Проблемы развития автоматизации управления

В последнее время на авиационных линиях пассажирских перевозок успешно эксплуатируется самолет концерна Airbus Industry А320 с электродистанционной системой управления и высоким уровнем автоматизации ручного управления; начинается эксплуатация отечественного магистрального самолета Ту-204, имеющего подобный уровень автоматизации. В стадии разработки находится ряд отечественных и зарубежных самолетов, ориентиро­ванных на использование цифровых электродистанционных систем ручного управления с еще более высоким уровнем автоматизации. Это отечественные самолеты Ту-334, американский самолет фирмы Боинг 777 и т. д. В целом развитие автоматизации ручного управления направлено на повышение безопасности полета в широком смысле этого понятия. Оно предполагает резкое увеличение уровня автоматизации управления при условии сохранения активного участия летчика в контуре управления, что позволяет поддержать на требуемом уровне его профессиональные навыки по пилотированию. При этом с помощью автоматических устройств предполагается расширить решение следующих проблем:

1. Обеспечение оптимальных характеристик устойчивости и управляемости, существенно облегчающих для летчика процесс пилотирования. Для каждого из этапов полета могут быть реализо­ваны те — характеристики, которые наилучшим образом отвечают решаемой в настоящий момент задаче. Такая возможность реализуется широкомасштабной реконфигурацией алгоритмов СУУ в зависимости не только от этапа полета, но и создавшейся летной ситуации и решаемой задачи.

2. Реализация принципа независимости управления летчиком продольным и поперечным движениями самолета, а также управлением скоростью через изменение тяги двигателей. Независимость каналов управления существенно облегчает процесс пилотирования, т. к. разгружает летчика от задачи координации отклонения рычагов при выполнении того или иного маневра или изменения параметра движения. Это достигается более широким использованием режимов автоматической стабилизации параметров движения при невмеша­тельстве летчика в управление. Если ранее совмещенное управление предполагало использование только режимов угловой стабилизации самолета после окончания вмешательства летчика в управление, то в разрабатываемых системах резко расширяется этот перечень. Предполагается использовать режимы стабилизации вектора скорости как по направлению (угла наклона траектории и путевого угла), так и величины скорости через автомат тяги. Дальнейшее развитие этого направления охватывает режимы траєкторного управления — стабилизации высоты, захода на посадку, посадки и т. д. Расширение перечня автоматически подключаемых автоматических режимов позволяет существенно разгрузить летчика от задач стабилизации, увеличить его резерв времени, уменьшить загрузку пилота и, в конечном счете, повысить безопасность полета. Комплексирование автоматических режимов стабилизации параметров движения самолета через аэродинамические органы и тягу двигателей расширяет возможности автоматических систем и облегчает для летчика процесс взаимодействия с ними в рамках совмещенного управления. Подключение и отключение этих режимов выполняется автоматически по анализу воздействия летчика на традиционные рычаги ручного управления. При этом задействуемые режимы комплексной системы более полно воспроизводят ситуацию автоматического управления, выступающих как продолжение воли и замыслов летчика.

3. Повышение, в некоторых случаях до абсолютного, уровня защиты самолета от превышения недопустимых значений параметров движения во всех возможных летных ситуациях, включая отказные. Это достигается внедрением многоступенчатыой системый пре­дупреждения о приближении к границе допустимых значений пара­метров движения и ограничением их предельно-допустимых значений путем активного воздействия на рычаги управления, аэроди­намические органы или тягу двигателей.

4. Автоматическое парирование возмущающих факторов — сил и моментов, действующих на самолет как в условиях нормальной эксплуатации, так и при отказах элементов авиационной техники. Это направление автоматизации предполагает автоматическое отклонение аэродинамических поверхностей для парирования возмущающих моментов при изменении конфигурации крыла, изменении режима работы двигателей, отказе двигателя и т. д. Решение данной проблемы очень часто ориентировано на использование компенсационных принципов разомкнутого контура, а не использование принципа обратной связи. Такой подход позволяет обеспечить парирование действий возмущающих факторов, а не последствий их проявлений.

5. Дальнейшее укрупнение и уменьшение режимов автомати­ческого управления, задаваемых летчиком с пульта. Это будут специальные навигационные режимы автоматического выполнения отдельных режимов траєкторного управления: взлет, набор высоты,

заход на посадку и т. д.

6. Увеличение уровня автоматизации управления самолетом при отказах элементов авиационной техники. Это дает возможность создавать нормальные условия пилотирования за счет введения автономного управления отдельными аэродинамическими секциями и отдельными двигателями. За счет широких, возможностей цифровых вычислителей проводить оптимальную реконфигурацию алгоритмов распределения управляющих воздействий между нормально функционирующими элементами, что снижает до минимума послед­ствия отказов.

7. Дальнейшее расширение роли автоматики связано с внедре­нием экспертных систем, т. е. электронных подсказчиков летчику. Роль этих систем резко возрастает при возникновении нештатных летных ситуаций, например, отказах элементов авиационной техники. Система должна не только обеспечить оценку ситуации, но и выра­ботать и выдать летчику оптимальную последовательность его дей­ствий по устранению последствий возникновения нештатной ситуации, а в будущем и предпринять действия, направленные на автоматическое парирование последствий нештатной ситуации, если летчик не предпринимает необходимых действий или запаздывает в их выполнении.