразователи МП в электрический (Э) или электронно-цифровой (ЭЦ) сигнал, или их аналоги и/или их комбинации. Например, как у самолета F-22. Например, потенциометрический или индукционный или емкостной датчик, связанный с аналогово-цифровым преобразователем, в результате чего МП ОУ преобразуется в цифровой код, битовое (или цифровое) значение которого пропорционально МП ОУ.As DOW, you can use: potentiometric, inductive, induction sensors, microsin, capacitive, pulse sensors that convert the MP to an electrical signal, electromechanical digital devices, analog-to-digital converters and other converters of the MP to electric (E) or electronic-digital (EC) signal, or their analogs and / or combinations thereof. For example, like an F-22. For example, a potentiometric or induction or capacitive sensor connected to an analog-to-digital converter, as a result of which the op amp MP is converted to a digital code, the bit (or digital) value of which is proportional to the op amp MP.
ДОУ связан при помощи ШР, к которым подводятся из ДОУ выходной УС, с электропроводящими ЭПУ: электропроводящие изолированные металлические провода (проводники электрического (Э) тока).The DOU is connected with the help of SR, to which the output US is supplied from the DOU, with electrically conductive EPUs: electrically conductive insulated metal wires (electric (E) current conductors).
(Все ЭПУ, передающие без преобразования УС независимо от типа УС (механический, Э или ЭЦ), в данном описании обозначаются как ЭПУ.) Следующие за ДОУ ЭПУ соединены при помощи ШР с корректирующим устройством (КУС) и могут быть соединены с СУС (согласно фиг.3, 5, 7, 8). ЭПУ на этих фигурах изображены в виде стрелок.(All ECUs that transmit DCs without conversion, regardless of the type of CSs (mechanical, E, or EC), are referred to in this description as ECUs.) The ECUs next to the DOW are connected by means of SR to a corrective device (ACC) and can be connected to ACC (according to figure 3, 5, 7, 8). EPU on these figures are shown in the form of arrows.
КУС может быть выполнен в виде бортового компьютера (БК) (фиг.7) или его части, или Э или ЭЦ блока (ЭБ), построенного на полупроводниковых, электроламповых элементах и/или микросхемах. КУС соединено при помощи ШР к следующими за КУС ЭПУ. По этим ЭПУ УС передается на ИУ, с которыми они соединены при помощи ШР, в котором УС преобразуется в МП штока ИУ. В Э или ЭЦ СУЛА (или ЭПУ) УС не МП, а Э или ЭЦ УС (ЭУС) (электро или электронно-цифровой управляющий сигнал). Поэтому ИУ преобразует УС не из вида МП, а из вида ЭСУ в МП штока или вала ИУ. Каждое ИУ имеет шток или вал, совершающий МП, пропорциональное величине УС. Например, гидроусилители самолета F-22. К ИУ при помощи СЭ присоединены механические ЭПУ, соединенные с РВ при помощи СЭ. Все вышеперечисленные элементы закреплены на самолете (имеют связь) при помощи КЭ, СЭ, хомутов, винтов, нитки-макей и т.д. Все ЭПУ (механические ли, Э или ЭЦ) соединены последовательно друг с другом от ОУ до РВ и закреплены на самолете, образуя цепь элементов. Однако, допускается дублирование ЭПУ путем параллельного соединения с таким же ЭПУ. Количество параллельных элементов не ограничено. Например, от ДОУ до КУС и от КУС до ИУ можно проложить не один электропровод, а 2, 3, 4, 10, 128, 365 и т.д. (параллельно). В Э или ЭЦ СУЛА КУС не обязательно должно быть связано непосредственно с ЭПУ, идущими от ДОУ. Если СУС 20 не входит в состав КУС фиг.3, то ЭПУ, следующие за ДОУ, связаны при помощи ШР с СУС и при помощи ШР с КУС (вернее с входящим в состав КУС СКУ 15).KUS can be made in the form of an on-board computer (BC) (Fig. 7) or its part, or an E or EC block (EB) built on semiconductor, electric lamp elements and / or microcircuits. KUS is connected by means of SR to the next KUS EPU. According to these EPUs, the DC is transmitted to the DUT, with which they are connected with the help of the SR, in which the DC is converted into the MP of the rod of the DUT. In E or EC SULA (or EPU) US is not MP, but E or EC EC (EUS) (electrical or electronic digital control signal). Therefore, the DUT converts the DC not from the type of MP, but from the type of ESA into the MP of the rod or shaft of the DUT. Each DUT has a rod or shaft that performs MP proportional to the value of the DC. For example, the power boosts of the F-22 aircraft. Mechanical devices are connected to the DUT with the help of solar cells connected to the RS with the help of solar cells. All of the above elements are fixed on the plane (have a connection) with the help of FE, SE, clamps, screws, thread-poppies, etc. All EPUs (mechanical, E, or EC) are connected in series with each other from the OS to the RV and mounted on an airplane, forming a chain of elements. However, duplication of the electronic control unit by parallel connection with the same electronic control unit is allowed. The number of parallel elements is not limited. For example, from DOW to KUS and from KUS to DUT it is possible to lay not one electric wire, but 2, 3, 4, 10, 128, 365, etc. (parallel). In E or EC SULA KUS does not have to be connected directly with EPUs coming from DOW. If the
Таким образом, СУС должен иметь 3 соединения через 3 ШР или без ШР: с ЭПУ, следующими от ДОУ, с ЭПУ, следующими к ИУ и ВВУ, с ЭПУ, связывающими ПУ и СУС. Кроме того, ЭПУ, следующие от ДОУ, должны иметь соединение (при помощи ШР) с СКУ, входящим в состав КУС.Thus, the CMS should have 3 connections through 3 SRs or without SRs: with EPUs following from DOW, with EPUs following to DUT and VVU, with EPUs connecting PU and SLS. In addition, the EPU following from the DOW should have a connection (with the help of the SR) with the ACS, which is part of the control system.
В качестве СУС можно использовать магнитные усилители, суммирующий блок на основе операционных усилителей, электронные усилители, потенциометрические схемы, поляризованные реле, мостиковые схемы, суммирующий блок на основе микросхем или аналоговых элементов, арифметические устройства для цифровых БК, суммирующие блоки, выполненные отдельно от БК, арифметические устройства, выполненные отдельно от цифрового БК. Для механической СУЛА с механическими ЭПУ УУ имеет упор, который связан с УУ жестко или на шарнире. Если упор на шарнире, то он выполнен в виде качалки на кронштейне, благодаря чему, каждому новому положению ЭПУ будет соответствовать только одно новое положение упора. Упор УУ взаимодействует с МИУ, которое не связано с УУ. Оно имеет выдвижной шток с упором, либо вращаемый вал с упором, который при необходимости может упираться в упор УУ. МИУ закреплено на самолете при помощи КЭ. Оно может быть электродвигателем при помощи червячной, ползунковой, цепной или иной связи с использованием редуктора или без него, перемещающим вал или шток, шестерню, цепь или иное устройство с расположенным на нем (ней) упором. (Например, широко используемый в авиации механизм МП-100.)As a control system, you can use magnetic amplifiers, a summing block based on operational amplifiers, electronic amplifiers, potentiometric circuits, polarized relays, bridge circuits, a summing block based on microcircuits or analog elements, arithmetic devices for digital BC, summing blocks made separately from BC, arithmetic devices made separately from the digital BC. For a mechanical SULA with mechanical control units, the control unit has an emphasis which is rigidly connected to the control unit or on a hinge. If the emphasis is on the hinge, then it is made in the form of a rocker on the bracket, due to which, each new position of the EPU will correspond to only one new position of the emphasis. Emphasis UU interacts with MIU, which is not associated with UU. It has a retractable rod with an emphasis, or a rotatable shaft with an emphasis, which, if necessary, can abut against the emphasis UU. MIU is fixed on the plane with the help of FE. It can be an electric motor using a worm, slide, chain or other connection with or without a gearbox, moving a shaft or rod, gear, chain or other device with a stop located on it (her). (For example, the MP-100 mechanism, widely used in aviation.)
Все эти элементы образуют МИУ и механически с ним (или с его корпусом) связаны. МИУ может быть электрогидроприводом, перемещающим любой из вышеперечисленных элементов (шток, вал и т.д.).All these elements form MIU and are mechanically connected with it (or with its body). MIU can be an electrohydraulic actuator moving any of the above elements (rod, shaft, etc.).
МИУ связан при помощи ШР с электропроводами, связанными при помощи ШР с корректирующим устройством КУС 17 (фиг.10). На штоке (вале и т.д.) МИУ устанавливается связанный со штоком МИУ концевой выключатель KB 39. При упирании штока (вала и т.д.) МИУ в упор УУ замыкается электрическая цепь КВ. Эта Э цепь связана с KB и с КУС Э проводниками при помощи ШР или спайки или другими известными токопроводящими способами. В итоге любая СУЛА независимо от типа является проводником УС, идущего от ОУ к РВ (через элементы, принадлежащие СУЛА и передающие друг другу УС). УС передается от одного ЭПУ к другому ЭПУ и может искажаться (корректироваться) только в СУС или на УУ в зависимости от типа СУЛА. Кроме того, к СУЛА могут быть присоединены механическим или другим способом, или при помощи КЭ или СЭ к любому из перечисленных выше устройств любые применяемые в авиации устройства.MIU is connected by means of SR with electric wires connected by means of SR to the correction device KUS 17 (Fig. 10). On the rod (shaft, etc.) of the MIU, a
Например: к ОУ или ЭПУ могут быть присоединены пружинные загрузочные устройства, имитирующие аэродинамическую нагрузку, с целью создания у летчика ощущения физических усилий на штурвале. Например, к СУЛА могут быть присоединены механизмы триммерного эффекта, имитирующие изменение нагрузки на штурвале. Например, к ЭПУ могут быть присоединены механизмы изменения передаточных чисел СУЛА, с целью изменения передаточных чисел СУЛА в зависимости от высоты и скорости полета. Например, к ЭПУ могут быть присоединены автоматы повышения устойчивости, корректирующие УС в зависимости от изменения угла атаки, или демпферы, корректирующие УС, в зависимости от угловой скорости вращения самолета. Например, к ЭПУ могут быть присоединены устройства автопилота, корректирующие или задающие УС в зависимости от режима работы автопилота (например, рулевые машины автопилота, например, исполнительные механизмы автопилота, например, суммирующие устройства), присоединенные как описано выше для СУС к ЭПУ и от ЭПУ к автопилоту при помощи изолированных электропроводящих проводов, электрически связанных с сумматором и автопилотом, т.е. передающих электрические сигналы от автопилота к сумматору автопилота, связанного с ЭПУ. Кроме того, все ЭПУ механической СУЛА могут быть сделаны из металла или других прочных материалов на основе любых химических элементов, перечисленных в таблице Менделеева, и/или их комбинаций в любых пропорциях по желанию конструктора. Форма, цвет, запах, вкус и взаимное положение этих элементов значения не имеют.For example: spring loading devices simulating aerodynamic loading can be attached to the op-amp or electronic control gear in order to create the pilot's sensation of physical effort at the helm. For example, the mechanisms of the trimmer effect imitating the change in the load on the helm can be attached to the SULA. For example, mechanisms for changing the gear ratios of the SULA can be attached to the electronic control gear, in order to change the gear ratios of the SULA depending on the height and speed of flight. For example, automatic stability enhancing machines that adjust the DC depending on the change in the angle of attack, or dampers that correct the US depending on the angular velocity of rotation of the aircraft, can be attached to the electronic control gear. For example, autopilot devices can be attached to the ECU, correcting or defining the DC depending on the autopilot operating mode (for example, autopilot steering machines, for example, autopilot actuators, for example, summing devices), connected as described above for the control system to and from the ECU to autopilot using insulated conductive wires electrically connected to the adder and autopilot, i.e. transmitting electrical signals from the autopilot to the autopilot adder associated with the electronic control unit. In addition, all EPUs of a mechanical SULA can be made of metal or other durable materials based on any chemical elements listed in the periodic table and / or their combinations in any proportions as desired by the designer. The shape, color, smell, taste and relative position of these elements do not matter.
При передаче аналоговых Э сигналов от устройств, датчиков и т.д. к ЭЦ устройствам, БК и т.д. и от ЭЦ устройств, БК к аналоговым устройствам, датчикам и т.д. используются аналогово-цифровые (или цифроаналоговые) преобразователи (АЦП). АЦП применяются так же при использовании электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Набор ЭПУ от ОУ до РВ, включающий также еще и все вышеперечисленные элементы (ОУ, ЭПУ, ДОУ, СУС, ИУ, РВ, УУ и т.д.), в этом описании называется проводкой управления.When transmitting analog electronic signals from devices, sensors, etc. to EC devices, BC, etc. and from EC devices, BC to analog devices, sensors, etc. analog-to-digital (or digital-to-analog) converters (ADCs) are used. ADCs are also used when using electronic computers (computers). A set of EPUs from OS to RV, which also includes all of the above elements (OS, EPU, DOU, SUS, IU, RV, UU, etc.), in this description is called control wiring.
Для своей работы КУС может получать все или некоторые из следующих параметров: М (число Маха) полета, Рп - атмосферное давление за бортом самолета, δ ’(t) - производная от УС (угловая скорость руля высоты или штурвала или сигнал, ей пропорциональный) или δ (t) - УС (угловое положение руля высоты или штурвала или сигнал, ему пропорциональный), α (t) - угол атаки, V - скорость полета, ρ - плотность воздуха, mг - масса груза, mт - масса топлива.For its operation, the control system can receive all or some of the following parameters: M (Mach number) of the flight, R p - atmospheric pressure overboard, δ '(t) - derivative of the state equation (angular velocity of the elevator or helm or a signal proportional to it ) or δ (t) —US (the angular position of the elevator or steering wheel or a signal proportional to it), α (t) —the angle of attack, V — flight speed, ρ — air density, m g — mass of cargo, m t — mass fuel.
