Роль бортовой цифровой вычислительной машины в системе управления полетом

Необходимость оптимальной обработки информации, поступаю­щей с разнообразных датчиков первичной информации, и необходи­мость выполнения большого объема навигационных вычислений привело к тому, что в настоящее время БЦВМ завоевала свое место в системах навигации тяжелых гражданских самолетов. В послед­ние годы БЦВМ на самолете стали применять для решения задач, связанных, например, с оптимизацией работы двигателя, контроля функционирования бортового оборудования и т. п. Большой круг задач, решаемых БЦВМ на самолете, рассмотрен в [10]. В работе [14] дан обзор БЦВМ, применяемых в системах управления лета­тельными аппаратами.

Структура СТУ определяется задачами, которые решает само­лет. Например, СТУ самолета «Конкорд» выполняет следующие основные функции: стабилизацию углов тангажа, курса и крена, стабилизацию приборной скорости, числа М полета, максимальной эксплуатационной скорости, вертикальной скорости; вывод на за­данную высоту и стабилизацию барометрической высоты; вывод на заданный курс; выдерживание траектории полета, задаваемой инер­циальной системой и всенаправленными и курсовыми радиомаяка­ми; заход на посадку и посадку по категории III АИКАО; управле­ние самолетом в условиях турбулентности. Возрастающий объем вычислительных операций приводит к необходимости перевода вы­числительных устройств СТУ на микроэлектронные элементы. За­рубежные и отечественные вычислители СТУ новых самолетов почти целиком разрабатываются на основе аналоговой микроэлектронной техники. Однако уже сейчас ясно, что системы управления новей­ших самолетов будут использовать дискретные вычислительные устройства. Одна из основных причин этого состоит в том, что раз­витие дискретных микроэлементов, в частности, интегральных схем, значительно определило развитие аналоговых микроэлементов. Дискретные микроэлементы дают возможность повысить точность — вычислений и увеличить чувствительность системы из-за уменьше­ния запаздывания, шумов и наводок.

g Усложнение законов управления, реализуемых на базе элемен — с тов аналоговой техники, приводит к значительному увеличению ко-

лнчества элементов вычислительного устройства, в то же время ана­логичное усложнение закона управления, реализуемого БЦВМ, ве­лет лишь к усложнению ее программы, что не требует изменения пли увеличения аппаратурного состава. Универсальность системы возрастает, и появляется возможность использовать цифровую СТУ без дорогостоящих переделок на самолетах различного назначения.

Цифровые СТУ открывают дорогу алгоритмам, синтезирован­ным на основе современной теории оптимального управления [20, :!Г)|, и теории аналитического конструирования оптимальных регуля­торов. При использовании цифрового вычислителя особое преиму­щество может быть получено при технической реализации принци­пов самонастраивающегося управления. До последнего времени БЦВМ в контуре непосредственного управления самолетом не при­менялись из соображения надежности. Однако в настоящее время л и вопросы успешно решаются как путем повышения надежности вычислителей, так и резервированием жизненно важных элементов, целей и самих вычислителей. Например, основным звеном СТУ самолета «Конкорд» является дублированный цифровой вычнсли — гсль, который позволил усложнить законы управления без сниже­ния надежности системы. Вычислитель может выполнять проверку системы по программе как в полете, так и на земле. Переключение пі казавшего канала происходит без изменения траектории полета.

I акнм образом, цифровой вычислитель СТУ обеспечивает выполне­ние трех основных функций:

стабилизация и управление пространственным положением и іраскторией самолета;

контроль работы системы и изоляция отказавших блоков; обеспечение взаимодействия пилота с вычислителем через соот — III нтвующпе индикаторы или дисплеи.

Па пассажирском самолете вычислитель должен обеспечить по — г, н нтательное выполнение следующих этапов полета: автоматический и полуавтоматический взлет; автоматический полет по заданному курсу; автоматическая стабилизация углового положения самолета; лигоматическая стабилизация высоты полета; автоматическая стабилизация скорости полета; автоматический и полуавтоматический заход на посадку; автоматическое приземление и пробег по взлетно-посадочной полосо.

la рубежом на таких самолетах как космический самолет мно — юра юною действия устанавливаются сложные бортовые вычисли — и ‘П. ныг (истомы, содержащие несколько универсальных многопро — |щ сорных ЦВМ. Взаимодействие экипажа с бортовыми системами поп нечинні їси многофункциональными дисплеями, которые осуще — I і в тяни вывод буквенной, цифровой и графической информации типажу И ІІОІВОЛЯЮТ осуществить выбор программы и режимов р. Ніоіьі оіокіровных подсистем с участием космонавтов. Можно 111 к (положить, что методы интеграции бортового оборудования на о мо цифровой техники позволят решить проблему ограниченности площади приборной доски в кабине экипажа и снизят нагрузку пи­лота. Взаимодействие летчика с радиоэлектронным оборудованием упрощается тем, что на экраны многофункциональных дисплеев выводится только та информация, которая необходима в данной конкретной ситуации полета, а также различного рода информация, предупреждающая экипаж о необходимости совершения тех или иных действий или оповещающая о нарушениях нормальної! рабо­ты тех или иных устройств.

Эти и другие достижения цифровой техники безусловно найдут применение на новых перспективных самолетах гражданской ави­ации.