Законы управления и схемы систем автоматического. управления продольным движением самолета. при посадке
Для выравнивания самолета по экспоненциальной траектории Йеобходимо, чтобы вертикальная скорость снижения самолета менялась в функции высоты полета в соответствии с уравнением
1 Подробно о программном приземлении см. 130].
![]() |
![]() |
(3.154 или 3.155). Иначе говоря, эти уравнения определяют заданное значение вертикальной скорости, т. е.
По аналогии с предыдущим простейший закон управления системы автоматического управления выравниванием может быть представлен в виде
![]() |
где tr3 — заданный тангаж;
передаточное отношение по вертикальной скорости;
И — текущая вертикальная скорость самолета.
Часто в закон управления системы вводится член, пропорциональный интегралу отклонения текущей вертикальной скорости от ее заданного значения. Такой закон имеет вид:
К= І% {нз — Й) + — L — (Н3 — Н).
Р
Тогда с учетом (3.156)
Оо =/
или с учетом (3.157)
1а(^+й^-й)+-£-{т + Йп*№>~ й) • (ЗЛ58)
Для реализации этих законов управления необходимо иметь информацию о текущей высоте полета самолета и его вертикальной скорости. Датчиками сигналов высоты полета относительно земной поверхности h служат точные радиовысотомеры, принцип действия которых подробно рассмотрен в гл. 2. Датчики сигналов высоты полета относительно асимптоты Н отсутствуют. Однако такую информацию можно получить суммированием сигналов h, получаемых от радиовысотомера, с постоянным сигналом Яас, снимаемым со специального задатчика.
Сигналы вертикальной скорости формируются путем комплексного использования информации от двух различных датчиков. Чаще всего такими датчиками являются или радиовысотомер и акселерометр (датчик вертикальных ускорений), или барометрический высотомер (вариометр) и акселерометр. Во всех случаях сигналы акселерометра используются для компенсации запаздывания сигналов вертикальной скорости на фильтрах.
Структурная схема вычислителя выравнивания, использующего информацию радиовысотомера и акселерометра, приведена на рис. 3.85. Здесь сигнал заданной вертикальной скорости Я3 формируется в соответствии с уравнением (3.157). Для этого сигнал текущей
высоты h от радиовысотомера с порцией —суммируется с постоянным сигналом Яприз, снимаемым с задатчика вертикальной скорости приземления.
Для формирования сигналов текущей вертикальной скорости Я используются сигналы того же радиовысотомера. Сигналы радиовысотомера дифференцируются, ограничиваются, а затем подаются
на фильтр“—-—Ограничитель ОГР-1 предотвращает формирование сигнала вертикальной скорости, превышающего сигнал нормальной скорости снижения по глиссаде. Это необходимо на тот случай, если поверхность земли перед порогом ВПП имеет значительные неровности. При отсутствии ограничителя с выхода дифференцирующего устройства в таких случаях на вход фильтра подаются большие сигналы. Накапливаясь на фильтре, эти сигналы могут исказить сигналы вертикальной скорости в начальной стадии выравнивания.
Для компенсации запаздывания сигнала вертикальной скорости на фильтре используется сигнал Н, снимаемый с акселерометра. Для исключения постоянной составляющей из сигнала Я, возникающей при ft =7^=0, иногда этот сигнал пропускают через изодром — ный фильтр с большой постоянной времени.
Разностный сигнал (Н^—Н) поступает в две цепи. Одна из них формирует сигнал + Другая цепь, содержащая
|
![]() |
В результате суммирования этих двух сигналов получается сигнал заданного угла тангажа й3 в соответствии с уравнением (3.158).
Ограничитель ОГР-2 предотвращает выдачу больших сигналов 03 в систему управления. Иногда сигналы Фз пропускаются через ограничитель с несимметричной характеристикой, предотвращающей выдачу в автопилот больших сигналов на пикирование.
В процессе выравнивания на систему самолет—• БСАУ воздействуют различного рода возмущения, приводящие в конечном итоге к рассеиванию траекторий выравнивания и точек касания. К ним относятся турбулентность, изменения скорости полета, тяги двигателей, веса и центровки самолета и др.
Особенностью выравнивания является его кратковременность: длительность выравнивания соизмерима с полупериодом длиннопериодического колебания самолета. Поэтому при выборе передаточных отношений бортовой системы автоматического управления приходится сталкиваться с противоречивыми требованиями. Для уменьшения рассеивания целесообразно увеличивать передаточные отношения. Однако это может привести к потере устойчивости движения. Уменьшение передаточных отношений увеличивает длительность переходных процессов. Оно способствует рассеиванию траекторий и точек касания.