В связи с тем, что устройство может быть рассчитано на типовой режим полета и на типовую загрузку, то оно может обойтись и без большинства этих параметров. Например без Рц, М, mт, mг, V, ρ , α . Параметр δ ’(t) можно получать дифференцированием параметра δ (t). Параметр δ (t) КУС может получать от связанных с ним датчиков, установленных на самолете при помощи КЭ или иным способом и связанных механически при помощи КЭ или иным способом (например: приклеены, приварены, вставлены в специальные пазы и т.д.) с ОУ, РВ или ЭПУ. Параметр δ КУС может получать от БК, пилотажно-навигационного комплекса ПНК, от ДОУ, от электрических проводов (ЭП), идущих от ДОУ к СУС, СКУ или к КУС. Для получения этого параметра КУС связано с любым из вышеперечисленных датчиков (которые могут быть любого типа, как будет указано ниже или как указано для датчиков ДОУ, например: потенциометрический, индукционный, емкостный, импульсный и т.д.), элементов, устройств, ПНК, ЭВМ при помощи электрических проводов через ШР или без ШР. Если КУС - цифровая ЭВМ или БК, а параметр, идущий от вышеупомянутого любого элемента - аналоговый, то электропровода связаны с этим элементом и АЦП через ШР или без них. АЦП связан электропроводами с КУС через ШР или без них. Таким образом, вышеупомянутый элемент связан проводами с АЦП, а АЦП связан проводами с КУС. Например: ДОУ или потенциометрический датчик, связанный с ОУ, или индукционный датчик, связанный с механическим ЭПУ, связан электропроводами с АЦП через ШР, а АЦП через ШР - с КУС. В качестве датчиков параметра δ можно использовать любое из перечисленных в вышерасписанном списке для датчиков ДОУ устройств. Например: потенциометрический, индуктивный, емкостный, индукционный датчик, импульсный и т.д. Все или любые электропровода, устройства и датчики, упомянутые в данном описании, могут соединяться друг с другом без применения ШР при помощи спайки (горячей или холодной) и т.д. Параметр δ (или δ (t)) КУС получает от ПНК, бортовой ЭВМ или прочего, только в том случае, если эти устройства этот параметр имеют. Для получения δ (t) (или δ ) эти устройства сами должны быть связаны электрическими проводами с датчиками δ (t), расположенными в любых, уже перечисленных местах. Эти датчики могут быть любых перечисленных типов.Due to the fact that the device can be designed for a typical flight mode and for a typical load, it can do without most of these parameters. For example, without R c , M, m t , m g , V, ρ, α. The parameter δ '(t) can be obtained by differentiating the parameter δ (t). The KUS parameter δ (t) can be received from the sensors connected with it installed on the plane using the FE or in another way and mechanically connected using the FE or in another way (for example: glued, welded, inserted into special grooves, etc.) with OU, RV or EPU. The parameter CSC can be obtained from the BC, the flight control and navigation system PNK, from the DOE, from the electric wires (EP) going from the DOW to the CMS, CMS or to the CSC. To obtain this parameter, the control switchgear is connected to any of the above sensors (which can be of any type, as will be indicated below or as indicated for DOW sensors, for example: potentiometric, induction, capacitive, pulsed, etc.), elements, devices, PNK , A computer using electric wires through a ballast or without a ballast. If the control panel is a digital computer or BC, and the parameter coming from the aforementioned any element is analog, then the electric wires are connected to this element and the ADC through or without SR. The ADC is connected by electric wires to the control system via or without SR. Thus, the aforementioned element is connected by wires to the ADC, and the ADC is connected by wires to the ACC. For example: a DOU or a potentiometric sensor associated with an op-amp, or an induction sensor connected to a mechanical electronic control unit, is connected by electric wires to the ADC through the ballast, and the ADC through the ballast to the KUS. As sensors of the parameter δ, you can use any of the devices listed in the above list for sensors of the DOW devices. For example: potentiometric, inductive, capacitive, induction sensor, pulse, etc. All or any of the electrical wires, devices and sensors mentioned in this description can be connected to each other without the use of SR using soldering (hot or cold), etc. The control unit receives the parameter δ (or δ (t)) from the PNK, on-board computer, or other things only if these devices have this parameter. To obtain δ (t) (or δ), these devices themselves must be connected by electric wires to the sensors δ (t) located in any of the places already listed. These sensors can be of any of the types listed.
Кроме параметра δ (t), КУС может получать параметр δ ’(t) от датчиков, установленных на самолете и связанных при помощи КЭ, приваренных, приклеенных, вставленных в пазы и т.д. с ОУ или ЭПУ или ИУ или РВ. Датчик параметра δ ’(t) (или δ ’) может быть связан с ОУ или ЭПУ или ИУ или РВ при помощи тяг, качалок, шестеренчатой передачи, цепной передачи, червячной передачи, ползунковой передачи, шлицевой передачи и т.д. В качестве датчика δ ’(t) можно использовать тахогенератор или иное известное устройство для преобразования МП в электрический или электронно-цифровой сигнал, пропорциональный производной от МП. При этом датчик δ ’(t) связан электрическими проводами через ШР с КУС. Если КУС - цифровое, то датчик δ ’(t) связан электропроводами с АЦП через ШР, а АЦП электропроводами с КУС через ШР.In addition to the parameter δ (t), the control panel can receive the parameter δ ’(t) from the sensors installed on the aircraft and connected by the CE, welded, glued, inserted into the grooves, etc. with OS or EPU or YIU or RV. The parameter sensor δ ’(t) (or δ’) can be connected to the op-amp or electronic control unit or the IU or the RV using rods, rockers, gear, chain, worm, slider, spline, etc. As the sensor δ ’(t), a tachogenerator or other known device can be used to convert the MP to an electrical or electronic-digital signal proportional to the derivative of the MP. In this case, the sensor δ ’(t) is connected by electric wires through the ballast to the control panel. If the KUS is digital, then the δ ’(t) sensor is connected by electric wires to the ADC through the SR, and the ADC by electric wires from the KUS through the SR.
Пример: Вал РВ или механический ЭПУ или штурвал связан через шестеренчатую передачу, червячную, ползунковую, при помощи тяги, качалки, вала, цепи, их комбинаций и т.д. с валом тахогенератора или иного датчика δ ’(t). Этот датчик связан электропроводами с АЦП через ШР. АЦП через ШР связан с КУС (цифровым). Если КУС аналоговый, то электропровода от датчика идут напрямую к КУС.Example: RV shaft or mechanical control unit or steering wheel is connected through a gear, worm, slide gear, using traction, rocking chair, shaft, chain, their combinations, etc. with the shaft of a tachogenerator or other sensor δ ’(t). This sensor is connected by electric wires to the ADC through the SR. ADC through SR is connected with the control system (digital). If the KUS is analog, then the electric wires from the sensor go directly to the KUS.
Любые соединения в этом описании могут не использовать ШР. Вместо них Э сигналы могут передаваться любым другим токопроводящим способом. Например, через спаянные провода или по Э проводящим дорожкам на плате или от ножек микросхемы, впаянной в специальную плату к Э проводящим каналам, образующим на этих самых платах многочисленные параллельные дорожки, называемые шинами (Например, шина PCI или ISA или AGP), на платах специальных счетно-решающих приборов, называемых за границей (в развитых странах) компьютерами.Any compounds in this description may not use SR. Instead, E signals can be transmitted in any other conductive manner. For example, through soldered wires or along the E conductive tracks on the board or from the legs of the microcircuit soldered into a special board to the E conductive channels forming on these same boards numerous parallel tracks called buses (for example, PCI or ISA or AGP bus) on the boards special computing devices, called computers abroad (in developed countries).
Во всех указанных в описании связях не исключается использование промежуточных усилителей сигнала. Это правило распространяется на все описание. В случае их применения усилители должны быть связаны с электропроводами. В электрических СУЛА есть еще одна возможность получения параметра δ (t) или δ ’(t) устройством КУС, так как КУС может быть связано с электрическими ЭПУ. ЭПУ являются проводником УС. УС - это δ (t) (или пропорционален δ (t)).In all the relationships indicated in the description, the use of intermediate signal amplifiers is not excluded. This rule applies to the entire description. In the case of their use, amplifiers should be connected to electric wires. In electric SLMS there is another possibility of obtaining the parameter δ (t) or δ ’(t) by the control system, since the control system can be connected with electric control units. EPUs are a conductor of CSS. CSS is δ (t) (or proportional to δ (t)).
Если КУС связано с ЭПУ через СУС, то оно может получать δ (t) прямо от ЭПУ или ДОУ, так как ЭПУ или ДОУ являются проводниками параметра δ (t). Для этого КУС должен быть связан через ШР при помощи электропроводов с ЭПУ или ДОУ и использовать его в качестве датчика.If the control system is connected to the control unit through the control system, then it can receive δ (t) directly from the control panel or the remote control, since the control panel or remote control are conductors of the parameter δ (t). For this, the control switchgear must be connected through the SR with the help of electric wires to the electronic control unit or DOW and use it as a sensor.
Если КУС связано с ЭПУ напрямую, а не через СУС, то оно и так получит параметр δ (t) от ДОУ (фиг.7). В случае, если КУС получает δ (t) от датчика или устройства или ЭПУ, то оно может дифференцировать этот параметр внутри себя для получения δ ’(t). В этом случае получение параметра δ ’(t) от других датчиков или устройств не обязательно.If the control system is connected directly to the control system, and not through the control system, then it will receive the parameter δ (t) from the DOW (Fig. 7). If the control panel receives δ (t) from a sensor or device or electronic control unit, then it can differentiate this parameter within itself to obtain δ ’(t). In this case, obtaining the parameter δ ’(t) from other sensors or devices is not necessary.
Параметры М, Рн, V, ρ КУС может при необходимости получать от системы воздушных сигналов (например, СВС) или от централи скорости и высоты типа ЦСВ и др. При этом КУС должен быть связан с этими устройствами (системами) при помощи электропроводов с применением (или без) ШР и/или АЦП при необходимости. В качестве чувствительных элементов ЦСВ или СВС используют анероидные и/или манометрические приборы, с которыми эти устройства связаны при помощи трубок с штуцерными разъемами (ШРА). (для справок см. "Справочник авиационного инженера" В.Г. Александров, редактор Лазаревич, издательство "Транспорт", 1973 г., с.246).If necessary, the control and control system can receive the parameters M, Rn, V, ρ from the airborne signal system (for example, SHS) or from the speed and height central line of the type of central air conditioner, etc. In this case, the control system must be connected to these devices (systems) using electrical wires using (or without) SR and / or ADC, if necessary. Aneroid and / or gauge devices, with which these devices are connected using tubes with choke connectors (SRA), are used as sensitive elements of a central heating circuit or internal combustion system. (for inquiries, see "Handbook of an Aviation Engineer" V. G. Alexandrov, editor Lazarevich, "Transport" Publishing House, 1973, p. 246).
Возможно, получение этих параметров для КУС и непосредственно от приемников воздушного давления ПВД, анероидных приборов, бортовых ПНК, БК, бортовых ЭВМ и проч., с которыми КУС должен быть связан в данном случае электропроводами и/или трубками при помощи ШР и/или штуцерных разъемов ШРА соответственно. Если КУС - цифровая ЭВМ или аналоговый прибор, то эти сигналы должны преобразовываться в цифровой код или аналоговый сигнал при помощи таких же устройств, которые перечислены выше в списке для ДОУ и/или АЦП, которые могут соединяться с анероидными или манометрическими датчиками и/или их комбинаций и/или датчиками вышеупомянутых параметров.It is possible that these parameters are obtained for the control system and directly from the LDPE air pressure receivers, aneroid devices, on-board PNK, BC, on-board computers, etc., with which the control panel must be connected in this case with electric wires and / or tubes using SR and / or choke ball joints respectively. If the KUS is a digital computer or an analog device, then these signals must be converted to a digital code or an analog signal using the same devices listed above for the DOW and / or ADC, which can be connected to aneroid or pressure gauges and / or their combinations and / or sensors of the above parameters.
Например, приемник воздушного давления (ПВД) связан трубкой с анероидной мембраной, связанной механически с потенциометрическим (или индуктивным, или электромеханическим цифровым прибором или СВС) прибором, который связан проводами через ШР с аналого-цифровым преобразователем АЦП, который связан электропроводами с КУС через ШР. Возможны и другие комбинации.For example, an air pressure receiver (LDPE) is connected by a tube to an aneroid membrane connected mechanically to a potentiometric (or inductive, or electromechanical digital device or SHS) device, which is connected by wires through an SR to an analog-to-digital converter of the ADC, which is connected by electric wires to a control system through an SR . Other combinations are possible.
Если сигналы КУС получает не от СВС, ЦВС, ПHК или ЭВМ, а напрямую, то в КУС эти сигналы могут преобразовываться по известным с прошлого века формулам в величины Рн, М и т.д.If the control system receives signals not directly from the SHS, DAC, PNC or computer, but directly, then these signals can be converted to the control system according to the formulas known from the last century into the values of pH, M, etc.
Если ЭЦ КУС получает эти параметры в электроцифровом виде, то преобразовывать их через АЦП не надо. В этом случае цифровые КУС связываются электропроводами через ШР с СВС или ЦВС, ПНК, ЭВМ или проч.If the ECCUS receives these parameters in an electronic digital form, then it is not necessary to convert them through the ADC. In this case, the digital control systems are connected by electric wires through the SR to the SHS or CVS, PNK, computers or so on.
Параметр α КУС может получать от датчика угла атаки (ДУА), с которым КУС должен быть связан в этом случае при помощи электропроводов через ШР (или без). Если параметр α вырабатывается в ДУА в аналоговом виде, а КУС - цифровая ЭВМ, то в этом случае электропровода от ДУА должны быть связаны с АЦП (через ШР или без), а АЦП проводами связан с КУС (через ШР или без).The parameter CSC can be obtained from the angle of attack sensor (CAS), with which the CSC must be connected in this case using electric wires through the ballast (or without). If the parameter α is generated in the DUA in analog form, and the control system is a digital computer, then in this case the electric wires from the DUA must be connected to the ADC (via or without ballast), and the ADC is connected to the ADC by wires (through the ballast or without).
Возможно получение α от ПНК, бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) и прочих устройств, с которыми в данном случае КУС должно быть связано электропроводами через ШР или без них. Параметр mт КУС получает от системы топливомера, (например СЭТС), с которой КУС связана электропроводами через ШР. Если КУС цифровая, то провода от топливомерной системы связаны с АЦП, который связан с КУС (см. "Справочник авиационного инженера") тоже электропроводами через ШР. Параметр mг может вводиться вручную членами летного экипажа перед полетом при установке на самолете грузов, специальных грузов на специальных крепежных элементах или без них.It is possible to obtain α from PNK, on-board digital computer (BCM) and other devices with which in this case the control panel must be connected by electric wires through or without SR. The parameter m t of the control system is received from the fuel gauge system (for example, SECS), with which the control system is connected by electric wires through the SR. If the control system is digital, then the wires from the fuel gauge system are connected to the analog-to-digital converter, which is connected to the control panel (see "Aircraft Engineer's Handbook") also by electric wires through the SR. The parameter m g can be entered manually by members of the flight crew before flying when installing cargoes, special cargoes on special fasteners or without them on the plane.
Для ручного ввода самолет оборудуется специальными задающими устройствами, в которые информация о массе груза вводится либо переключателем (можно галетным), либо при помощи специальных кнопок или с клавиатуры компьютерных устройств.For manual entry, the aircraft is equipped with special master devices, into which information about the mass of the load is entered either by a switch (can be wired), or using special buttons or from the keyboard of computer devices.
