Sähköinen kauko-ohjausjärjestelmä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 13. helmikuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 18 muokkausta .

Fly-by-wire- ohjausjärjestelmä (EDSU, eng.  Fly-by-wire ) - lentokoneen ohjausjärjestelmä, joka välittää ohjaussignaaleja ohjaamossa olevista ohjaimista (esimerkiksi lentokoneen ohjaussauvasta , peräsinpolkimista ) aerodynaamisten pintojen toimilaitteet (peräsimet ja siiven lentoonlähtö- ja laskukoneisto ) sähköisten signaalien muodossa .

EDSU:ta on kahta tyyppiä:

Mekaanisen reservin alla ymmärretään mahdollisuus siirtyä ohjaukseen mekaanisen johdotuksen avulla EDSU:n vian sattuessa. (Esimerkiksi Boeingin lentokoneissa ). Airbus-koneissa ( paitsi A-350) vain peräsin ja säädettävä tukivakain on mekaanisesti varattu, mikä riittää miehistön asianmukaisella koulutuksella lennon suorittamiseen. Vuoteen 2022 mennessä yksikään historiansa yli 10 000 Airbus-koneesta ei ole vaatinut mekaanista redundanssia.

Esimerkki täyden vastuun omaavasta EDSU:sta on Yak-130- , Sukhoi Superjet-100- ja Airbus A-350 -lentokoneiden EDSU, mekaanisella varauksella varustettu EDSU - Tu- 160- , Tu -204- , An- 148- ja Boeing 777 -lentokoneissa . .

Historia

Historiallisesti EDSU:n syntyminen liittyi lentokoneiden lentosuorituskyvyn kasvuun ja tähän nousuun liittyviin teknisiin ongelmiin.

Lentokoneen ohjausjärjestelmä oli pitkään puhtaasti mekaaninen. Ohjauspyörän ja polkimien ponnistelut välitettiin peräsimiin lentokoneen runkorakenteen sisällä oleville hihnapyörille sijoitetuilla kaapelijohdoilla, kun taas autopilotin ohjauskoneet kytkettiin rinnan ohjauskaapeleiden kanssa. Kaapelijohdotus korvattiin tulevaisuudessa putkimaisilla tangoilla, koska se kestää suuria voimia ja on vähemmän altis muodonmuutoksille. Korkeuksien ja nopeuksien kasvaessa hydrauliset tehostimet näyttivät auttavan lentäjää, koska ihmisvoimaa ei yksinkertaisesti riittänyt ohjaamaan lentokoneen mekanismeja. Tulevaisuudessa lentokoneen suorituskykyominaisuuksien kasvu edellytti peruuttamattomien hydraulisten vahvistimien asentamista, jotka ottivat täysin peräsimien kuormat, ja lentäjälle tuttujen ponnistelujen simuloimiseksi oli tarpeen asentaa lentokoneeseen monimutkainen jäljitelmäjärjestelmä. - jousikuormaimet ja trimmausefektimekanismit sekä tehonvahvistimet ohjattiin jo tasauspyörästöjärjestelmällä - ohjauspyörän / polkimien putkimaiset tangot eivät välittäneet liikkeitä suoraan, vaan kaksivartisten (differentiaali) keinutuolien kautta. Tällaisen keinutuolin yksi varsi kytkettiin ohjaamiseen ohjaajalta ja toinen varsi autopilotin ohjauskoneeseen (yksikköön), ja tuloksena oleva liike tuli tehonvahvistimeen ja vastaavasti ohjauspinnalle. ilma-alus. Tällainen jatkuva automaatiosta korjattu ohjaus johtui pilotointiprosessin laajan automatisoinnin tarpeesta.

Tällaiset tekniset ratkaisut olivat 1900-luvun 60-70-luvuilla varsin yleisiä. Tällaisella ohjausjärjestelmällä, jolla oli monia myönteisiä ominaisuuksia, oli kuitenkin myös paljon haittoja, erityisesti se oli monimutkainen, hankala ja raskas. Olisi paljon lupaavampaa luopua mekaanisista tangoista ja osasta sähkö- ja hydrauliikan väliyksiköitä korvaamalla tämä sähköjohdoilla. Tällaista vaihtoa vaikeutti kuitenkin se, että tuolloin saatavilla oleva elektroniikka ei ollut riittävän luotettava.

