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.