Для автоматического ввода параметра mг на самолете в узлах крепления грузов устанавливаются концевые выключатели, замыкающие свои электроцепи при установке специальных грузов (например, концевые выключатели в узлах крепления на самолете "Мрия" для перевозки спецконтейнера). КУС связан электропроводами (через ШР или без) с данными устройствами, по которым в КУС поступает информация о грузе. При необходимости эти устройства можно связать с АЦП, а АЦП с КУС электропроводами (с ШР или без). Для выработки сигнала, пропорционального массе груза, эти устройства могут иметь внутри динамометрические датчики, потенциометры, емкостные датчики, индуктивные, любые перечисленные в данном описании датчики, настроенные на выработку сигналов, пропорциональных массе груза при нахождении самолета на земле и устройства для запоминания и хранения этой информации. Например, галетный переключатель, установленный в кабине летчика, может замыкать цепи с установленными в них специально настроенными потенциометрами или трансформаторами, с которых будет сниматься напряжение, пропорциональное массе груза, которая написана на внешней части переключателя. Например, 1 тонна, 2 тонны, 10 тонн и т.д. (которым будет соответствовать выходное напряжение переключателя 1 вольт, 2 вольта, 10 вольт и т.д.). Для выработки сигнала, пропорционального массе груза, эти устройства могут просто замыкать электрические цепи, связанные с КУС, появление сигнала в которых должно расцениваться КУС как появление на борту соответствующего груза.To automatically enter the parameter m g on the aircraft, limit switches are installed in the cargo attachment points, closing their circuits when special loads are installed (for example, limit switches in the attachment points on the Mriya aircraft for transporting a special container). The control panel is connected by electric wires (through or without ballasts) to these devices through which information about the load is sent to the control panel. If necessary, these devices can be connected with the ADC, and the ADC with KUS electric wires (with or without SR). To generate a signal proportional to the mass of the cargo, these devices can have inside torque sensors, potentiometers, capacitive sensors, inductive, any sensors listed in this description that are configured to generate signals proportional to the mass of the cargo when the aircraft is on the ground and devices for storing and storing this information. For example, a biscuit switch installed in the cockpit can close circuits with specially configured potentiometers or transformers installed in them, from which a voltage proportional to the mass of the load, which is written on the outside of the switch, will be removed. For example, 1 ton, 2 tons, 10 tons, etc. (which will correspond to the output voltage of the
КУС можно выполнить в виде аналоговой, цифровой ЭВМ, счетно- решающих устройств на основе мостиковых схем, вращающихся трансформаторах, операционных вычислителях и прочих элементах для КУС (ЭКУ). В понятие ЭКУ включены все перечисленные элементы. КУС можно условно разделить на следующие части:KUS can be performed in the form of an analog, digital computer, calculating and solving devices based on bridge circuits, rotating transformers, operational computers and other elements for KUS (ESC). The concept of ESC includes all of these elements. KUS can be divided into the following parts:
1. Вычислитель δ мax - предельного отклонения руля высоты (штурвала, проводки управления, ОУ и т.д.) ВПО 14.1. Calculator δ max - the maximum deviation of the elevator (steering wheel, control wiring, OS, etc.)
2. Сумматор КУС (СКУ 15).2. The adder KUS (SKU 15).
3. Вычислитель Δ δ -величины упреждения (ВВУ) 13.3. The calculator Δ δ-values of lead (VVU) 13.
4. Преобразующее устройство (ПУ) 16.4. The converting device (PU) 16.
5. В состав КУС можно включить СУ С 20, а можно сделать его отдельно от КУС.5. The composition of the KUS can include
ВПО и ВВУ связаны с СКУ. СКУ связан еще и с ЭПУ (с проводкой управления) (для получения сигнала δ ) и с ПУ. ПУ может быть связано с ВВУ и СУС.VPO and VVU are connected with SKU. SKU is also connected with the electronic control unit (with control wiring) (for receiving the signal δ) and with the control unit. PU can be associated with VVU and WM.
ВПО 14 можно условно разделить на:
- функциональный блок δ max1 (Б1), воспроизводящий нелинейную функцию δ в зависимости от числа М в соответствии с формулой 25. В этой формуле все параметры зависят от числа М полета. Сигнал, пропорциональный М (далее в описании слово пропорциональный будет опускаться), этот блок берет от КУС, частью которого он является и связан с ним проводами, передающими параметр М (в виде Э или ЭЦ сигнала);- the functional unit δ max1 (B1), reproducing the nonlinear function δ depending on the number M in accordance with
- вычислитель δ max2 (Б2) 24, связанный с КУС (частью которого он является) проводами и по которым он получает сигналы М, Рн, mг и mт. Вычислитель, собранный на основе ЭКУ (например, специальные усилители, мостиковые схемы, функциональные блоки и т.д.), производит вычисления по формулам (26, 27, 28);- calculator δ max2 (B2) 24, connected to the control panel (of which it is a part) with wires and through which it receives signals M, P n , m g and m t . A computer assembled on the basis of ESCs (for example, special amplifiers, bridge circuits, function blocks, etc.) performs calculations using the formulas (26, 27, 28);
- сравнивающее устройство (СУ) 25, связанное с вычислителем δ max1 и вычислителем δ mах2 проводами и проводящее сравнение между получаемыми от них параметрами δ max1, δ mах2. Ближайшее к нулю значение выдается из сравнивающего устройства СУ на связанный с ним проводом СКУ 25. Если в КУС отсутствует Б2 (вычислитель δ mах2),то вычислитель δ mах1 (Б1) напрямую связан с СКУ, а сравнивающее устройство СУ не применяется.- a comparator (CS) 25, connected to the calculator δ max1 and the calculator δ max2 wires and comparing the parameters δ max1 , δ max2 received from them. The value closest to zero is output from the CS comparing device to the
СКУ может быть собран на основе ЭКУ (например, операционные усилители, мостиковые схемы и связан проводами с ВПО (с СУ сравнивающим устройством) или с Б1 (вычислителем δ maх1), с вычислителем Δ δ (ВВУ 13), с КУС, частью которого он является и от которого он получает сигнал δ , со входом ПУ 16 (преобразующего устройства), которое пропускает через себя сигналы только одного знака.SKU can be assembled on the basis of ESC (for example, operational amplifiers, bridge circuits and connected by wires with VPO (with SU comparing device) or with B1 (calculator δ max1 ), with calculator Δ δ (WWU 13), with KUS, part of which it is and from which it receives the signal δ, with the input of the PU 16 (converting device), which passes signals of only one sign through itself.
Преобразующее устройство ПУ 16 может быть собрано на основе диодных элементов и/или операционных усилителей и прочих ЭКУ и связано с СУС.The
Вычислитель Δ δ (ВВУ) связан с СКУ, ПУ, с КУС (частью которого он является) проводами и получает от них все или некоторые из следующих сигналов: δ ’(t) (или δ , который дифференцируется для получения δ ’(t) внутри ДУ 12), М, РH, mT, mГ, α . Еще он связан с выходом преобразующего устройства ПУ проводом, по которому он получает выходной сигнал из него.The calculator Δ δ (VVU) is connected to the control system, control panel, to the control panel (of which it is a part) by wires and receives from them all or some of the following signals: δ '(t) (or δ, which is differentiated to obtain δ' (t) inside ДУ 12), М, Р H , m T , m Г , α. It is also connected to the output of the conversion device PU wire, through which it receives an output signal from it.
Специально для сотрудников ФИПС напомню, что и вычислитель Δ δ (ВВУ), и вычислитель δ max (ВПО) связаны Э проводами с устройствами, датчиками, приборами, элементами, указанными в этом описании, от которых они получают параметры δ , δ ’, М, РH, mГ, mT, α (это на случай, если сотрудники ФИПС не пожелают признавать тот факт, что вычислитель Δ δ (ВВУ) и вычислитель δ mах (ВПО) являются частью КУС, а КУС получает все перечисленные параметры от указанных в данном описании датчиков, элементов проводки управления, устройств и т.д. И, следовательно, эти вычислители получают все эти параметры, т.к. они сами связаны с перечисленными в описании элементами, датчиками, устройствами (проводами) или другими известными производителям техники способами.Especially for FIPS staff, I recall that both the Δ δ calculator (VVU) and the δ max calculator (VPO) are connected by wires to the devices, sensors, instruments, elements specified in this description, from which they receive the parameters δ, δ ', M , Р H , m Г , m T , α (this is in case FIPS employees do not want to recognize the fact that the calculator Δ δ (VVU) and the calculator δ max (VPO) are part of the control system, and the control system receives all of these parameters from the sensors specified in this description, control wiring elements, devices, etc. And, therefore, calculate these and receive all these parameters since they relate to elements listed in the description, sensors, devices (wire) or other known producers of the art.
Вычислитель Δ δ (ВВУ) может быть связан с ДУА, с системой воздушных сигналов проводами вышеупомянутым способом, по которым он получает параметры α , РH, М, V, ρ , а также с топливной системой самолета, от которой он получает параметр mT.The calculator Δ δ (VVU) can be connected with the ДУА, with the air signal system using the wires in the aforementioned way, by which it receives the parameters α, Р H , М, V, ρ, as well as with the aircraft fuel system, from which it receives the parameter m T .
Вычислитель δ mах тоже связан с теми же системами, что и вычислитель Δ δ . Вычислитель Δ δ может быть связан проводами с датчиком положения руля высоты, который механически (то есть любым перечисленным в этом описании способом) связан с рулем высоты или с любым ЭПУ или ОУ или с самим ДОУ. От них он получает параметр, пропорциональный δ . Он может быть связан с датчиком угловой скорости руля высоты, расположенным там же, и связанным так же как и описано выше для датчика положения РВ, но выдающим не параметр δ , а параметр δ ’(t).The calculator δ max is also connected to the same systems as the calculator Δ δ. The calculator Δ δ can be connected by wires to the elevator position sensor, which is mechanically (that is, by any method listed in this description) connected to the elevator or to any ECU or op-amp or to the DOU itself. From them he receives a parameter proportional to δ. It can be connected with a rudder angular velocity sensor located in the same place and connected in the same way as described above for the RV position sensor, but outputting not the parameter δ, but the parameter δ '(t).
Вычислитель величины упреждения ВВУ условно можно разбить на следующие части:The calculator of the amount of lead of the VVU can conditionally be divided into the following parts:
- вычислитель коэффициента усиления ВКУ 9,-
- вычислитель коэффициента обратной связи ВОС 10,- calculator
- вычислитель самой передаточной функции ВП 7,- calculator of the transfer function of the VP 7,
- программное устройство ПРУ 8,-
- в случае необходимости, для получения сигнала δ ’(t) из δ (t) может применяться дифференцирующее устройство ДУ.- if necessary, to obtain a signal δ ’(t) from δ (t), a differentiating remote control device can be used.
Кроме того, сочетание дифференцирующего и инерционного звена первого порядка дает в итоге форсирующее звено. Этот факт дает возможность применять вместо входного сигнала δ ’(t) сигнал δ , а вместо вычислителя Δ δ не инерционное звено первого порядка, а форсирующее звено. Предприимчивым российским авиастроителям этот факт возможно позволит избежать лицензионных выплат (к сожалению).In addition, the combination of a differentiating and inertial link of the first order results in a boost link. This fact makes it possible to use the signal δ instead of the input signal δ ’(t), and instead of the calculator Δ δ, not a first-order inertial link, but a boosting link. Entrepreneurial Russian aircraft manufacturers, this fact will probably avoid licensing fees (unfortunately).
- вычислитель времени τ (ВВ) (необязательно) 11,- time calculator τ (BB) (optional) 11,
- необязательное преобразующее устройство 12а,- an
- ДУ 12 связан с КУС, частью которого он является, электропроводами и получает от него параметр δ . Преобразуя его в δ ’ (t), ДУ передает его по проводам в ВП, с которым ДУ связано проводами. Если КУС получает δ ’(t), то ВП напрямую связан с КУС, частью которого он является, проводами, по которым получает от него параметр δ ’(t), а ДУ не применяется. В этом описании слово провод обозначает не только металлическую проволоку с внешней изоляцией, но и любой токопроводящий элемент (например, вытравленная на монтажной плате токопроводящая дорожка, напыленная, наклеенная, нанесенная иным способом и т.д.).-
- ВКУ собран на основе ЭКУ и связан с КУС, частью которого он является, Э проводами, по которым он может получать параметры М, РH, mГ. ВКУ производит расчеты в соответствии с формулами (23,2-22). ВКУ может и не производить вычисления по формулам (23,2-22) в том случае, если устройство рассчитано для типового режима полета. При этом коэффициент усиления ВКУ (Кус) может быть рассчитан на этапе проектирования и установлен постоянным. Кроме того, ВКУ может быть сделано рассчитывающим коэффициент усиления в зависимости лишь от некоторых параметров, например, только от РH и/или М. Остальные параметры могут быть заданы постоянными как для типового режима полета. ВКУ выдает сигнал, пропорциональный коэффициенту усиления Кус в ВП, с которым он связан Э проводами или другим электро-токопроводящим способом, указанным в описании. (Например, напряжение, пропорциональное Кус).- VKU is assembled on the basis of ESC and connected with the control system, of which it is a part, with wires through which it can receive the parameters M, R H , m G. VKU makes calculations in accordance with formulas (23.2-22). VKU may not perform calculations according to formulas (23.2-22) if the device is designed for a typical flight mode. In this case, the gain of the VCU (K us ) can be calculated at the design stage and set constant. In addition, the VCU can be made calculating the gain depending on only some parameters, for example, only on P H and / or M. The remaining parameters can be set constant as for a typical flight mode. The VKU gives a signal proportional to the gain coefficient K us in the VP, with which it is connected by wires or other electrically conductive method specified in the description. (For example, a voltage proportional to K us ).
