ПРИМЕНЕНИЕ НАВИГАЦИОННОГО. КОМПЛЕКСА ВЕРТОЛЕТА

§ 1. Задачи автоматизации вертолетовождения

Расширение возможностей новых типов вертолетов в решении боевых задач значительно изменяет условия работы экипажа в полете и предъявляет повышенные требования к точности вер­толетовождения.

Эти требования могут быть выполнены только при комплекс­ном использовании всех технических средств вертолетовождения, устанавливаемых на современных вертолетах.

Увеличение числа независимых датчиков для измерения раз­личных параметров полета и определения текущих координат вертолета повышает объем информации, обрабатываемой экипа­жем. Маневренные качества вертолетов требуют высокой опера­тивности при сборе и обработке информации, выполнении вычис­лительных и логических операций, необходимых для решения за­дач вертолетовождения и пилотирования. Кроме того, увеличи­вается и объем исходных данных для решения навигационных задач, которые экипаж порой не может полностью использовать при ручном способе вычислений. При этом аналитические зави­симости заменяются приближенными соотношениями, что приво­дит к ошибкам в определении места вертолета и решении навига­ционных задач в целом.

Недостаточное быстродействие человека-оператора при воспри­ятии и обработке информации, малая оперативная память, утом­ляемость при выполнении однообразных операций в условиях по­лета, необходимость повышения точности и оперативности приня­тия решений при пилотировании вертолета—все это вызывает потребность совершенствования процесса управления полетом на основе автоматизации решения задач навигации и пилотирования с использованием вычислительных устройств (ВУ).

Использование ВУ увеличивает скорость и точность вычисли­тельных и простейших логических операций, оперативную память, ускоряет реакцию на внешние сигналы, уменьшает ошибки при по­вторяющихся действиях.

Решая основную задачу навигации — выход на цель с опреде­ленного направления в назначенное время, экипаж вертолета дол­жен управлять процессом вертолетовождения.

При неавтоматизированном процессе вертолетовождения эки­паж при подготовке к полету составляет программу полета на земле. Эта программа хранится на карте в виде проложенного маршрута, в бортовом журнале, штурманском плане полета или в памяти членов экипажа.

Для контроля за выполнением программы во время полета эки­паж снимает с приборов навигационную информацию о парамет­рах полета (курсе, скорости, высоте полета, времени и др.), оце­нивает, преобразовывает ее, определяет фактическое положение вертолета и его режим полета.

Сравнивая фактическое положение вертолета во времени с за­данным (запрограммированным), экипаж определяет уклонение от ЛЗП, оставшееся расстояние и время полета до заданной точ­ки. После этого он изменяет режим полета для устранения рас­согласования между фактическим положением вертолета с задан­ным (программным). Следовательно, в процессе неавтоматизи­рованного полета экипажу приходится решать ряд математических и логических операций, связанных с решением задач вертолето — вождения.

При автоматизированном вертолетовождении все вышепере­численные программные операции, поддающиеся математическо­му решению, выполняют вычислительные устройства навигацион­ных систем.

Автоматизированные навигационные системы, устанавливаемые на вертолетах, решают значительную часть задачи оптимального управления вертолетом под контролем и управлением экипажа, осуществляющего ответственные, но несложные (в основном логи­ческие) операции. Эти системы не заменяют экипаж, а обеспечи­вают ему осуществление точного и надежного вертолетовождения.

Процесс автоматизации вертолетовождения по маршруту воз­можен, если его рассматривать как сумму связанных между собой отдельных простых операций, поддающихся математическому или логическому описанию. Выполнение этих операций обеспечивает последовательный вывод вертолета в очередную заданную точку (ИПМ, ППМ, площадку десантирования, КПМ), принадлежа­щую ЛЗП.

Необходимые параметры для управления полетом по маршру­ту могут быть получены при рассмотрении способов вывода вер­толета в заданную точку.

Вертолет может быть выведен в заданную точку (ЗТ) мар­шрутным, путевым и курсовым способами.

При маршрутном способе вывода вертолета в ЗТ (рис. 10.1) параметрами управления являются линейное боковое уклонение (г) и оставшееся расстояние до заданной точки S3T. При автоматизированном полете эти параметры могут опреде­ляться в одной из двух систем координат.

