Автоматическое управление полетом самолетов

0
135

Технический прогресс в области автоматического управления полетом самолетов потребовал нового подхода к изучению авиационного оборудо­вания. Это явилось причиной существенного изменения ряда курсов учеб­ных дисциплин в вузах гражданской авиации и коренной переработки методического материала согласно новым учебным планам.

Учебник написан в соответствии с новой программой учебной дисцип­лины. В нем изложены основы теории автоматического управления поле­том, принципы действия и особенности технической реализации различных средств автоматического управления.

В разделе I рассмотрен самолет как объект управления. Изложены основные положения динамики управления полетом, математические модели пространственного движения самолета, динамика продольного и бокового движения. В разделе II рассмотрены вопросы автоматизирован­ного управления полетом: управление рулями, демпфирование колебаний по угловым параметрам, улучшение устойчивости и управляемости, управ­ление аэродинамическими силами. В разделе III рассмотрены вопросы автоматического управления полетом: стабилизация и управление угловым положением, управление траекторным движением на маршруте, при заходе на посадку, на взлете и при посадке.

Учебник имеет двухуровневую структуру, что позволяет изучать мате­риал по двум уровням обучения. Первый уровень обучения позволяет познакомиться с основными принципами автоматизации управления поле­том. Для этого не требуется глубокой математической подготовки. Второй уровень обучения предусматривает углубленное изучение математических моделей автоматического управления движением самолета.

Авторы выражают искреннюю признательность С. А. Арнольд, под­готовившей рукопись к изданию. Ценные советы и конструктивные пред­ложения профессора, доктора технических наук Г. П. Чигина и доктора технических наук А. В. Майорова позволили существенно повысить каче­ство учебника.

В 1914 г. на Всемирной выставке в Париже был зарегистрирован первый официальный полет самолета с автоматическим управлением. Пролетая над изумленной публикой на высоте 100 м, пилот высунулся из кабины, подняв руки над головой. Успех был достигнут благодаря электрогиро­скопическому стабилизатору, обеспечивающему неподвижное положение в пространстве небольшой площадки. Отклонение самолета относительно этой площадки немедленно фиксировалось и выправлялось при помощи пневматических рулевых машинок, связанных с органами управления. Таким образом самолет удерживал определенное угловое положение относительно Земли. Так было положено начало практической автоматиза­ции управления полетом самолетов.

Необходимость автоматизации управления полета самолетов перво­начально была обусловлена их недостаточной устойчивостью и управляе­мостью. Полет на таких самолетах требовал высокой техники пилотирова­ния. Использование автоматических средств стабилизации самолета по крену и тангажу облегчало труд пилота и делало полет менее опасным. По мере увеличения продолжительности и дальности полетов возникла потреб­ность разгрузить экипаж от утомительных и однообразных функций стаби­лизации самолета не только по крену и тангажу, но и по курсу.

В 1920 г. был сконструирован автопилот с гироскопическим чувстви­тельным элементом крена и тангажа-прототипом современных авиа­горизонтов и гировертикалей, а также с курсовым гироскопом-прототи­пом гирополукомпаса. Первый отечественный автопилот АВП-1 бьш раз­работан в 1932 г. Принципиальным был переход от пневматических руле­вых машин к электрическим и электрогидравлическим.

Последующее развитие, автопилотостроения привело к созданию прото­типа всех современных отечественных автопилотов и систем автоматичес­кого управления — автопилота АП-5. Этот автопилот устанавливался на самолеты Ил-12, Ил-14, Ил-18, Ту-104, Ту-124. Затем на смену АП-5 пришел АП-6. На Ту-114 устанавливался АП-15. До настоящего времени около 40 лет эксплуатируется на самолете Ан-24 автопилот АП-28, На самолете Як-40 установлен АП-40. Автоматизация управления вертолетами осу­ществляется автопилотом АП-34 и его модификациями.

На ранних этапах развития авиационной техники вождение самолетов по заданной траектории осуществлялось простейшими визуальными мето­дами навигации путем наблюдения за наземными ориентирами. Развитие инструментальных методов навигации позволило осуществить автомати­ческое управление полетом самолетов в крейсерском полете по маршруту. 4 —

Повышение требований по безопасности и регулярности полетов потребо­вало автоматизации процессов пилотирования на таких сложных участках полета, как заход на посадку, посадка и взлет. Это привело к созданию сложных, многофункциональных и многорежимных систем автоматичес­кого управления полетом.

На самолетах Ил-18 и Ту-134 были установлены бортовые системы управления заходом на посадку БСУ-ЗП. Самолет Ил-62 управляется с помощью САУ-1Т-62. На самолете Ту-154 автоматическое управление полетом обеспечивается АБСУ-154, прошедшей целый ряд модификаций. На смену БСУ-ЗП на самолете Ту-134 пришла АБСУ-134. Дальнейшее развитие системы САУ-1Т позволило установить ее на самолет Ил-86 в соответствующей модификации. Автоматическое управление самолетом Як-42 осуществляется с помощью САУ-42. .

Новый этап развития САУ характеризуется ужесточением требований к их точности и цадежноети, переходом на цифровую схемотехнику вычислителей, дальнейшим углублением комплексирования, стандартиза­ции. Это реализуется в базовом комплексе стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования самолетов Ил-96, Ил-114, Ту-204, Ту-334. Составными элементами комплекса являются цифровые САУ.

За 80 лет развития автоматические средства управления полетом само­летов прошли путь от простейшего пневматического автопилота до слож­нейшей цифровой САУ. Научно-технические проблемы автоматического управления полетом самолетов всегда были и остаются поныне кардиналь­ными проблемами развития авиации.