ПРУ собрано на основе ЭКУ и связано с КУС, частью которого оно является, электротокопроводящими проводами, по которым при необходимости оно может получить параметр α (Э или ЭЦ сигнал, пропорциональный углу атаки самолета α ) и дифференцировать его неоднократно с целью получения параметров α , α ’(t), α ’’(t) (Э или ЭЦ сигналов, пропорциональных α , α ’(t), α ’’(t)) при помощи своих внутренних дифференцирующих устройств, с которыми оно связано электротокопроводящими проводами. Получение параметра α не является обязательным. ПРУ может получать свой сигнал с выхода ПУ 16, с которым оно связано проводами (то самое преобразующее устройство, которое пропускает сигнал только одного знака). Этот сигнал программное устройство использует для формирования сигнала включения режима работы ВП №1. (Согласно таблице 1). Например, по сигналу от преобразующего устройства формируется сигнал выключения первого режима ограничения в ВП). Для обработки этого сигнала можно использовать ЭКУ, реле, поляризованные реле, релейные усилители с самоблокировкой или без и т.д.). В общем случае связь элементов ВВУ следующая: ДУ, ПРУ, ВВ, ВКУ, ВОС связаны с КУС, частью которого они являются, и получают от него все или некоторые необходимые им параметры, получаемые КУС от связанных с ними устройств, датчиков, элементов, систем и т.д., указанных в этом описании. Связь осуществляется любым известным способом передачи Э или ЭЦ сигналов. Например, по Э проводам. ДУ связан с С. С связан с У1. У1 связан с У2, У2 связан с И3. И3 связан У4 и с СКУ или с НПУ. У4 связан с У3. У3 связан по типу обратной связи с С. Кроме того, ВВ связан с ПРУ, ПРУ связан с У1. ВКУ связан с У2. ВОС связан с У4. ПРУ имеет еще связь и с У3. Для механической СУЛА ПРУ получает сигнал от KB 39, с которым оно связано электропроводами (KB расположен на штоке ШУ 41, который является частью МИУ). По получению этого сигнала ПРУ передает в ВП, с которым оно связано электропроводом, сигнал на включение режима N1 согласно таблицам описания 1 и 2. ПРУ выдерживает этот режим (и/или сигнал) в течение времени τ . Формула 8 для вычисления τ представлена ниже по тексту.The switchgear is assembled on the basis of ESC and connected to the control circuit, of which it is a part, by electrically conductive wires, through which, if necessary, it can receive the parameter α (E or EC signal proportional to the angle of attack of the aircraft α) and differentiate it repeatedly to obtain the parameters α, α '(t), α' '(t) (E or EC signals proportional to α, α' (t), α '' (t)) using its internal differentiating devices with which it is connected by electrically conductive wires. Obtaining the parameter α is optional. The switchgear can receive its signal from the output of the
ВВ собран на основе ЭКУ и связан с КУС, частью которого он является, эл. проводами, по которым он может получать параметры М, РH, mГ и все перечисленные в этом описании параметры. ВВ производит расчеты в соответствии с формулами (8,4-22).VV is assembled on the basis of ESC and is connected with KUS, of which it is a part, e. wires through which it can receive the parameters M, P H , m G and all the parameters listed in this description. BB makes calculations in accordance with formulas (8.4-22).
ВВ может и не производить вычисления по формулам (8,4-22) в том случае, если устройство рассчитано для типового режима полета. При этом параметр τ может быть рассчитан на этапе проектирования и установлен постоянным. Кроме того, ВВ может быть сделано рассчитывающим параметр τ в зависимости лишь от некоторых параметров, например, только от РH и/или М. Остальные параметры могут быть заданы постоянными как для типового режима полета. ВВ формирует величину временной задержки для выдачи управляющего сигнала из ПРУ в ВП. ВВ связан с ПРУ Э проводами или другим электротокопроводящим способом, указанным в описании. Например, можно выдавать напряжение, пропорциональное τ , из ВВ в ПРУ по Э проводам, которыми ВВ связан с ПРУ.The explosive may not perform calculations according to formulas (8.4-22) in the event that the device is designed for a typical flight mode. In this case, the parameter τ can be calculated at the design stage and set constant. In addition, an explosive can be made to calculate the parameter τ depending only on certain parameters, for example, only on P H and / or M. The remaining parameters can be set constant as for a typical flight mode. The explosive generates a time delay value for issuing a control signal from the switchgear to the air conditioner. The explosive is connected to the switchgear with wires or other electrically conductive method specified in the description. For example, it is possible to output a voltage proportional to τ from the explosive in the switchgear via the electric wires by which the explosive is connected to the switchgear.
Длительность τ определяется ВВ (вычислителем τ ), с которым ПРУ связано проводом, τ может вычисляться бортовым компьютером, использующим формулы (8,4-22). Возможна связь между БК и любым элементом ВВУ, кроме того, ВВУ как и КУС сами могут быть выполнены в виде бортового компьютера или программы для него. Возможно применение БК вместо любого (любых) элемента (элементов) КУС. Например, БК можно использовать вместо ВВ и ПРУ, при этом и величина τ и сама выдержка по времени может формироваться в БК, который будет выдавать в ВП (У1 и У3) сигналы на переключение режима работы КУС (ВП) из первого (№1) во второй (№2) в виде коэффициентов усиления К1 и К2 соответственно (в У1 К1, а в У3 К2) по истечении времени τ после начала работы режима №1. Коэффициенты усиления К1 и К2 могут передаваться в виде Э или ЭЦ сигналов, напряжения и любым другим известным сотрудникам ФИПС электротокопроводящим способом в ВП из БК или ПРУ через АЦП (в этом описании цифроаналоговые преобразователи, как и аналогово-цифровые обозначены как АЦП) или без АЦП в зависимости от способа реализации по Э проводам, которыми они связаны (конкретно связаны).The duration τ is determined by the explosive (calculator τ), with which the switchgear is connected by a wire, τ can be calculated by the on-board computer using formulas (8.4-22). Communication between the BC and any element of the VVU is possible, in addition, the VVU and the KUS can themselves be implemented as an on-board computer or a program for it. Perhaps the use of BC instead of any (any) element (s) KUS. For example, BC can be used instead of explosives and control gear, and both the value of τ and the time delay itself can be formed in the BC, which will give signals to the air conditioner (U1 and U3) to switch the operating mode of the control switchgear (air conditioner) from the first (No. 1) in the second (No. 2) in the form of amplification factors K1 and K2, respectively (in U1 K1, and in U3 K2) after time τ after the start of operation of mode No. 1. The gain K1 and K2 can be transmitted in the form of E or EC signals, voltages, and any other known FIPS employees by the electrically conductive method to the AM from a BC or a switchgear via ADC (in this description, digital-to-analog converters, like analog-to-digital converters, are designated as ADCs) or without ADCs depending on the implementation method on the wires with which they are connected (specifically connected).
τ может быть вычислено заранее для типового применения и заложено в ПРУ, при этом использование вычислителя τ не требуется. По истечении времени τ после начала работы режима номер 1 согласно таблицам описания, ПРУ выдает в связанный с ним проводами ВП сигнал на переключение режима из 1 в режим 2 (и/или включает режим №2). Для формирования временной выдержки τ в ПРУ можно использовать ЭКУ, поляризованные реле, релейные усилители, таймерные устройства и прочие известные элементы и устройства (вплоть до электродвигателей с кулачками и контактором или концевым выключателем, потенциометрические устройства, таймерные и т.д.).τ can be calculated in advance for a typical application and stored in a switchgear, and the use of a τ calculator is not required. After the time τ has elapsed after the start of operation of
Для выработки сигнала переключения режима 1 в режим 2 вместо τ можно использовать сигнал α и его производные (согласно таблице). Длительность режима N2 большой роли не играет, и ее можно назначить равной 1 сек. Для ее выработки можно использовать еще все вышеупомянутые элементы. Длительность режима 2 ПРУ может определять не по времени, а все по тому же параметру α . Для включения режима 2 необходимо одновременное существование условий α ’≤ 0 и α ’’<0. Исчезновение любого из этих условий служит сигналом для выключения режима 2.To generate a signal for switching
Например, при поступлении сигнала от ПУ, ПРУ выдает сигнал на включение режима 1. Через время τ оно выдает сигнал в ВП на включение режима 2. По истечении еще одной секунды - на выключение режима №2 (и переход в рабочий режим) согласно таблицам 1 и 2 и фиг.6.For example, when a signal is received from the control panel, the control panel issues a signal to turn on
Например, при поступлении сигнала от преобразующего устройства ПРУ выдает сигнал на включение режима №1 при получении сигнала α , первая и вторая производная от которого меньше и/или равна 0 (α ’≤ 0 и α ’’<0), включается режим №2. (При этом из ПРУ идет по проводам соответствующий сигнал в связанный с ПРУ проводами ВП). Когда α ’’ изменит знак, то ПРУ отключит режим №2 (так как перестает существовать условие α ’≤ 0 и α ’’<0). Режим №2 ПРУ может включать только из режима №1.For example, when a signal is received from a converting device, the control gear generates a signal to turn on mode No. 1 when receiving a signal α, the first and second derivatives of which are less and / or equal to 0 (α '≤ 0 and α' '<0), mode No. 2 is turned on . (In this case, the corresponding signal from the switchgear goes through the wires to the VP connected with the switchgear wires). When α ’’ changes its sign, the PRU will turn off mode No. 2 (since the condition α ’≤ 0 and α’ ’<0 ceases to exist). Mode No. 2 of the control gear can include only from mode No. 1.
При выключении режима №2 ВП переходит в рабочий режим. Режим №3, описанный в таблице, не предусмотрен для рассмотрения сотрудником ФИПС и рассчитан только на желание конкретных производителей. Режим №3 можно не использовать. Программное устройство можно не использовать. ПРУ можно сделать в виде простой схемы с электродвигателем, в который при получении сигнала от KB или преобразующего устройства, реле, управляющее питанием этого электродвигателя (ЭД), становится на самоблокировку и подает питание к ЭД. Он вращает вал, соединенный через редуктор с кулачковым механизмом из набора кулачков. Кулачковый механизм имеет вал с расположенными на нем кулачками, а также концевые выключатели, на которые эти кулачки воздействуют. Кулачки при вращении вала, вращаемого Э двигателем через редуктор (это все связанные элементы), воздействуют на соответствующие концевые выключатели, которые, замыкая и/или размыкая цепи соответствующих цепей, связанных с ВП, обеспечивают подачу соответствующих сигналов на включение или выключение режимов ВП, а также, возможно, и на снятие самоблокировки с реле.When
Вычислитель времени τ (ВВ) связан с КУС (частью которого он является) проводами и может получать от него сигналы М, РH, mT, mГ. Он проводит вычисления по формуле (8). Он собран при помощи ЭКУ и связан с ПРУ проводами, по которым он передает параметр τ в ПРУ. ВВ можно не использовать, а параметр τ вычислить для типового режима полета еще на этапе конструирования и ввести его в ПРУ.The time calculator τ (BB) is connected to the control panel (of which it is a part) with wires and can receive signals M, P H , m T , m G from it . He performs calculations according to the formula (8). It is assembled using an ESC and connected to the switchgear by wires, through which it transfers the parameter τ to the switchgear. EXPLOSIVES can not be used, and the parameter τ can be calculated for a typical flight mode at the design stage and introduced into the control gear.
В данном описании КУС можно рассматривать как корпус, к которому присоединены (не электрически, то есть провода не должны создавать “короткого замыкания” между собой по корпусу КУС), все вышеупомянутые провода через ШР, с которыми он связан, а от этих ШР идут провода ко всем потребителям (элементам), с которыми они (некоторые из этих проводов) связаны внутри КУС.In this description, the switchgear can be considered as a case to which it is connected (not electrically, that is, the wires should not create a “short circuit” between each other on the switchgear case), all of the above wires through the ballast with which it is connected, and from these ballasts there are wires to all consumers (elements) with which they (some of these wires) are connected inside the control panel.
Также в состав ВВУ входит вычислитель коэффициента усиления обратной связи ВОС. ВОС собран на основе ЭКУ и связан с КУС, частью которого он является, Э проводами, по которым он может получать параметры mT, М, Рн, mГ, ВОС производит расчеты по формулам: (24,3-22), ВОС может и не производить вычисления по формулам (24,3-22) в том случае, если расчет ведется для типового режима полета. При этом коэффициент усиления ВОС может быть рассчитан на этапе проектирования и установлен постоянным и заложен в ВОС или ВП (У2). Кроме того, ВОС может быть сделано рассчитывающим коэффициент в зависимости от некоторых параметров, например, только РH и/или М. Остальные параметры могут быть заданы постоянными как для типового режима полета. ВОС выдает сигнал, пропорциональный коэффициенту обратной связи для передаточной функции вычислителя Δ δ в ВП, с которым он связан, Э проводами. (Например, напряжение, пропорциональное Кoc).The VVU also includes a VOS feedback gain calculator. The VOS is assembled on the basis of the ESC and is connected to the control panel, of which it is a part, with wires, through which it can receive parameters m T , M, P n , m G , VOS calculates according to the formulas: (24.3-22), VOS may not perform calculations using formulas (24.3-22) if the calculation is for a typical flight mode. In this case, the gain of the OSI can be calculated at the design stage and set constant and embedded in the OSI or VP (U2). In addition, BOC can be made by calculating a coefficient depending on some parameters, for example, only P H and / or M. The remaining parameters can be set constant as for a typical flight mode. BOC produces a signal proportional to the feedback coefficient for the transfer function of the calculator Δ δ in the VP with which it is connected, by wires. (For example, a voltage proportional to K oc ).
ДУ (которое может входить в состав ВВУ) представляет собой дифференцирующий блок, производящий дифференцирование входного сигнала δ и передающий полученный в результате дифференцирования сигнал δ (t) в ВП. Необходимость применения и связи ДУ были рассмотрены выше по тексту. ДУ собран на основе ЭКУ.The remote control (which may be part of the VVU) is a differentiating unit that differentiates the input signal δ and transmits the signal δ (t) resulting from the differentiation to the VI. The need for the use and communication of remote controls were discussed above. The remote control is assembled on the basis of ESC.
ВП собран на основе ЭКУ и связан с КУС, частью которого он является, проводами, по которым он может получать следующие параметры: δ (t), сигналы программного устройства К1 и К2, параметры ВКУ и ВОС, ВП может быть связан с ДУ, ПРУ, КУС, ВКУ, ВОС, СКУ, НПУ с датчиками и устройствами, описанными в этом описании. Например, с датчиком δ (t). ВП выполняет роль устройства, обрабатывающего входной сигнал δ ’(t) (или δ ) по закону передаточной функции - инерционного звена 1-го порядка с изменяемым коэффициентом усиления звена и постоянной времени Т. Из основ автоматики известно, что эти параметры можно изменять путем изменения коэффициентов усиления Куc и коэффициента усиления обратной связи Кoc. ВП может быть выполнено на основе операционных усилителей, электронно-вычислительных блоков, аналоговых схем, ЭКУ и т.д. ВП может состоять из следующих связанных между собой элементов: суммирующий блок (С), связанный с ДУ или КУС и получающий от него параметр δ ’(t). Этот блок связан с блоком произведения №1 (У1) (умножителем), который связан с умножителем №2 (блоком произведения), (У2), который связан с блоком интегрирующего звена (ИЗ) с интегрирующим блоком, который связан с выходом из ВП (он и является выходом из ВП). Выход из ВП связан с СКУ (Если не применять НПУ). Кроме того, выход из интегрирующего звена связан по типу обратной связи с умножителем №4(У4) (блоком произведения), который связан с умножителем №3 (У3) (блоком произведения), который связан по типу обратной связи с суммирующим блоком ВП (С).VP is assembled on the basis of ESC and connected to the control system, of which it is a part, by wires through which it can receive the following parameters: δ (t), signals of the software device K1 and K2, parameters of VKU and VOS, VP can be connected with remote control, control gear , KUS, VKU, VOS, SKU, NPU with sensors and devices described in this description. For example, with a sensor δ (t). VP performs the role of a device that processes the input signal δ '(t) (or δ) according to the law of the transfer function — a first-order inertial link with a variable gain of a link and a time constant T. It is known from the basics of automation that these parameters can be changed by changing gain factors K yc and feedback gain K oc . VP can be performed on the basis of operational amplifiers, electronic computing units, analog circuits, ESC, etc. The VP can consist of the following interconnected elements: a summing block (C) connected to the remote control or the control panel and receiving from it the parameter δ '(t). This block is connected with the block of product No. 1 (U1) (multiplier), which is connected with the multiplier No. 2 (block of product), (U2), which is connected with the integrating unit block (IZ) with the integrating block, which is connected with the output of the VP ( it is the way out of the VP). The exit from the airspace is associated with SKU (if you do not apply NPU). In addition, the exit from the integrating link is connected by feedback type with the multiplier No. 4 (U4) (product block), which is connected with the multiplier No. 3 (U3) (product block), which is connected by the type of feedback with the summing VP unit (C )
Умножитель №1 (У1) связан с ПРУ.Multiplier No. 1 (U1) is associated with a switchgear.
