АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТОМ САМОЛЕТОВ

Статическая управляемость и балансировка продольного движения. Ста­тическая управляемость продольного движения характеризуется значения­ми усилий на колонке штурвала и перемещениями колонки штурвала для выполнения маневра в вертикальной плоскости. Усилия и перемещения отсчитываются от определенных балансировочных усилий и перемещений, обеспечивающих равновесие моментов, действующих на самолет относи­тельно поперечной оси OZ. Режимы полета самолета, в которых можно считать действующие на самолет моменты уравновешенными, называются балансировочными — Условием статической балансировки самолета является равенство нулю результирующего момента тангажа MR. С учетом выра­жений…

Наряду с устойчивостью основным свойством, определяющим возмож­ность и безопасность полета самолета, является управляемость. Под управляемостью самолета понимается его способность выполнять в ответ на целенаправленные действия пилота или автоматики любой предусмот­ренный в процессе эксплуатации маневр в любых допустимых условиях полета, в том числе и при наличии возмущений. Сопоставляя понятия устойчивости и управляемости, можно сделать вывод, что они противопо­ложны друг другу. Устойчивость — способность самолета сохранять исход­ный режим, а управляемость-изменять его. Однако между этими свойст­вами существует и…

Условия устойчивости продольного короткопериодического движении. Определим условия, при которых продольное короткопериодическое дви­жение самолета оказывается устойчивым. Рассмотрим модель короткопе­риодического движения в виде уравнения (3.20). Применим к нему преоб­разование Лапласа: (pi — Апк)Хпк(р) = 0. (3.41) Характеристический определитель уравнения (3.39) А(р) * + мї. уй*, — (Руи + F“)]. Корни характеристического уравнения Xі + 21іД + со? = О определяют характер собственного продольного длиннопериодического возмущенного движения самолета: *1.2= -K±Ja>l_~К. (3-57) При К5д > Нд и со’" >…

Статическая устойчивость продольного движения. Она характеризует начальную тенденцию, наличие момента тангажа, стремящегося возвра­тить самолет к исходному режиму. В соответствии со структурой продоль­ного возмущенного движения продольную устойчивость самолета рас­сматривают при постоянной скорости и изменяющемся угле атаки, а также при постоянном угле атаки и изменяющейся скорости. Пусть самолет находится в прямолинейном установившемся полете. Если в результате, воздействия внешнего возмущения и изменения угла атаки на величину Да появляется аэродинамический момент Mza, на­правленный на сохранение угла атаки, то самолет…

Продольное движение по первичным и вторичным параметрам. Анализ структуры векторного уравнения собственного продольного движения са­молета (2.110) показывает возможность его дальнейшего упрощения. Это обусловлено тем, что первые четыре параметра вектора переменных со­стояния продольного движения хп (приращения угловой скорости тангажа Дсо2, углов атаки Да и тангажа Ди, а также скорости ДУ) не зависят от последних трех параметров продольного движения (приращений угла наклона траектории Д9, высоты ДН и пройденного расстояния ДЬ). Поэтому вектор хп целесообразно разделить на два:…

Собственное продольное возмущенное движение. Рассмотрим собственное продольное движение самолета, сформировавшееся в результате кратко­временного отклонения руля высоты. Это приведет к появлению прироста нормальной силы на горизонтальном оперении АУ, которая создаст на плече Lr 0 управляющий аэродинамический момент тангажа Mz5 согласно (1.34). ‘ Под действием этого момента самолет начнет поворачиваться отно­сительно поперечной оси 02 и, следовательно, менять угол тангажа и и угол атаки а. Увеличение угла атаки вызовет приращение нормальной силы АУ, которая создаст стабилизирующий статический момент…

3.1. СТРУКТУРА ПРОДОЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Продольное движение самолета — это движение в плоскости симметрии XOZ. Пусть исходным невозмущенным движением самолета является прямолинейный установившийся горизонтальный полет. Тогда все силы и моменты, действующие на самолет, взаимно уравновешены при отсут­ствии управляющих воздействий и внешних возмущений. Если к самолету будет приложено управляющее воздействие или внешнее возмущение, вызывающее вращение самолета вокруг оси OZ или смещение вдоль осей ОХ или ОУ, то продольное движение самолета станет вынужденным, а после снятия управляющего воздействия…

