ХАРАКТЕРИСТИКА ОТКАЗОБЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМЫ. «ЛЕТЧИК — САМОЛЕТ» ПРИ ЗАХОДЕ НА ПОСАДКУ
4.1. Классификация отказов САУ и их признаки
Практика использования систем автоматического управления показывает, что рано или поздно летчик может встретиться с необходимостью действовать при отказах автоматики. Эффективность действий зависит от особенностей проявления отказа, характера возмущенного движения летательного аппарата, умения летчика обнаружить и опознать отказ, использовать исправные компоненты САУ для продолжения захода на посадку.
Отказы в системах автоматизированного управления приводят к выходу одного или нескольких параметров полета за границы установленного допуска. Исходя из характера изменения режима полета (характера возмущенного движения), отказы САУ можно разделить на две большие группы: «быстрые» и «медленные» (постепенные). «Быстрые» отказы чаще всего связаны с импульсивным или ступенчатым отклонением рулевых поверхностей. «Мед-
|
Рис. 15. Классификация отказов САУ |
ленные» отказы являются следствием медленного отклонения рулевых поверхностей при отказах вычислителя, исполнительных механизмов автоматов, регулирующих передаточные отношения, автомата регулировки усилий (АРУ) и др.
Классификация отказов САУ в зависимости от характера проявления и отклонения самолета от посадочной траектории представлена на рис. 15.
«Быстрые» отказы, вызывающие уход самолета от посадочной траектории в одну сторону, наблюдаются при отказах как вычислительной, так и исполнительной части САУ. Основным признаком отказа в боковом канале является резкое кренение самолета, ощущение боковой перегрузки. Отказы в продольном канале вызывают появление резкого пикирующего или кабрирующего момента.
Командный индекс отказавшего канала управления ‘на КПП мгновенно (за 0,2—1,0 с) уходит в крайнее положение. Такие признаки отказов данного типа, как величины угловых ускорений, изменения углов крена и тангажа, идентичны при отказах вычислительной и исполнительной частей САУ. Единственный дифференциальный признак отказа АП от отказа вычислителя состоит в том, что при отказе вычислителя командные индексы уходят в сторону возникшей эволюции самолета, а при отказе автопилота— в противоположную сторону.
«Быстрые» отказы колебательного типа специфичны для отказа исподнительной части САУ (обрыв жесткой обратной связи). Их возникновение сопровождается короткопериодическими колебаниями (Т= 1-Е 1,5 с; fСр=0,7 Гц).
Колебания углов крена (тангажа) происходят в пределах от 2 до 4° относительно установившегося значения. Директорный индекс Отказавшего канала управления совершает колебательные движения с частотой fGр= 0,7 Гц в пределах кружка КПП. Характерным признаком отказа является ощущение колебания ручки управления.
В полуавтоматическом (директорном) режиме управления «быстрые» отказы вычислителя при — заходе на посадку не сопровождаются резкими эволюциями самолета — и поэтому не имеют неинструментальных признаков. Летчики, отслеживая команды директорного индекса при быстром уходе его из центра кружка КПП, как правило, диагностируют отказ. Единственным признаком «быстрого» отказа вычислителя. в директорном режиме служит быстрый уход директорной стрелки отказавшего канала управления из центра КПП в крайнее положение.
«Медленные» отказы сопровождаются плавным отклонением самолета от посадочной траектории. «Медленные» отказы, приводящие к отклонению относительно посадочной траектории в одну сторону (первый тип отказов), наблюдаются при отказах и вычислителя, и АП. При отказе вычислителя директорные стрелки или выдают ложную команду, или останавливаются в центре
КПП. Автопилот выполняет ложную команду вычислителя и тем самым «уводит» самолет с посадочной траектории.
При отказе по типу «обнуления» директорных индексов вычислитель не выдает команды на исправление появившегося отклонения, поэтому самолет постепенно уходит с посадочной траектории. Уход самолета от равносигнальных зон курсового или глиссадно — го радиомаяка вызывает перемещение планок положения КПП и I II 11 1 в сторону, провотивоположную отклонению самолета. Появление рассогласования между показаниями директорных индексов и планок положения является основным признаком ‘«медленного» отказа вычислителя. Дополнительными признаками являются увеличение угла крена или изменения угла тангажа и вертикальной скорости относительно установившихся значений.