Умножитель №3 (У3) связан с ПРУ.Multiplier No. 3 (U3) is associated with a switchgear.
Умножитель №2 (У2) связан с ВКУ.Multiplier No. 2 (U2) is connected with VKU.
Умножитель №4 (У4) связан с ВОС.Multiplier No. 4 (U4) is associated with VOS.
Все связи, перечисленные в данном описании, ВП можно выполнить в виде Э проводов, в виде отдельной монтажной схемы и прочими известными сотрудниками ФИПС способами. Все блоки и/или элементы, перечисленные в данном описании для КУС, ВП, ПРУ и т.д., можно выполнить в виде одного или нескольких связанных блоков. Например в виде одного блока можно выполнить КУС, ВП, умножитель №1 с умножителем №2, умножитель №3 с умножителем №4. В С (суммирующем блоке ВП) происходит вычитание сигнала обратной связи от умножителей №3 и 4 из сигнала δ ’(t). Результирутогций сигнал поступает в умножители №1 и 2, после чего результирующий сигнал интегрируется в интегрирующем звене (интегрирующем блоке) (ИЗ). В умножителях происходит умножение входящих сигналов на сигналы, поступающие от связанных с ними ПРУ, ВКУ и ВОС. От ВКУ поступает сигнал, пропорциональный коэффициенту усиления Кус (формула 23). От ВОС поступает сигнал, пропорциональный Кос (формула 24). От ПРУ поступают сигналы, пропорциональные числам, указанным в таблице 2, в зависимости от режима работы программного устройства. Вместо умножителей возможно применение реле разрывающих и/или переключающих электрические цепи внутри ВП совместно с усилителями сигнала.All the connections listed in this description, the VP can be made in the form of E wires, in the form of a separate wiring diagram and other methods known to FIPS staff. All blocks and / or elements listed in this description for KUS, VP, PRU, etc., can be performed in the form of one or more related blocks. For example, in the form of a single block, you can perform KUS, VP, multiplier No. 1 with multiplier No. 2, multiplier No. 3 with multiplier No. 4. In C (summing block VP), the feedback signal is subtracted from multipliers No. 3 and 4 from the signal δ '(t). The resultant signal goes to the multipliers No. 1 and 2, after which the resulting signal is integrated in the integrating link (integrating unit) (FROM). In the multipliers, the input signals are multiplied by the signals coming from the associated PRU, VKU and VOS. From VKU a signal is proportional to the gain K us (formula 23). From BOC receives a signal proportional to K a (Formula 24). Signals from the switchgear are proportional to the numbers shown in table 2, depending on the operating mode of the software device. Instead of multipliers, it is possible to use relays breaking and / or switching electric circuits inside the VP together with signal amplifiers.
КУС и/или все указанные в данном описании элементы (кроме механических элементов) можно выполнить при помощи цифрового вычислительного устройства на основе интегральных микросхем и/или иного, и собранного в виде единого блока (или нескольких связанных между собой блоков). Этот блок (блоки) с целью получения всех вышеперечисленных в данном описании параметров от вышеперечисленных датчиков, устройств и систем должен быть со всеми ними связан при помощи вышеперечисленных элементов (например, Э проводами с ШР). Кроме того, если сигналы от датчиков, систем, устройств поступают не в цифровом, а в аналоговом виде, то они должны преобразовываться в цифровой вид при помощи аналогово-цифровых преобразователей, которые должны быть связаны с датчиками, системами, устройствами и с цифровым вычислительным блоком (блоками) при помощи проводов. Кроме того цифровой блок должен быть связан либо с ИУ, либо с МИУ, либо с СУС. Все указанные в описании элементы можно выполнить в виде элементов программы для бортового компьютера. Для этого бортовой компьютер должен получать от датчиков, систем, устройств, перечисленных выше, все и/или некоторые из перечисленных в данном описании параметры. Например: М, РH, mT, mГ, α , δ , δ ’(t) и т.д.KUS and / or all the elements indicated in this description (except mechanical elements) can be performed using a digital computing device based on integrated circuits and / or otherwise, and assembled in a single unit (or several interconnected units). This block (blocks) in order to obtain all of the parameters listed above in this description from the above sensors, devices and systems must be connected to all of them using the above elements (for example, E wires with SR). In addition, if the signals from sensors, systems, devices do not come in digital, but in analog form, then they must be converted to digital form using analog-to-digital converters, which must be connected with sensors, systems, devices and with a digital computing unit (in blocks) using wires. In addition, the digital unit must be connected either to the DUT, or to the MIU, or to the CMS. All the elements indicated in the description can be performed as program elements for the on-board computer. For this, the on-board computer must receive from the sensors, systems, devices listed above, all and / or some of the parameters listed in this description. For example: M, P H , m T , m G , α, δ, δ '(t), etc.
Для преобразования в цифровой вид датчики, системы, устройства должны быть связаны проводами с АЦП, а те в свою очередь с бортовым компьютером. В памяти бортового компьютера должна быть программа, производящая вычисления по формулам (1-30) и использующая данные в памяти компьютера по аэродинамическим коэффициентам, используемым в этих формулах. (Эти данные можно вводить на этапе производства самолета). В результате вычислений компьютер должен выдавать либо сигнал, пропорциональный откорректированному положению руля высоты δ к на ИУ согласно формуле 30, либо в МИУ (в случае применения механической СУЛА) δ mах миу согласно формуле: δ mах миу=δ mах-Δ δ (где Δ δ - вычисляемая в ВВУ величина упреждения, а δ mах - вычисляемое в ВПО 14 предельно допустимое положение РВ), либо в СУС (в случае если СУС входит в состав СУЛА и не входит в состав БК или КУС) Δ δ к согласно формуле 29. При этом Δ δ к не может быть положительным. В случае если Δ δ к>0, то БК или КУС обнуляет значение параметра Δ δ к и выдает значение Δ δ к=0.To convert to digital form, sensors, systems, devices must be connected by wires to the ADC, and those, in turn, with the on-board computer. In the memory of the on-board computer there should be a program that performs calculations according to formulas (1-30) and uses data in the computer's memory according to the aerodynamic coefficients used in these formulas. (These data can be entered at the aircraft production stage). As a result of the calculations, the computer must either give a signal proportional to the corrected position of the elevator δ k on the DUT according to
Цифровой вычислительный блок (в случае его применения вместо БК) должен быть связан по тем же принципам с теми же датчиками, системами, устройствами, исполнительными устройствами, суммирующими устройствами, МИУ, согласно тем же формулам и производить вычисления по тем же формулам и алгоритмам, что и для БК или КУС. Алгоритм программы для БК изображен на фиг.9 и более подробно расписан в этом описании. КУС можно выполнить в одном корпусе с СУС, тогда общая схема соединения КУС и СУЛА будет выглядеть так: ОУ связан с ДОУ, который связан с ЭПУ, которые последовательно связаны друг с другом и с КУС и с СУС, которое опять связано с ЭПУ, которые последовательно связаны друг с другом и с ИУ, которое связано при помощи СЭ с РВ. При этом КУС связано с датчиками, устройствами и системами, перечисленными в данном описании, и может получать от них параметры М, РH, mT, mГ, α , δ ’(t).A digital computing unit (if used instead of a BC) must be connected according to the same principles with the same sensors, systems, devices, actuators, summing devices, MIU, according to the same formulas and perform calculations using the same formulas and algorithms as and for BK or KUS. The program algorithm for the CD is shown in Fig.9 and is described in more detail in this description. The control system can be performed in the same case as the control system, then the general connection scheme of the control system and the control system will look like this: the control system is connected to the control system, which is connected to the control units, which are connected in series with each other and to the control system and control system, which is again connected to the control system, which sequentially connected with each other and with the DUT, which is connected with the help of solar cells with RV. In this case, the control system is connected with the sensors, devices and systems listed in this description, and can receive from them the parameters M, P H , m T , m G , α, δ '(t).
Описание поведения самолета в процессе выхода на предельный угол атаки выглядит следующим образом.A description of the behavior of the aircraft in the process of reaching the maximum angle of attack is as follows.
Устройство работает таким образом, что процесс вывода самолета на максимально-допустимый угол атаки будет выглядеть как на фиг.6. В момент времени t1 летчик начинает движение штурвала на увеличение угла атаки (α заданное), при этом двухступенчатый ограничитель вычисляет предстоящий заброс угла атаки, и если величина этого заброса такова, что угол атаки α может выйти за предельное значение (α мах), то ограничитель вводит первую ступень ограничения на положение руля высоты (в момент времени t2 фиг.6), а самолет продолжает по инерции увеличивать угол атаки α . В момент времени t3 угол атаки α приходит в верхнюю точку колебательного процесса. Благодаря ограничителю она совпадает с максимально-допустимым значением ((α мах). Рост угла атаки прекращается и выключается первая ступень ограничения. Руль высоты получает свободу движения до второй ступени ограничения. При этом руль высоты на второй ступени ограничения будет задавать именно тот угол атаки (α зaдaнный), на который самолет уже вышел (с незначительной погрешностью). Этот угол атаки равен максимально-допустимому значению (α мах).The device operates in such a way that the process of bringing the aircraft to the maximum allowable angle of attack will look like in Fig.6. At time t1, the pilot begins to move the helm to increase the angle of attack (α specified ), while the two-stage limiter calculates the upcoming throw of the angle of attack, and if the magnitude of this throw is such that the angle of attack α can exceed the limit value (α max ), then the limiter introduces the first step of limiting the position of the elevator (at time t2 of FIG. 6), and the aircraft continues to increase the angle of attack α by inertia. At time t3, the angle of attack α comes to the upper point of the oscillatory process. Thanks to the limiter, it coincides with the maximum allowable value ((α max ). The angle of attack stops growing and the first stage of restriction is turned off. The elevator gains freedom of movement to the second stage of limitation. In this case, the elevator at the second stage of limitation will specify exactly that angle of attack ( α set ), which the plane has already reached (with a slight error) .This angle of attack is equal to the maximum allowable value (α max ).
В момент времени t4 скорость роста угла атаки α ’(t) равна нулю, а сам угол атаки α приблизительно равен заданному значению (α заданный). Следовательно, отсутствуют инерция и неуравновешенные моменты сил, которые могли бы вывести самолет из этого состояния. Наступает устойчивое равновесие по углу атаки. Таким образом, самолет выходит на максимально допустимый угол атаки точно, быстро и без последующих колебаний (фиг.6).At time t4, the growth rate of the angle of attack α '(t) is zero, and the angle of attack α is approximately equal to the specified value (α given ). Consequently, there is no inertia and unbalanced moments of forces that could bring the plane out of this state. There is a steady balance in the angle of attack. Thus, the aircraft reaches the maximum allowable angle of attack accurately, quickly and without subsequent oscillations (Fig.6).
Область применения выглядит следующим образом.The scope is as follows.
Данное изобретение можно практически применять в виде дополнительного устройства к системе управления на самолетах и беспилотных летательных аппаратах. На самолетах с механической проводкой управления можно применять электрогидромеханические или электромеханические ограничители положения руля высоты (фиг.10). На самолетах с электродистанционной проводкой управления можно применять электронные ограничители положения руля высоты (фиг.5, 7). Заявляемое изобретение можно применять на самолетах, имеющих кроме руля высоты еще и управляемый стабилизатор. При этом входные параметры устройства необходимо преобразовывать по формулам пересчета. Можно применять данное изобретение в виде сигнализации летчику о приближении к предельному углу атаки.This invention can be practically applied as an additional device to the control system on airplanes and unmanned aerial vehicles. On aircraft with mechanical control wiring, electrohydromechanical or electromechanical elevator limiters can be used (FIG. 10). On airplanes with remote control wiring, electronic elevator position limiters can be used (FIGS. 5, 7). The claimed invention can be applied on airplanes having, in addition to the elevator, also a controlled stabilizer. In this case, the input parameters of the device must be converted according to the conversion formulas. You can apply this invention in the form of a signal to the pilot about approaching the maximum angle of attack.
Работа и принцип действия элементов устройства выглядят следующим образом.The operation and principle of operation of the elements of the device are as follows.
Основным элементом устройства является вычислитель величины упреждения Δ δ ВВУ. Основным режимом работы ВВУ является режим “Р” (рабочий). На этом режиме ВВУ вычисляет величину упреждения Δ δ в соответствии с передаточной функцией W(P) и с формулами (1-22).The main element of the device is a calculator of the lead value Δ δ VVU. The main mode of operation of the VVU is the “P” mode (working). In this mode, the VVU calculates the lead Δ δ in accordance with the transfer function W (P) and with formulas (1-22).
- передаточная функция вычислителя Δ δ (1) - transfer function of the calculator Δ δ (1)
где - постоянная времени для функции W(P) (2)Where is the time constant for the function W (P) (2)
К=-R· A/q - коэффициент усиления для функции W(P) (K>0) (3)K = -R · A / q is the gain for the function W (P) (K> 0) (3)
R-Amz
q=Amz
(6, 7, 8) (6, 7, 8)
где arctg(-L/N)∈ ]π /2... π [; (9)where arctan (-L / N) ∈] π / 2 ... π [; (9)
A=[cos(L· τ )+(N/L-q/(R· L))· sin(L· τ )]· e-N· τ ; (10)A = [cos (L · τ) + (N / Lq / (R · L)) · sin (L · τ)] · e -N · τ ; (10)
Amz
Аmz
коэффициент (12)coefficient (12)
Amz
коэффициент (13)coefficient (13)
Ay
Для расчета аэродинамических коэффициентов Аmz
Amz
Amz
Amz
Aу
Aу
a=286+PH· 5,4· 10-1; (22)a = 286 + P H · 5.4 · 10 -1 ; (22)
В данных формулах указаны следующие параметры:The following parameters are indicated in these formulas:
- W(Р) - обозначение передаточной функции вычислителя.- W (P) - designation of the transfer function of the calculator.