Уравнения собственного продольного и бокового движения. Представим математическую модель полного собственного движения самолета в про­странстве состояний в виде следующего векторного уравнения: (2.120) (2.121) Матрица входа по перекрестным связям продольных управляющих воздействий с параметрами состояния бокового движения

Анализ и синтез линейных систем базируется на использовании метода пространства состояний. Сущность этого метода заключается в том, что математическая модель исследуемой системы представляется в виде системы дифференциальных уравнений в форме Коши для совокупности переменных, описывающих состояние системы и характеризующих ее поведение в будущем при условии, если известны состояние в исходный момент времени и приложенные к системе воздействия. Уравнение собственного движения в пространстве состояний. Для получе­ния уравнения собственного движения самолета в пространстве состояний воспользуемся системой уравнений…

Линеаризованная математическая модель отражает физику полного собственного пространственного движения самолета. Однако ее практи­ческое использование затруднено, так как аналитическое решение системы дифференциальных уравнений такой высокой размерности сопряжено с известными сложностями. Для того чтобы систему уравнений можно было решать с помощью ЭВМ, ее удобно представить в форме Коши, когда в левой части системы уравнений содержатся только первые производные от переменных, а в правой части линейные комбинации переменных. Уравнения собственного поступательного движения в форме Коши. Преобразуем уравнения собственного…

Полученные в предыдущем параграфе математические модели про­странственного движения самолета в виде систем дифференциальных урав­нений являются нелинейными. Их решение как аналитическими, так и численными методами затруднено. Однако если принять допущение о том, что значения параметров движения самолета в возмущенном движении отклоняются на малые величины по отношению к тем значениям этих параметров, которые имели место до начала действия возмущений, то появляется возможность перейти от нелинейных моделей к линейным. На этом допущении базируется идея метода малых возмущений, позволяющего…

2.1. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ Пространственное движение самолета описывается системой дифферен­циальных уравнений. В главе 1 были введены понятия собственного и вынужденного, поступательного и вращательного движений самолета. Вывод уравнений удобно провести отдельно для каждого из перечисленных видов движения с последующим их объединением в общую математи­ческую модель пространственного движения самолета. Уравнения собственного поступательного движения. Собственное посту­пательное движение самолета описывается системой динамических и кине­матических дифференциальных уравнений. Динамические уравнения описы­вают движение центра масс самолета относительно Земли и позволяют установить зависимость между…

Управляющие воздействия. Существуют два основных способа аэро­динамического управления движением самолета. Первый предусматривает управление аэродинамическими моментами путем отклонения пилотом или автоматикой моментных органов управления: элеронов, рулей направления и высоты. Второй способ предусматривает управление аэродинамическими силами путем отклонения пилотом или автоматикой органов управления силами: тормозных щитков, интерцепторов, закрылков, подфюзеляжного руля совместно с рулем направления и т. д. В первом способе управления различают четыре основных управляющих воздействия: по аэродинами­ческому моменту крена 5Э, аэродинамическому моменту рыскания 5Я, аэродинамическому моменту…

Силы, действующие на самолет при отсутствии управляющих воздействий и внешних возмущений. Движение самолета в полете происходит под действием тяги двигателей Р, аэродинамической силы планера RA и гравитационной силы тяжести С. Тяга Р — главный вектор системы сил, действующих на самолет со стороны двигателя в результате его функционирования. Точка ее при­ложения-центр тяги (ЦТ) определяется положением двигателей на самолете. Аэродинамическая сила планера "ЙА (аэродинамическая сила) — главный вектор системы сил, действующих на самолет со стороны окружающей среды…

Для описания параметров положения и движения самолета используют­ся два вида движения: поступательное движение центра масс самолета относительно Земли и вращательное движение самолета вокруг его центра масс. Для анализа динамики полета необходимо ввести понятия еще нескольких видов движений. Основным видом движения самолета является опорное. Опорное движение — это движение по заданной траектории, представляю­щей собой пространственную линию, описываемую центром масс самолета при движении относительно Земли с заданными параметрами положения и движения. Опорное движение может быть невозмущенным и…