Динамика выравнивания значительно улучшается при комбинированном управлении. В этом случае в вычислитель вводится еще один сигнал, величина которого является функцией времени. На рис. 3.85 цепь этого сигнала U^ показана штрихами. Закон управления при этом приобретает вид:
»з = 4 [-J + "приз — ")+ 4" (т + ^приз-Я) — f 4®» • (3- 159)
Первые два слагаемых правой части уравнения (3.159) формируются в замкнутом контуре, а третье — в разомкнутом. Можно считать, что разомкнутый контур обеспечивает движение самолета по программе. Если бы на систему самолет — БСАУ не действовали возмущения, траектория выравнивания была бы близка к некоторой средней заданной траектории. Заметим, что величина сигнала Uj, подаваемого на вход интегрирующего устройства, определяет угловую скорость заданного угла тангажа и тем самым вид траектории движения. Замкнутый контур управления используется для коррекции этой траектории с тем, чтобы в момент приземления самолет имел заданную вертикальную скорость.
В комбинированной системе управления передаточные отношения замкнутого контура существенно меньше, чем в системе без него. Так, в комбинированной системе управления выравниванием, разработанной фирмой Бендикс для самолетов Боинг-707, переда точные отношения замкнутого контура подобраны такими, чтобы за счет этого контура обеспечивалось немногим более половины потребного изменения скорости.
Определенный интерес представляет решение вопросов выравнп — вания в системе автоматической посадки, применяемой на самолетах «Каравелла». Для общности картины рассмотрим также рабо г продольного канала этой системы в режиме стабилизации на глиссаде. В продольном канале системы (рис. 3.86) используется п: формация от ГРП, радиовысотомера (РВ), датчика вертикальні-и
Рис. 3.86. Упрощенная схема продольного канала системы автоматического управления посадкой самолетов типа «Каравелла» |
■скорости, гировертикали (ЦГВ) и датчика угловой скорости (ДУС) ■тангажа.
Сигнал £ с ГРП подается на функциональный потенциометр Яг — радиовысотомера, служащий для уменьшения этого сигнала в зависимости от высоты полета. Движок потенциометра перемещается ‘ледящей системой, отрабатывающей сигнал, пропорциональный "ысоте полета h. Рабочий участок обмотки потенциометра соответствует высотам 15—200 м. Два других участка (0—15 м и 200— ;750 м) закорочены. Этим достигается получение сигналов, примерно пропорциональных линейному отклонению АН самолета от глис — ~ады на участке высот 30—200 м. Начиная с высоты 30 м, сигналы
изменялось бы это передаточное отношение при отсутствии коррекции сигнала £ по высоте. С помощью электромеханического интегрирующего устройства в вычислителе формируется также сигнал, пропорциональный интегралу отклонения самолета от глиссады.
Потенциометр Пі радиовысотомера вступает в действие с высоты 21 м. Последовательно с ним включен потенциометр Я3, положение движка которого устанавливается в зависимости от принятого смещения асимптоты Яас. Благодаря такой схеме с движка потенциометра Пх снимается сигнал, пропорциональный высоте полета относительно асимптоты Я. Заметим, что при h = 0 движок потенциометра Пі находится в крайнем положении «О» и с него снимается сигнал, пропорциональный Яас. Сигнал заданной вертикальной скорости Н3 формируется в соответствии с уравнением (3.156). В момент приземления расчетное значение Ящ,™ —0,40-^0,45 м/сек.
Для выдачи сигнала текущей вертикальной скорости Н фирмой Лир-Сиглер разработан специальный «вычислитель мгновенной вертикальной скорости». Чувствительными элементами вычислителя являются вариометр, реагирующий на изменение барометрического давления, и акселерометр. Сигналы акселерометра необходимы для компенсации инерционных ошибок вариометра. Информация о текущей вертикальной скорости, получаемая от вычислителя, используется также при снижении по глиссаде. Благодаря этому отпадает необходимость в переключениях в схеме при переходе на выравнивание, что является определенным достоинством системы.
В системе предусмотрен режим автоматического ухода на второй круг. При перемещении РУД на режим полного газа включается реле Рь через контакты которого в автопилот подается сигнал на набор высоты с вертикальной скоростью Явк = 3,6 м/сек.