- Параметр Δ δ - это величина упреждения. Она соответствует инерционному отклонению угла атаки Δ α заброса (выше заданного рулем высоты угла атаки α зад) во время остановки руля высоты на первой ступени ограничения. (На фиг.6 величина Δ α заброса равна расстоянию между заданным углом атаки α зад и действительным углом атаки α в момент времени t3). Параметр Δ δ - это выходной параметр передаточной функции W(P).- The parameter Δ δ is the amount of lead. It corresponds to the inertial deviation of the angle of attack Δ α casting (above the rudder angle of attack angle α ass ) when the elevator stops at the first stage of restriction. (In FIG. 6, the throw Δ α is equal to the distance between the given angle of attack α ass and the actual angle of attack α at time t3). The parameter Δ δ is the output parameter of the transfer function W (P).
- Параметр δ ’(t) - это угловая скорость руля высоты. Это входной параметр передаточной функции W(P).- The parameter δ ’(t) is the angular velocity of the elevator. This is the input parameter of the transfer function W (P).
- Параметр <τ > для формул 10 и 8 - это длительность временного промежутка от момента t2 до момента t3 (теоретическая).- The parameter <τ> for
- m - масса самолета, топлива и нагрузки,- m is the mass of the aircraft, fuel and load,
- рн - атмосферное давление на высоте полета,- p n - atmospheric pressure at altitude,
- Amz
- Суα - производная от коэффициента подъемной силы по углу атаки (известный аэродинамический коэффициент),- С уα is the derivative of the lift coefficient with respect to the angle of attack (known aerodynamic coefficient),
- mz
- mz
- mz
- ρ - плотность воздуха на высоте полета самолета,- ρ is the air density at the height of the aircraft,
- bа - длина средней аэродинамической хорды самолета,- b a - the length of the average aerodynamic chord of the aircraft,
- Jz - продольный момент инерции самолета. Приближенно его можно выразить как функцию от массы топлива и груза: Jz=Jz0+Кгр·mгр·Кт· mт, где Kгр и Кт - коэффициенты пропорциональности. Можно использовать и более сложные формулы.- J z is the longitudinal moment of inertia of the aircraft. It can be approximated as a function of the mass of fuel and cargo: J z = J z0 + K g · m g · K t · m t , where K g and K t are proportionality coefficients. You can use more complex formulas.
- М - число Маха полета,- M is the Mach number of the flight,
- S - площадь крыла самолета,- S is the wing area of the aircraft,
- а - скорость звука на высоте полета,- a is the speed of sound at altitude,
- V - скорость полета.- V - flight speed.
Вычислитель передаточной функции (позиция 7) (ВП) построен так, что его элементы образуют устройство, которое преобразует свой входной сигнал δ ’(t) в Δ δ по математическому закону, соответствующему передаточной функции - инерционное звено первого порядка. На вход вычислителя Δ δ подается сигнал, пропорциональный δ ‘(t), который можно получить либо от ДУ 12, либо от специальных датчиков, которые можно присоединить к любому элементу системы (проводки) управления рулем высоты, включая РВ или ОУ.The transmitter of the transfer function (position 7) (VP) is constructed so that its elements form a device that converts its input signal δ ’(t) to Δ δ according to the mathematical law corresponding to the transfer function - the inertial link of the first order. A signal proportional to δ ‘(t) is supplied to the input of the calculator Δ δ, which can be obtained either from the
Одним из множества способов реализации инерционного звена первого порядка является схема, изображенная на фиг.1. При этом в суммирующем блоке (С) (фиг.1, позиция 1) происходит вычитание сигнала от умножителя №3 (УЗ) (фиг.1, позиция 5) из сигнала δ ’(t). Преобразованный в сумматоре ВП (позиция 1) сигнал поступает в умножитель №1 (позиция 2), где он умножается на сигнал К1 от ПРУ (позиция 8). Преобразованный в умножителе №1 сигнал поступает в умножитель №2 (позиция 3), где он умножается на сигнал Кус от ВКУ (позиция 9). Преобразованный в умножителе №2 сигнал поступает в блок интегрирующего звена (ИЗ) (интегрирующий блок) (позиция 4), где он интегрируется по времени. Преобразованный в интегрирующем блоке сигнал поступает на выход из ВП и в умножитель №4 (позиция 6), где он умножается па сигнал Кос от ВОС (позиция 10). Преобразованный в умножителе №4 сигнал поступает в умножитель №3 (позиция 5), где он умножается на сигнал К2 от ПРУ. Преобразованный в умножителе №3 сигнал поступает в суммирующий блок ВП, где он вычитается из входного сигнала δ ’(t).One of the many ways to implement the inertial link of the first order is the circuit depicted in figure 1. At the same time, in the summing block (C) (Fig. 1, position 1), the signal from the multiplier No. 3 (US) (Fig. 1, position 5) is subtracted from the signal δ '(t). The signal converted in the VP adder (position 1) enters the multiplier No. 1 (position 2), where it is multiplied by the signal K1 from the switchgear (position 8). The signal converted in the multiplier No. 1 enters the multiplier No. 2 (position 3), where it is multiplied by the signal K must from VKU (position 9). The signal converted in the multiplier No. 2 enters the integrating unit block (IZ) (integrating unit) (position 4), where it is integrated over time. The signal transformed in the integrating unit enters the output of the VP and into the multiplier No. 4 (position 6), where it is multiplied by the signal K os from the BOC (position 10). The signal converted in the multiplier No. 4 enters the multiplier No. 3 (position 5), where it is multiplied by the signal K2 from the switchgear. The signal converted in the multiplier No. 3 enters the summing block of the VP, where it is subtracted from the input signal δ '(t).
ПРУ вырабатывает сигналы К1, равные (0; 1/3; 1), для умножителя №1 и сигналы К2, равные (1; 100), для умножителя №3 в соответствии с таблицами 1 и 2 в зависимости от режима работы устройства. Режим работы ПРУ определяется в соответствии с таблицами 1 и 2.The switchgear generates K1 signals equal to (0; 1/3; 1) for multiplier No. 1 and signals K2 equal to (1; 100) for multiplier No. 3 in accordance with tables 1 and 2, depending on the operating mode of the device. The operating mode of the switchgear is determined in accordance with tables 1 and 2.
Для вычисления времени τ можно использовать ВВ (позиция 11), производящий расчеты по формулам 6-9. В зависимости от результата этих вычислений ВВ выдает управляющие сигналы в ПРУ на переключение режимов.To calculate the time τ, you can use EXPLOSIVES (position 11), performing calculations according to formulas 6-9. Depending on the result of these calculations, the explosive gives control signals to the switchgear for switching modes.
ВКУ (позиция 9) производит расчеты по формуле 23 и выдает в умножитель №2 сигнал Кус (коэффициент усиления).VKU (position 9) performs the calculations according to
Кус=К/Т (23)K us = K / T (23)
ВОС (позиция 10) производит вычисления по формуле 24 и выдает в умножитель №4 сигнал Кос (коэффициент обратной связи).BOC (position 10) performs the calculations according to the
Кос=1/К (24)K OS = 1 / K (24)
Из ВП (вычислителя Δ δ ) сигнал попадает в СКУ (фиг.3, позиция 15), где этот сигнал складывается с сигналом δ , пропорциональным угловому положению РВ или положению ОУ, и из результата от этого сложения вычитается сигнал δ mах, получаемый от вычислителя δ mах (позиция 14). Вычислитель δ mах вырабатывает сигнал δ mах следующим образом: функциональный блок, воспроизводящий функцию δ max1-f(M), получает сигнал, пропорциональный числу Маха полета М от устройства 27 (системы). В зависимости от величины этого сигнала функциональный блок 23 формирует значение δ max1 и выдает значение в сравнивающее устройство 25. Для каждого типа самолета существует своя зависимость между числом М полета и предельным углом атаки α mах, аэродинамическими коэффициентами mz0, mzα , mzδ . Для каждого типа самолета известно значение α mо - угол атаки нулевого момента тангажа.From the VP (calculator Δ δ), the signal enters the control system (Fig. 3, position 15), where this signal is added to the signal δ proportional to the angular position of the PB or the position of the op-amp, and the signal δ max received from the calculator is subtracted from the result δ max (position 14). The calculator δ max produces a signal δ max as follows: a function block that reproduces the function δ max1 -f (M) receives a signal proportional to the Mach number of flight M from device 27 (system). Depending on the magnitude of this signal, the
Значение δ mах1 можно определить но формуле (25).The value of δ max1 can be determined using formula (25).
Эту формулу следует использовать для определения функции δ max1=f(М). Именно эту функцию и должен воспроизводить функциональный блок 23. Вычислитель значения δ mах2 (позиция 24) получает сигналы, пропорциональные М, давлению воздуха РH, массе топлива mT, массе груза mГ от устройств, с которыми он связан. Он производит вычисления по формулам (26, 27, 28),This formula should be used to determine the function δ max1 = f (M). It is this function that function
m=mC+mT+mГР; (28)m = m C + m T + m GH ; (28)
- где параметр F (относительное расстояние аэродинамического фокуса от передней кромки средней аэродинамической хорды крыла вдоль оси Х самолета) зависит от числа М полета.- where is the parameter F (relative distance of the aerodynamic focus from the leading edge of the middle aerodynamic chord of the wing along the X axis of the aircraft) depends on the number M of the flight.
- Параметр nу max - предельно допустимая вертикальная перегрузка самолета - определяется для каждого типа самолета индивидуально и зависит только от конструктивных особенностей самолета или от физических способностей человека - летчика.- The parameter n at max - the maximum permissible vertical overload of the aircraft - is determined individually for each type of aircraft and depends only on the design features of the aircraft or on the physical abilities of the human pilot.
- Параметр g - ускорение свободного падения (постоянен).- Parameter g - gravitational acceleration (constant).
- S - площадь крыла самолета.- S is the wing area of the aircraft.
- - относительное расстояние от центра тяжести самолета до передней кромки средней аэродинамической хорды крыла вдоль оси Х самолета.- - the relative distance from the center of gravity of the aircraft to the leading edge of the middle aerodynamic chord of the wing along the X axis of the aircraft.
- mс - масса пустого самолета.- m with - the mass of an empty plane.
- m - масса самолета.- m is the mass of the aircraft.
Вычислитель значения δ mах2 24 выдает полученное в результате вычислений значение, пропорциональное величине δ maх2, в сравнивающее устройство 25.The calculator of the value δ max2 24 outputs the value obtained as a result of the calculations, proportional to the value δ max2 , to the
В сравнивающем устройстве 25 происходит сравнение параметров δ max1 и δ mах2. Наименьшее из них по модулю (наибольшее по абсолютному значению, так как δ mах1 и δ max2 отрицательные) значение выдается в СКУ 15 и называется δ mах.In the
В СКУ 15 происходит сложение сигналов Δ δ от вычислителя величины упреждения 13 с величиной δ - заданного положения руля высоты, которое можно получить от ДОУ 19, элементов проводки системы управления рулем высоты (тангажем), от датчиков и прочих элементов, упомянутых в этом описании. В СКУ происходит еще и вычитание сигнала δ mах, получаемого из вычислителя 14.In
Таким образом, в СКУ производятся вычисления по формуле (29):Thus, in SKU calculations are performed according to the formula (29):
Δ δ +δ -δ max=Δ δ к, (29)Δ δ + δ -δ max = Δ δ k , (29)
где Δ δ к - результат этих вычислений (величина коррекции).where Δ δ k is the result of these calculations (correction value).
Формулируемая в СКУ 15 величина Δ δ к передается из него в связанное с ним преобразующее устройство (позиция 16).The value Δ δ k formulated in
Преобразующее устройство 16 передает на выход из устройства 16 без изменения сигналы, соответствующие отрицательному значению величины коррекции, и обнуляет (не пропускает) сигналы, соответствующие положительному значению величины коррекции. Сигнал из преобразующего устройства 16 поступает в суммирующее устройство 20 (СУС) и в вычислитель величины коррекции 13 (конкретно в программное устройство 8) (ПРУ). Возможно применение усилителей сигнала для программного устройства 8, в которых сигнал коррекции, поступающий в программное устройство 8, усиливался бы. Для программного устройства не важно значение величины коррекции. Важен только факт наличия или отсутствия отрицательного сигнала величины коррекции. При получении сигнала, соответствующего отрицательному значению величены коррекции, программное устройство формирует сигналы для ВП (вычислителя передаточной функции) (позиция 7), соответствующие включению первой ступени ограничения в соответствии с таблицей (включается режим №1) К1=0, К2=1. Это происходит в момент времени t2 (фиг.6). Режим №1 позволяет самолету по инерции выйти на предельный угол атаки α мах (в момент времени t3). При этом угол атаки самолета α будет выше, чем тот угол атаки α заданное, который задается рулем высоты (фиг.6, промежуток времени от t2 до t3).The converting
Сигнал, поступающий из преобразующего устройства 16 (ПУ) в суммирующее устройство 20 (СУС), корректирует сигнал управления δ , идущий по всем элементам системы управления рулем высоты от ОУ 18 к рулю высоты 22. В СУС 20 величина коррекции Δ δ к вычитается из сигнала управления δ по формуле (30):The signal from the converting device 16 (CU) to the adder 20 (CMS) corrects the control signal δ that goes through all elements of the elevator control system from the
δ к=δ -Δ δ к. (30)δ to = δ -Δ δ to . (thirty)
Из СУС 20 откорректированный сигнал управления δ к поступает в исполнительное устройство 21. Оно устанавливает РВ в такое угловое положение, которое соответствует откорректированному сигналу управления δ к=δ -Δ δ к. Кроме того, возможно использование сигнала δ к для дифференцирования его в ДУ 12 для получения параметра δ ’(t).From the
В случае использования механической системы управления самолетом с использованием механических тяг и качалок, работа устройств 13 и 14 аналогична вышеописанным устройствам. Отличие заключается в следующем.In the case of using a mechanical aircraft control system using mechanical rods and rockers, the operation of
Суммирующее устройство (фиг.10, позиция 15) (СКУ) вычитает из сигнала δ maх, идущего от устройства 14, сигнал Δ δ , идущий от устройства 13 (ВВУ). Результирующий сигнал, пропорциональный значению δ mах миу=δ mах-Δ δ , передается в МИУ 38. МИУ перемещает свой шток, который ограничивает ход упорного устройства 40, механически связанного с системой управления рулем высоты. Размещение МИУ и ход его штока должны быть отрегулированы таким образом, чтобы при упирании штока в упор упорного устройства, ход руля высоты ограничивался бы на таких углах δ , значение которых равнялось бы δ mах-Δ δ . Упорное устройство механически связано с исполнительным устройством 21 (ИУ), которое связано с рулем высоты. На конце штока МИУ расположен концевой выключатель 39, который при упоре штока в упор 42 упорного устройства 40 выдает сигнал в ПРУ 8 на включение режима №1 (К1=0, К2=1). Режим №1 позволяет самолету по инерции выйти на предельный угол атаки (α мах (в момент времени t3). При этом угол атаки самолета α будет выше, чем тот угол атаки α заданное, который задается рулем высоты (фиг.6, промежуток времени от t2 до t3).The summing device (figure 10, position 15) (SKU) subtracts from the signal δ max coming from the
Режим работы №2 (для механической или электродистанционной системы управления) может включаться по условиям, указанным в таблице 1. Это либо истечение промежутка времени τ (формула 8) с момента включения режима №1, либо условие выключения режима №1 при одновременном выполнении трех условий α ’’(t)<0; α ’(t)≤ 0; α ≤ α mах. Это происходит в момент времени t3 (фиг.6). На режиме №2 ПРУ 8 формирует К1=1; К2=100 согласно таблице 2 и выдает эти коэффициенты в умножители №1 и №3 соответственно. Режим №2 (переход на вторую ступень ограничения) позволяет рулю высоты выйти на угол δ мах. Благодаря этому самолет зафиксируется на предельном угле атаки в тот момент времени t4, когда рост угла атаки прекратится. Равенство заданного и действительного угла атаки при α ’(t)=0 означает отсутствие дальнейших колебаний угла атаки.The operating mode No. 2 (for a mechanical or electrical remote control system) can be turned on according to the conditions indicated in table 1. This is either the expiration of the time interval τ (formula 8) from the moment mode No. 1 is turned on, or the condition for mode No. 1 is turned off while three conditions are fulfilled simultaneously α '' (t) <0; α '(t) ≤ 0; α ≤ α max . This occurs at time t 3 (Fig.6). In mode No. 2, the
По истечению одной-двух секунд режим №2 выключается и происходит переход на режим “Р” (рабочий режим К1=1; К2=1).При этом самолет может оставаться на предельном угле атаки. Это происходит в момент времени t5 (фиг.6). В общем случае во время рабочего режима “Р” устройство отслеживает тот момент, когда надо включить режим №1 (первая ступень ограничения). Если уже находясь на предельном угле атаки летчик попытается еще больше увеличить угол атаки, то опять включится первая ступень ограничения (режим №1). В этом случае угол руля высоты δ и на режиме “Р”, и на режиме №1, и на режиме №2 будет равен δ мах (фиг.6, промежуток времени от t5 и далее).After one or two seconds, mode No. 2 is turned off and there is a transition to mode “P” (operating mode K1 = 1; K2 = 1). In this case, the aircraft can remain at the maximum angle of attack. This occurs at time t 5 (Fig.6). In the general case, during the “P” operating mode, the device monitors the moment when it is necessary to turn on the mode No. 1 (the first level of restriction). If the pilot, already at the maximum angle of attack, tries to increase the angle of attack even more, the first stage of restriction will again turn on (mode No. 1). In this case, the elevator angle δ in both the “P” mode, and in the mode No. 1, and in the mode No. 2 will be equal to δ max (Fig.6, the time interval from t 5 onwards).