При «медленном» отказе автопилот не реагирует на сигналы, поступающие от вычислителя, и самолет плавно уходит от посадочной траектории. Правильно работающий вычислитель выдает команду на исправление возникшего отклонения, и директор — ные индексы смещаются из центра КПП в сторону, противоположную уходу самолета. Данный признак является дифференциальным при решении альтернативы: отказал вычислитель или
автопилот (рис. 16).
|
Отказ паи’ала управления
Рис. 16. Инструментальные признаки «медленных» отказов вычислителя (В) и автопилота (АП): 1 шкала тангажа; 2 — директорный индекс по тангажу; 3 — силуэт самолета; 4 — линия горизонта; 5 — шкала крена; 6 — директорный индекс по крену; 7 — курсовая планка поло — Жёния; 8 — глиссадная планка положения |
Планки Положения при отказе ДП перемещаются в ту же ‘Сторону, что и директорные индексы. Изменения величин углов крена и тангажа зависят от их значений в момент возникновения отказа, внешних воздействий на самолет и могут являться, его дополнительными признаками.
|
Характерные признаки «быстрых» отказов САУ при автоматическом управлении
|
|
Исполнительная В* одну сторону: — йо крену —. по тангажу |
|
|||
|
|||
|
|||
|
|
||
|
|||
|
|
||
Вйчййіительная
часть САУ
В одну сторону:
—крену
— по тангажу
. Бросок по крену, рывок ручки в сторону крена
Появление пикирующего (кабри — рующего) момента, тянущих (давящих) усилий на ручке
Быстрый уход боковой директорной стрелки в сторону крена
Быстрый уход продольной директорной стрелки:
— при пикировании — вниз
— при кабрировании — вверх
|
|
Характерные признаки «медленных» отказов САУ
|
|
Особенности проявления отказа |
|||
|
Режи м управления |
Тип и вид отказа |
Поведение самолета |
Инструментальные признаки |
|
— по тангажу |
Плавный уход |
Уход — глиссадных пла- |
|
|
Колебательный |
с глиссады Раскачка само- |
нок КПП и НПП на 2— 3 точки. Снижение или повышение «активности»- продольной директорией стрелки. Изменение угла /тангажа и вертикальной скорости Колебания боковой- |
|
|
по крену (тангажу) |
лета по крену (тангажу) ‘ |
(продольной) директорией стрелки. Увеличение — амплитуды крена (тангажа) |
«Медленные» отказы, сопровождающиеся колебаниями самолета относительно посадочной траектории с периодом Т=Л0~- — т-1’5 с (второй тип отказов), являются специфическими для отказа вычислителя. Отказы АП не вызывают медленных колебаний? самолета по крену, амплитуда которых с каждым полупериодомг увеличивается. Медленное начало развития отказа через 15—20 с; переходит в быстрое его продолжение, что вызывает ощущение — броска по крену.
Основным признаком данного отказа является появление расходящихся колебаний по крену (около посадочной траектории) с периодом Г=10-М5 с.
В директорном режиме управления инструментальные признаки «медленных» отказов первого типа аналогичны таковым при отказах в автоматическом режиме. Отслеживание летчиком команд вычислителя оказывает существенное влияние на психологическое содержание деятельности. «Уход» директорных индексов еще более вовлекает летчика в управление самолетом, а их: «обнуление» вызывает состояние психологического комфорта,, в связи с тем что стрелки удерживаются в центре КПП.
При возникновении отказов второго типа летчик, отслеживав ложные команды вычислителя, сам создает расходящиеся колебания, что приводит к раскачке самолета в боковом канале управления. Основным признаком отказа является увеличение крена? выше допустимого значения, указанного в инструкции по эксплуатации САУ.
Информативные признаки отказов САУ систематизированы: в табл. 4.1 и 4.2.
Таким образом, при «быстрых» отказах бортовой системы автоматизированного захода на посадку, вызывающих уход самолета с траектории в одну сторону, основными — признаками являются:
■— при оїказах продольного канала управления—-ощущение вибрирующего или пикирующего момента;
— при отказах бокового канала — ощущение боковой перегрузки.
При решении ‘альтернативы: отказал вычислитель или автопилот— дифференциальным признаком является различий в поведении директорных индексов:
— при отказах вычислителя директорные индексы смещаются ® сторону возникающего вращения самолета, кабрирующего или Пикирующего момента;
— при отказах АП они смещаются в сторону, противоположную эволюции самолета.
Возникновение короткопериодических колебаний (7= 1-М,5 с; f= 0,7 Гц) служит признаком отказа АП. При «медленных» отказах, вызывающих уход самолета с посадочной траектории в одну ■сторону, основным признаком является при отказах бокового (продольного) канала управления уход курсовых (глиссадных) яланок положения на НПП и КПП на 2—3 точки.
Дополнительные признаки:
— увеличение угла крена, отклонение от посадочного ‘курса, ;уход К. УР (при отказах в боковом канале);
— изменение угла тангажа и вертикальной скорости относительно установившихся значений, несоответствие показаний ГІПД ж высотомера (при отказах в продольном канале).
Основными отличительными признаками «медленных» отказов АП и вычислителя являются различия в поведении директорных индексов:
— при отказах вычислителя директорные индексы удор’жива — аотся в пределах кружка КПП;
— при отказе АП директорные индексы уходят из ‘центра КПП, В ту же сторону перемещаются и планки положения.
Дополнительными признаками отказа АП являются:
— рассогласование в командах директорных индексов ей показаниях планок положения;
— прекращение движения ручки (штурвала) управления в отказавшем’ канале.
Появление раскачки самолета с нарастанием амплитуды Колебаний свидетельствует об отказе, вычислителя.