В первой системе ось S совпадает с линией заданного пути, а ось Z направлена перпендикулярно к ней. Началом отсчета явля­ется заданная точка. В этой системе координат автоматизировано

Рис. ЮЛ. Ц расчету параметров маршрутного способа вывода вертолета в за­данную точку

только формирование управляющего сигнала при полете по ЛЗП, принцип выработки которого рассмотрен в § 6 главы 10. Перво­начальное определение направления для полета в ЗТ выполняет экипаж.

В другой системе координат боковое уклонение z и расстояние 5ЗТ выражаются через координаты ЗТ х3 и y3i счисленные коорди­наты вертолета х и у и заданный путевой угол (З3 этого этапа по формулам: ^

(ЮЛ)

В этом случае управляющие параметры определяются в вы­числительном устройстве по вычисляемым непрерывно текущим координатам и по координатам ЗТ и р3, введенным в ВУ вручную.

В путевом способе (рис. 10.2) параметрами управле­ния являются угол доворота вектора путевой скорости УД и даль-

х:^Х

Рис. 10.2. К расчету параметров путевого способа вывода вертолета в задан-
ную точку

ность до заданной точки Д3т. При УД = 0 полет будет происходить по кратчайшему расстоянию. По известным текущим координатам вертолета и координатам заданной точки можно определить пе­ленг заданной точки Пзт и ее дальность и рассчитать угол дово­рота с учетом угла сноса по формулам:

Пзт = arctg ———;

Уз — У

Дзт =V(x3- х)2 +| (у3 — у)2;
УД = Пзт — к — УС.

Рассчитанные в ВУ дальность и угол доворота индицируются на приборах для определения направления полета в ЗТ. Выдер­
живание этого направления осуществляется вручную или с помо­щью автопилота.

В курсовом способе (рис. 10.3) параметрами управ­ления являются курсовой угол заданной точки КУзт и дальность до нее Дзт. По известным текущим координатам и координатам заданной точки рассчитывается ее пеленг и дальность по форму­лам (10.2), а курсовой угол определяется по формуле

КУзт=Язт —К. (Ю. З)

Текущие значения параметров управления определяются вы­числительными устройствами и передаются на индикаторы или в автопилот для выработки сигналов управления вертолетом.

Рис. 10.3. 1 расчету параметров курсового способа вывода вертолета в задан­ную точку

Все указанные способы предполагают непрерывное знание текущих координат вертолета, которые определяются в основном счислением пути.

Однако точность счисления текущих координат вертолета с увеличением пройденного расстояния ухудшается. Поэтому для обеспечения необходимой точности полета по маршруту требует­ся периодически или непрерывно определять координаты верто­лета более точными средствами и производить коррекцию (ис­правление) счисленных координат.

Таким образом, при автоматизированном вертолетовождении должны автоматически вестись счисление пути, коррекция счис­ленных координат, определение параметров управления для вы-: вода вертолета в заданную точку и передача их в устройства уп­равления, индикации и сигнализации.

Процесс автоматизации в настоящее время идет по пути соз­дания навигационно-пилотажного комплекса вертолета (НПК), состоящего из навигационного комплекса вертолета (НКВ) и си­стемы автоматического управления (САУ) или пилотажного ком­плекса вертолета (ПКВ).

Совокупность конструктивно связанных между собой навига­ционных средств различных принципов действия, обеспечивающих измерение, сбор и обработку навигационной информации для вы­вода вертолета в заданную точку, называется навигационным комплексом вертолета.

Система автоматического управления служит для преобразова­ния навигационной информации, вырабатываемой вычислитель­ным устройством, в сигналы управления вертолетом по крену и тангажу. Она обеспечивает стабилизацию высоты, скорости и заданного путевого угла.

Пилотажный комплекс вертолета представляет собой группу бортовых устройств, предназначенных для автоматического, по­луавтоматического и ручного управления вертолетом при взаимо­действии летчика и НКВ. Взаимодействие НКВ и ПКВ состоит в том, что на основе вырабатываемой в НКВ навигационной ин­формации в ПКВ формируются командные пилотажные сигналы, реализуемые в системе автоматического управления или в команд­но-пилотажных (директорных) приборах.