Условия переключения режимов сведены в таблицу 1. При включении электропитания самолета устройство работает в режиме “Р”, вводя режимы №1 и №2 (первая и вторая ступени ограничения) только при необходимости. Для повышения надежности устройства введен режим №3. Схема переключения режимов представлена на фиг.11. Переключение режимов осуществляется за счет изменения коэффициентов К1 и К2 в ПРУ 8.The conditions for switching modes are summarized in table 1. When the aircraft power is turned on, the device operates in “P” mode, entering modes No. 1 and No. 2 (the first and second stages of restriction) only if necessary. To increase the reliability of the device, mode No. 3 is introduced. The mode switching circuit is shown in FIG. 11. Switching modes is carried out by changing the coefficients K1 and K2 in the
Алгоритм программы для бортового компьютера выглядит следующим образом.The algorithm of the program for the on-board computer is as follows.
Если в качестве корректирующего устройства (КУС) используется бортовой компьютер, то бортовой компьютер получает все или некоторые из вышеперечисленных параметров (этап 31). Далее КУС (бортовой компьютер) производит расчеты по формулам описания (этап 32), используя полученные данные и данные для режимов, указанные в таблицах 1 и 2 (при запуске системы устанавливается режим “Р”). На данном этапе алгоритма программа КУС вычисляет также и величину упреждения Δ δ . Так как для этого используется передаточная функция (ПФ) - инерционное звено первого порядка, то для его вычисления можно использовать метод последовательных приближений (итераций), используя приращение времени Δ t, равное реальному (синхронизированное). Синхронизацию можно проводить, используя способность компьютера к определению реального времени по системному таймеру компьютера. Синхронизацию можно проводить и на другом этапе программы. Например, на этапе 37.If an on-board computer is used as a correction device (KUS), the on-board computer receives all or some of the above parameters (step 31). Further, the control system (on-board computer) performs the calculations using the description formulas (step 32), using the data and data for the modes specified in tables 1 and 2 (when the system starts up, the “P” mode is set). At this stage of the algorithm, the KUS program also computes the lead value Δ δ. Since the transfer function (PF) is used for this — a first-order inertial link, one can use the method of successive approximations (iterations) to calculate it using the time increment Δ t equal to the real (synchronized) one. Synchronization can be carried out using the computer’s ability to determine real time by the computer’s system timer. Synchronization can be carried out at another stage of the program. For example, at
Выходной параметр Δ δ передаточной функции W(P) можно получить методом последовательных приближений (итераций). Ниже приведен участок программы на языке программирования C++, который производит расчеты выходного параметра Δ δ передаточной функции W(P) в зависимости от входного параметра δ ’(t) - параметра, пропорционального угловой скорости руля высоты. В этой программе переменная i задает количество приближений, равное 5. В интересах быстродействия и точности эту переменную можно задавать другой (например, 3 или 6 и т.д.).The output parameter Δ δ of the transfer function W (P) can be obtained by the method of successive approximations (iterations). Below is a section of a program in the C ++ programming language that calculates the output parameter Δ δ of the transfer function W (P) depending on the input parameter δ ’(t) - a parameter proportional to the angular velocity of the elevator. In this program, the variable i sets the number of approximations equal to 5. In the interest of speed and accuracy, this variable can be set different (for example, 3 or 6, etc.).
......
for (i=1, i≤ 5; i++)for (i = 1, i≤ 5; i ++)
{{
xx1=K· B/T-x1/T;xx1 = KB / T-x1 / T;
x1=(xx1+xxo)/2· Δ t+x0;x1 = (xx1 + xxo) / 2 Δ t + x0;
}}
x0=x1;x0 = x1;
xx0=xx1;xx0 = xx1;
......
В этой программе параметры х0 - выходной сигнал передаточной функции Δ δ в текущий момент времени. Параметр x1 - то же самое через промежуток времени Δ t. Параметр Δ t - параметр времени, через который рассчитывается выходной параметр передаточной функции. Параметр хх0 - скорость изменения выходного параметра Δ δ в текущий момент времени. Параметр xx1 - то же самое через промежуток времени Δ t. Промежуток времени Δ t не должен быть большим для точности расчетов. Нормальным можно считать Δ t, равное 0,1 секунды. Параметр К - коэффициент усиления инерционного звена (передаточной функции). Параметр Т - его постоянная времени. Параметр В - входной сигнал передаточной функции в текущий период времени, равный δ ’(t). Параметры хх0 и х0 при включении электропитания бортового компьютера равны нулю.In this program, the parameters x0 are the output signal of the transfer function Δ δ at the current time. Parameter x1 is the same after a period of time Δ t. The parameter Δ t is the time parameter through which the output parameter of the transfer function is calculated. Parameter xx0 is the rate of change of the output parameter Δ δ at the current time. Parameter xx1 is the same after a period of time Δ t. The time interval Δ t should not be large for the accuracy of the calculations. Normal can be considered Δ t equal to 0.1 seconds. The parameter K is the gain of the inertial link (transfer function). The parameter T is its time constant. Parameter B is the input signal of the transfer function in the current time period equal to δ ’(t). The parameters xx0 and x0 when turning on the power of the on-board computer are equal to zero.
Этапы 33 и 34. Сравнение величины δ mах1 и δ mах2 в КУС производится с целью выбора наиближайших к нулю (наибольшего, т.к. δ mах1 и δ mах2 - величины отрицательные). При этом можно использовать логический оператор "больше" (или меньше). Например, на языке C++:
......
if(δ max2>δ max1)if (δ max2 > δ max1 )
δ max=δ max2;δ max = δ max2 ;
elseelse
δ max-δ max1;δ max- δ max1 ;
......
Далее программа складывает параметры δ , Δ δ и вычитает из суммы параметр δ mах (этап 35), где Δ δ к - величина коррекции.Next, the program adds the parameters δ, Δ δ and subtracts the parameter δ max from the sum (step 35), where Δ δ k is the correction value.
Δ δ к=δ +Δ δ -δ mах Δ δ k = δ + Δ δ -δ max
Этап 36. Далее программа определяет наличие или отсутствие условий для перехода на другой режим работы (согласно таблице 1) и в зависимости от этого изменяет коэффициент усиления К передаточной функции и постоянную времени Т передаточной функции (согласно таблице 2).
Этап 37. Происходит выдача (изменение) в СУС сигнала Δ δ к (или отрицательного или равного нулю). Затем осуществляется переход в начало программы.
Для бортового компьютера, работающего совместно с механической системой управления самолетом, алгоритм программы будет отличаться тем, что на этапе 35 вычисляется значение Δ δ mахМИУ=δ mах-Δ δ и результат выдастся в МИУ. Кроме того на этапе 36 компьютер (программа) проверяет наличие сигнала от концевого выключателя 39 (KB), расположенного на конце штока 41 МИУ 38 (фиг.10). Появление этого сигнала является условием для перехода на режим №1. На всех этапах программы МИУ выдвигает свой шток на расстояние, пропорциональное значению δ maх миу=δ mах-Δ δ , которое оно получает от компьютера на этапе 37. Ход штока отрегулирован таким образом, что упорное устройство, упирающееся в шток МИУ, ограничивает ход элементов системы управления рулем высоты и не дает рулю высоты выйти на угол, превышающий (по абсолютному значению) угол, равный Δ δ mах-Δ δ .For an on-board computer working in conjunction with a mechanical aircraft control system, the program algorithm will differ in that at
Работа устройства выглядит следующим образом.The operation of the device is as follows.
Устройство работает таким образом, что если отрицательная сумма величин δ и Δ δ будет меньше или равна отрицательной величине δ ’mах, то включится первая ступень ограничения ("режим 1"). При этом величина δ будет ограничена значением δ mах-Δ δ за счет вычитания значения Δ δ к из величины δ в СУС 20 для элсктродистанционной системы управления, либо за счет упирания упора упорного устройства в шток МИУ 38 для механической системы управления. При этом угол атаки самолета по инерции увеличивается как на фиг.6. И в момент времени t3 становится приблизительно равным максимально-допустимому углу атаки α mах. При этом рост угла атаки самолета α прекращается в верхней точке колебательного процесса.The device operates in such a way that if the negative sum of the values of δ and Δ δ is less than or equal to the negative value of δ ' max , then the first stage of restriction will turn on ("
Теоретическая длительность промежутка времени от t2 до t3 равна τ и вычисляется по формуле (8). Момент времени t3 можно определить так же по значению α и его производных (первой и второй) согласно таблице 1. Для того чтобы самолет мог иметь предельный угол атаки в течение необходимого времени, устройство переходит на вторую ступень ограничения (режим №2) в промежуток времени от t3 до t5. Для перехода на вторую ступень ограничения достаточно одной секунды. Переход достигается за счет обнуления величины Δ δ в корректирующем устройстве (КУС) в промежуток времени от t3 до t5. При этом величина δ будет ограничена только величиной δ max за счет вычитания значения Δ δ к из величины δ в СУС (позиция 20), либо за счет упирания упора упорного устройства в шток МИУ. Если летчик нуждается в предельном угле атаки, то он будет задавать предельное положение ОУ. РВ получит свободу хода до значения δ mах. При этом шток упорного устройства упрется в шток МИУ при значении δ , равном δ mах, либо в СУС 20 из значения δ будет вычтена величина Δ δ к, равная (δ -δ mах), (если отрицательное значение δ mах окажется больше, чем отрицательное значение δ ). В момент времени t4 PB будет в положении δ mах. За счет этого угол атаки самолета сохранит свое предельное значение вследствие аэродинамической зависимости α от углового положения РВ δ и вследствие отсутствия инерции роста α (α ’(t)=0).The theoretical duration of the time interval from t 2 to t 3 is τ and is calculated by the formula (8). The time t 3 can also be determined by the value of α and its derivatives (first and second) according to table 1. In order for the aircraft to have a maximum angle of attack for the required time, the device switches to the second stage of restriction (mode No. 2) in the interval time from t 3 to t 5 . One second is enough to go to the second level of restriction. The transition is achieved by zeroing the value of Δ δ in the corrective device (CUS) in the time interval from t 3 to t 5 . In this case, the value of δ will be limited only by the value of δ max by subtracting the value of Δ δ k from the value of δ in the control system (position 20), or by abutting the stop of the thrust device into the MIU stock. If the pilot needs a limiting angle of attack, then he will set the limiting position of the op-amp. RV will receive freedom of movement to a value of δ max . In this case, the rod of the thrust device will abut the rod of the MIU at a value of δ equal to δ max , or in
ВП (позиция 7) представляет собой инерционное звено первого порядка.VP (position 7) is an inertial link of the first order.
ПРУ (позиция 8, фиг.2) управляет коэффициентами К1 и К2, меняя тем самым коэффициент усиления вычислителя К и его постоянную времени Т.PRU (
Они обеспечивают 4 режима работы ограничителя:They provide 4 limiter operation modes:
- рабочий /Р/ - вычисление величины упреждения,- working / P / - calculation of the lead value,
- первый /1/ - включение первой ступени ограничения,- first / 1 / - inclusion of the first stage of restriction,
- второй /2/ - переход на вторую ступень ограничения,- second / 2 / - transition to the second stage of restriction,
- третий /3/ (необязательный) - повышает надежность устройства, замедляя процесс уменьшения выходного сигнала вычислителя.- the third / 3 / (optional) - increases the reliability of the device, slowing down the process of reducing the output signal of the calculator.
Условия включения и выключения различных режимов работы ограничителя сведены в таблицу 1:The conditions for switching on and off the various operating modes of the limiter are summarized in table 1:
- Для механической проводки управления: срабатывание концевого выключателя 39 на штоке МИУ 38 (фиг. 10).
- Для электродистанционной проводки управления: появление электрического сигнала Δ δ к<0 от ПУ 16
(фиг.3).- δ -Δ δ> -δ max
- For mechanical control wiring: operation of the
- For wiring control: the appearance of an electrical signal Δ δ to <0 from
(figure 3).
Вместо условия 1а можно использовать условие 1bUntil the
Instead of condition 1a, we can use condition 1b
- α ’’(t)<0
- α ’(t)<0
- α ≤ α mах
(Переход в режим 2).
1b) Или по длительности режима №1, равной τ (Переход в режим 2).
