АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ УГЛОВЫМИ. ДВИЖЕНИЯМИ САМОЛЕТА

3.1. Контуры демпфирования угловых колебаний самолета

Контуры угловой стабилизации служат для стабилизации и уп­равления угловыми движениями самолета по тангажу, крену и рысканию. Контур угловой стабилизации в структурной схеме ав­томатического управления движением самолета занимает проме­жуточное положение между внутренним контуром демпфирования и внешним траєкторним контуром.

На рис. 3.1 представлены две структурные схемы цифрового управления продольным движением самолета, отличающиеся ха­рактером внутреннего контура демпфирования. На рис. 3.1, а этот контур, включающий датчик угловой скорости (ДУС) * и коррек­тирующее устройство (КУ), выполнен полностью аналоговым, а на рис. 3.1, б, в — в цифро-аналоговой форме. При аналоговой реа­лизации внутреннего контура анализ его свойств и выбор парамет­ров ведется обычными методами, из условия улучшения характери­стик устойчивости и управляемости путем искусственного демпфи­рования колебательных составляющих движения самолета. В этом случае остаются по существу без каких-либо изменений демпферы угловых колебаний и автоматы продольного (АПУ) и бокового уп­равлений (ЛБУ) [2, 9].

^-[2]=WV(p)=-

Простейшая математическая модель продольного углового дви­жения самолета описывается передаточной функцией вида

6)

Величины частоты собственных короткопериодических колеба­ний шс&= коэффициента затухания существенно влияют

на управляемость самолета. На рис. 3.2 показан характер областей, потребных динамических характеристик продольной управляемости для тяжелого самолета, полученных по результатам испытаний на тренажерах и в полете [2, 27]. Уменьшение времени выхода са­молета на заданную перегрузку и лучшая управляемость, которую пилоты оценивают по четырехбалльной системе имеет место при увеличении Ысф и gc«-

Рис. 3.2. Области потребных динамических характеристик продольной управляемости:

1 — отличная; 2 — хорошая; 3 — удовлетворительная; 4 — плохая

Упрощенная передаточная функция самолета с демпфером име­ет вид

1 (р)

где

W*b(p) = —§————————- передаточная функция самолета

"г т съР2 + 25с»г с »Р + 1

относительно угловой скорости ю2; W’b»(p)=kWz—передаточная фу­нкция демпфера при идеальном ДУСе.

Преобразовав выражение (3.2), получим

у. уХь. ,_ кЦя(ПР + )

rcV + 2^W+l ’

* Л»в

V1 + *шД» 2j/~l +km2kH Тс0

— коэффициент затухания колебаний при включенном демпфере;

— собственная частота колебаний контура демпфирования.

Таким образом, демпфер тангажа уменьшает коэффициент пе­редачи самолета по угловой скорости £с»д<£с», повышает до по­требных значений коэффициент затухания? с»д>£с» при одновре­менном увеличении частоты колебаний “с»д1>ис9. Это положительно влияет на увеличение продольной устойчивости даже неустойчивого по перегрузке самолета, что имеет место при іОс»<Д — При значе­ниях |с»д>1 колебательное звено в выражении (3.3) переходит в апериодическое звено второго порядка. Для сохранения требуемых значений коэффициента затухания £с<>д может предусматриваться коррекция коэффициента передачи демпфера &»г в функции скоро­стного напора и т. п.

Демпфер рыскания по своему действию аналогичен демпферу тангажа. Однако передаточная функция демпфера имеет несколько иной вид

W^p)=Ky. (3.4)

Сомножитель —- -— в передаточной функции служит для того,

Т р +1

чтобы не пропускать постоянную составляющую угловой скорости рыскания во время выполнения виража и других маневров.

При цифро-аналоговой реализации внутреннего контура демп­фирования (рис. 3.1, б) требуемый характер изменения динамиче­ских свойств самолета естественно должен сохраниться прежним. Например, при анализе контура демпфирования тангажа вместо выражения (3.2) используется соответствующая дискретная переда­точная функция

К* и

z__

где W/^"(k) = -—-Z {Wbmz[p)lр— дискретная передаточная функ­ция самолета по угловой скорости с учетом экстраполятора нулево­го порядка.

Ее исследование приводит к результатам, аналогичным получен­ным ранее при анализе выражения (3.3). Для исключения возмож­ности транспортирования частоты собственных колебаний в низко­частотную область следует выбирать период дискретности из ус­ловия

Г< 2/«>с#л. (3.6)