2) Или: снятие усилий летчиком со штурвала. (На штурвальной колонке можно разместить концевые выключатели, фиксирующие приложение усилий летчиком).
(Переход в режим Р).(Switching to mode 2) 1a) Or the simultaneous fulfillment of three conditions:
- α ’’ (t) <0
- α ’(t) <0
- α ≤ αmax
(Switch to mode 2).
1b) Or according to the duration of mode No. 1, equal to τ (Transition to mode 2).
2) Or: removal of efforts by the pilot from the helm. (On the helm column, you can place the limit switches, fixing the application of effort by the pilot).
(Switch to P mode).
- α ’’(t)<0
- α ’(t)<0
- α ≤ α mах
1b) Или по длительности режима №1, равной τ 1a) Turning off
- α ’’ (t) <0
- α ’(t) <0
- α ≤ αmax
1b) Or, according to the duration of regime No. 1, equal to
2) Или: Включение режима Р при росте -Δ δ .(Переход в <Р> при -Δ δ ’(t)>0).Or: Enabling
2) Or: Turning on the P mode with an increase of -Δ δ. (Go to <P> with -Δ δ '(t)> 0).
2) Или: Включение режима 3.Or: Enabling
2) Or: Turn on
Значения коэффициента усиления вычислителя передаточной функции К, его постоянной времени Т, коэффициентов К1 и К2 в зависимости от режима работы ограничителя сведены в таблицу 2:The values of the gain of the transmitter of the transfer function K, its time constant T, the coefficients K1 and K2, depending on the operating mode of the limiter, are summarized in table 2:
Способ ограничения предельного угла атаки и вертикальной перегрузки самолетаThe method of limiting the maximum angle of attack and vertical overload of the aircraft
Способ ограничения предельного угла атаки и вертикальной перегрузки самолета заключается в воздействии КУС 17 на систему управления самолетом. КУС 17 имеет 2 ступени ограничения положения РВ. Величина угла атаки аэродинамически зависит от угла установки РВ δ .The method of limiting the maximum angle of attack and vertical overload of the aircraft is the impact of the
Первая ступень ограничения вводится при положении РВ δ , равном значению δ mах минус значение Δ δ (величина упреждения). Это ограничение с упреждением действует до момента t3 (фиг.6), пока продолжается инерционный рост угла атаки. (Теоретически длительность этого ограничения равна τ ). В момент времени t3 этот рост прекращается. Вторая ступень ограничения вводится в момент времени t3. При этом КУС вводит ограничение на угловое положение РВ δ , равное δ maх. Длительность этого периода (режим №2) может быть равна одной секунде. После выключения второй ступени ограничения КУС 17 переходит в "рабочий" режим “Р”. При этом, если летчик продолжает перемещать ОУ 18 на увеличение угла атаки, в "рабочем" режиме “Р” КУС определяет, что δ меньше или равно значению δ mах минус значение Δ δ (все эти величины отрицательные), и, следовательно, опять включает первую ступень ограничения. Однако при этом значение Δ δ будет равно нулю и, следовательно, значение δ будет равно δ mах. Дальнейший анализ работы этого устройства покажет, что при таких условиях на любом из режимов работы КУС, δ не выйдет за пределы δ mах, а угол атаки самолета α не превысит α mах.The first stage of restriction is introduced when the position of the PB δ, equal to the value of δ max minus the value of Δ δ (lead value). This preemptive restriction is valid until t 3 (Fig. 6), while the inertial growth of the angle of attack continues. (Theoretically, the duration of this restriction is τ). At time t 3, this growth stops. The second stage of restriction is introduced at time t 3 . In this case, the control system imposes a restriction on the angular position of the PB δ equal to δ max . The duration of this period (mode No. 2) can be equal to one second. After turning off the second stage of the
Таким образом КУС воздействует на систему управления самолета так, что на ход РВ вводится ограничение δ mах с упреждением Δ δ . Величина упреждения Δ δ определяется КУС в соответствии с передаточной функцией - инерционное звено первого порядка. Входящая величина этой функции - угловая скорость руля высоты или пропорциональная ей величина (например, угловая скорость органа управления или скорость перемещения любого элемента системы управления рулем высоты).Thus, the control system acts on the aircraft control system so that a restriction of δ max with a lead Δ δ is introduced on the course of the aircraft. The lead value Δ δ is determined by the control system in accordance with the transfer function - the inertial link of the first order. The input value of this function is the angular velocity of the elevator or a value proportional to it (for example, the angular velocity of the control or the velocity of any element of the elevator control system).
Коэффициент усиления К и постоянная времени Т передаточной функции W(P) зависят от параметров, указанных в этом описании, которые могут измеряться бортовыми датчиками самолета или же могут быть выбраны постоянными для типового режима полета.The gain K and the time constant T of the transfer function W (P) depend on the parameters specified in this description, which can be measured by the aircraft's on-board sensors or can be chosen constant for a typical flight mode.
Упреждение Δ δ временное. Время введения и снятия ограничения на управляющий сигнал δ определяется в КУС по принципам, изложенным в этом описании и указанным в таблице 1. Упреждение водится в тот момент, когда значение δ достигает значения δ mах минус Δ δ . Упреждение длится до того момента, пока угол атаки самолета не достигнет верхней точки колебательного процесса, близкой к значению предельного угла атаки (из условия предельно-допустимого угла атаки по аэродинамическим соображениям, либо из условия предельной перегрузки). После снятия (выключения) упреждения на управляющий сигнал δ , управляющий сигнал получает возможность изменения своей величины до значения δ mах (расширяется диапазон). При этом изменение управляющего сигнала до значения δ mах не приводит к увеличению α (угла атаки самолета) выше значения α mах (максимально допустимого α ). Ведь в данном случае α будет уже больше или равно, чем угол атаки, задаваемый рулем высоты α заданное. Так что если α и изменится, то только в сторону уменьшения, т.к. скорость его роста (инерция) уже погашена, а аэродинамические силы (от руля высоты) будут стремиться привести в соответствие α , реальный с α , заданным рулем высоты. А α , заданный рулем высоты, может быть только меньше или равен α mах.The lead Δ δ is temporary. The time for introducing and removing the restriction on the control signal δ is determined in the control system according to the principles set forth in this description and shown in table 1. The lead-in occurs at the moment when the value δ reaches the value δ max minus Δ δ. Anticipation lasts until the angle of attack of the aircraft reaches the upper point of the oscillatory process close to the value of the maximum angle of attack (from the condition of the maximum allowable angle of attack for aerodynamic reasons, or from the condition of maximum overload). After removing (turning off) the lead on the control signal δ, the control signal is able to change its value to the value δ max (the range is expanded). In this case, a change in the control signal to a value of δ max does not lead to an increase in α (angle of attack of the aircraft) above the value of α max (maximum allowable α). Indeed, in this case, α will already be greater than or equal to the angle of attack defined by the elevator α given . So if α changes, then only downward, because its growth rate (inertia) is already extinguished, and the aerodynamic forces (from the elevator) will tend to bring into correspondence α, real with α, given the elevator. And α, given by the elevator, can only be less than or equal to α max .
Данный способ можно использовать еще и в виде сигнализации летчику о приближении к предельным углам атаки. При этом в момент времени t2 устройство будет выдавать значение Δ α 1, равное величине заброса угла атаки α выше заданного угла атаки α заднное для момента времени t3. Формула передаточной функции и ее коэффициента усиления примет вид:This method can also be used as a signal to the pilot about approaching the limiting angles of attack. At the same time, at time t 2, the device will give a value Δ α 1 equal to the throw angle of attack α above a predetermined angle of attack α given for time t 3 . The formula for the transfer function and its gain will take the form:
K=-R· A· Amz
где Δ α 2 - это величина, равная забросу угла атаки α , выше заданного угла атаки α заданное в момент времени t3, рассчитанная в момент времени t2. На фиг.6 эта величина равна расстоянию от первой ступени ограничения до второй ступени ограничения или расстоянию от линии α до линии α заданное в момент времени t3.where Δ α 2 is a value equal to the throw of the angle of attack α, above a given angle of attack α given at time t 3 , calculated at time t 2 . 6, this value is equal to the distance from the first stage of restriction to the second stage of restriction or the distance from line α to line α given at time t 3 .
Кроме того, может оказаться самой полезной следующая передаточная функция:In addition, the following transfer function may be most useful:
K=-R· (A-1)· Amz
где Δ α 1 - это величина, равная α заданное минус α в текущий момент времени.where Δ α 1 is a value equal to α given minus α at the current time.
В любой момент времени (например, t2) величина Δ α 1+Δ α 2 будет показывать, насколько вырастет угол атаки α , если в этот момент времени остановить движение руля высоты.At any moment of time (for example, t 2 ), the quantity Δ α 1 + Δ α 2 will show how much the angle of attack α grows, if at that moment the elevator is stopped.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002125425/11A RU2248304C2 (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Method and device for limitation of angle of attack and overloading of aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002125425/11A RU2248304C2 (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Method and device for limitation of angle of attack and overloading of aircraft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002125425A RU2002125425A (en) | 2004-04-10 |
| RU2248304C2 true RU2248304C2 (en) | 2005-03-20 |
Family
ID=35454323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002125425/11A RU2248304C2 (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Method and device for limitation of angle of attack and overloading of aircraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2248304C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2361776C1 (en) * | 2008-03-14 | 2009-07-20 | Сергей Федорович Бокарев | Method of controlling airflow about wing to improve basic aerodynamic characteristics, and aircraft to this end |
| RU2391253C2 (en) * | 2004-09-21 | 2010-06-10 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | Aircraft |
| RU2401220C1 (en) * | 2009-08-17 | 2010-10-10 | Александр Александрович Орлов | Method to suppress lateral oscillations of maneuverable aircraft at large angles of attack |
| RU2443602C2 (en) * | 2009-11-26 | 2012-02-27 | Московский государственный университет приборостроения и информатики | Aircraft pitch automatic control system |
| RU2572069C1 (en) * | 2014-09-10 | 2015-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Device and method for measurement of quick-changing pressure |
| CN105223962A (en) * | 2015-10-27 | 2016-01-06 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | A kind of dynamic angle of attack amplitude limit method of body overload when reducing profile saltus step |
| RU2587324C2 (en) * | 2010-06-11 | 2016-06-20 | Таль | Method and device for protection of aircraft |
| RU2769452C1 (en) * | 2021-04-05 | 2022-03-31 | Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") | Aircraft longitudinal control system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281882C1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-20 | ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП") | Device for limitation of aircraft angle of attack |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3463422A (en) * | 1966-01-29 | 1969-08-26 | Ian A Watson | Control of aircraft |
| RU2062503C1 (en) * | 1993-07-06 | 1996-06-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Control systems of pilotless venicals motion |
| US6314343B1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-11-06 | Sikorsky Aircraft Corp. | Aircraft flight mode selector system |
-
2002
- 2002-09-20 RU RU2002125425/11A patent/RU2248304C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3463422A (en) * | 1966-01-29 | 1969-08-26 | Ian A Watson | Control of aircraft |
| RU2062503C1 (en) * | 1993-07-06 | 1996-06-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Control systems of pilotless venicals motion |
| US6314343B1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-11-06 | Sikorsky Aircraft Corp. | Aircraft flight mode selector system |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2391253C2 (en) * | 2004-09-21 | 2010-06-10 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | Aircraft |
| RU2361776C1 (en) * | 2008-03-14 | 2009-07-20 | Сергей Федорович Бокарев | Method of controlling airflow about wing to improve basic aerodynamic characteristics, and aircraft to this end |
| DE112009000560T5 (en) | 2008-03-14 | 2011-01-20 | Sergey Fiodorovich Moskovskaya obl. Bokarev | Method for controlling the flow conditions on the wings of an aircraft and aircraft with wings for implementing the method |
| RU2401220C1 (en) * | 2009-08-17 | 2010-10-10 | Александр Александрович Орлов | Method to suppress lateral oscillations of maneuverable aircraft at large angles of attack |
| RU2443602C2 (en) * | 2009-11-26 | 2012-02-27 | Московский государственный университет приборостроения и информатики | Aircraft pitch automatic control system |
| RU2587324C2 (en) * | 2010-06-11 | 2016-06-20 | Таль | Method and device for protection of aircraft |
| RU2572069C1 (en) * | 2014-09-10 | 2015-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Device and method for measurement of quick-changing pressure |
| CN105223962A (en) * | 2015-10-27 | 2016-01-06 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | A kind of dynamic angle of attack amplitude limit method of body overload when reducing profile saltus step |
| CN105223962B (en) * | 2015-10-27 | 2017-09-01 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | The dynamic angle of attack amplitude limit method of body overload during a kind of reduction profile saltus step |
| RU2769452C1 (en) * | 2021-04-05 | 2022-03-31 | Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") | Aircraft longitudinal control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2248304C2 (en) | Method and device for limitation of angle of attack and overloading of aircraft | |
| EP0743243A1 (en) | Aircraft pitch-axis stability and command augmentation system | |
| US9327824B2 (en) | Adjustment of wings for variable camber for optimum take-off and landing | |
| US9561764B2 (en) | Remote device control and power supply | |
| US8165733B2 (en) | Stall, buffeting, low speed and high attitude protection system | |
| US2701111A (en) | Cruise control apparatus | |
| RU2235042C1 (en) | Method of control of aircraft | |
| RU2235043C1 (en) | Aircraft control system | |
| US4551972A (en) | Engine management system | |
| US6145428A (en) | Integrated fire and flight control system for controlling the angle of attack of a rotary wing aircraft | |
| US6012676A (en) | Integrated fire and flight control system with automatic engine torque limiting | |
| JPH06510006A (en) | Improved model following control system | |
| US6863242B2 (en) | Method and system for controlling an aircraft control surface | |
| KR20130074360A (en) | Controller to enhance control performance degradation by non-linearity of actuator using neural network | |
| CN113071657A (en) | Feed-forward equalization control for active-active redundant actuation systems | |
| US2798682A (en) | Aircraft control apparatus responsive to angle of attack | |
| RU2235044C1 (en) | Light multi-mission aircraft | |
| RU2327602C1 (en) | Aircraft control method and complex system method is built around | |
| RU2630030C1 (en) | Multifunctional single-seat aircraft with integrated control system | |
| ABDUJABAROV et al. | USING FLIGHT CONTROL SYSTEMS IN UNMANNED AERIAL VEHICLES | |
| WO2017071772A1 (en) | Method and system for supporting maneuvers of an allwing carrier aircraft by its parasite flying units | |
| CN115441428B (en) | A grid-connected voltage control method for spacecraft rendezvous and docking | |
| Thomas et al. | Green Falcon IV: An Unmanned Aerial System and an integrated Wireless Sensor Network for remote sensing tasks | |
| Flora et al. | A flight investigation of systems developed for reducing pilot workload and improving tracking accuracy during noise-abatement landing approaches | |
| CN117631528A (en) | A control method and system for a turbojet manned aircraft |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190921 |