Ja vasta radioelektroniikan kehityksen myötä sähköisen kaukosäätimen kanavat alkoivat vähitellen ottaa käyttöön. Neuvostoliiton ilmailussa Tu-22M-sarjapommikoneessa (1971) käytettiin ensimmäistä kertaa kotimaisessa käytännössä fly-by-wire-rullakanavaa - nelikanavaista kauko-ohjainjärjestelmää DUI-2M-spoilereille. Koska Tu-22 :n edeltäjä käytti mekaanista johdotusta hydraulisilla vahvistimilla, ilma-aluksella oli valtava määrä vakauteen ja hallittavuuteen liittyviä ongelmia, ja tankojen kuumenemisen vuoksi yliäänilennon aikana tapahtui ohjauspyörän spontaania liikettä, joskus saavuttaa kohtuuttomia arvoja. Spoilereilla varustetun fly-by-wire-järjestelmän asennus ratkaisi tämän ongelman täysin, helpotti rullaohjauksen automatisointia ja vapautti rakenteellisesti siiven takaosan tehokkaille läppäille.

DUI-2M-järjestelmä on rakennettu periaatteelle: ohjauspyörän kulmasignaalin ottaa sini-kosinimuuntajalohko SKT, jonka jälkeen vaihesiirto suhteessa verkon referenssivaiheitukseen 36 volttia 400 hertsiä muunnetaan suhteelliseksi. bipolaarinen DC-signaali plus tai miinus 25 volttia, jossa nollajännite vastaa ohjauspyörän nolla-asentoa. Tasajännite suhteessa vertailupisteeseen vahvistetaan integroiduilla DC-vahvistimilla ja syötetään sitten tehovahvistimiin tehokkailla bipolaarisilla transistoreilla, jotka ohjaavat nelikanavaisia ​​sähköhydraulisia ohjausyksiköitä RA-57. Yksiköt ovat ohjaustehostimen hydraulitoimilaitteiden RP-64 väliohjausmekanismeja. Järjestelmä on tehty nelinkertaisella elektronisella redundanssilla ja ylimääräisellä automaattisella varmistuskanavalla kallistuskanavassa (erillinen ohjausyksikkö stabilisaattorissa "saksi"-tilassa). Teknisesti järjestelmä koostuu 4 vahvistin-kytkinyksiköstä (helposti irrotettavat kasettiyksiköt, joissa on kaksipuoliset painetut mikrokokoonpanojen johdotukset), integroidusta ohjausyksiköstä, ohjauspyörän tunnistimesta, jarrun säätimestä (Tu-22M:n spoilerit ovat samanaikaisesti ilmaa) jarrut), kaksi ohjausvaihdetta ja kauko-ohjain (kytkin) ohjausvaihteiden kanavat.

Erittäin ohjattavuutta kehittävää Su-27- lentokonetta (1981) kehitettäessä päätettiin, että lentokone olisi staattisesti epävakaa aliäänenopeuksilla. Aiheen tutkimuksen aikana kävi ilmi, että klassisella differentiaaliohjausjärjestelmällä, jossa ohjattiin ohjaajaa ja korjattiin itsekulkevia aseita, ei ole oikeaa nopeutta ja tarkkuutta, joten Su-27:lle kehitettiin sähköinen etäisyyskanava pitch - SDU-10-järjestelmä. Järjestelmä ratkaisee stabilisaattorin kauko-ohjauksen lisäksi vakauden ja ohjattavuuden ongelmat kaikilla kolmella akselilla. Pich-kanavassa se on tehty 4-kanavaiseksi, suunta ja rulla - kolmikanavainen.

Strateginen ohjustukialus Tu-160 (ensimmäinen lento vuonna 1981) on varustettu täysin etäohjatulla (kaikkien ohjauskanavien kautta) automaattisella ohjausjärjestelmällä, jossa on nelinkertainen redundanssi.

Ensimmäinen amerikkalainen sarjalentokone, jossa oli analoginen EDSU, oli A-5 Vigilent (käyttöön otettu vuonna 1961).

Hieman myöhemmin EDSU ilmestyi matkustajalentokoneisiin (ensimmäistä kertaa - Airbus A320 ja Tu-204 ). Suurin osa nykyaikaisista matkustaja- ja sotilaslentokoneista on varustettu täysin etäohjauksella, kaikkien kanavien kautta, ohjausjärjestelmällä, ja nyt käytetään digitaalista analogisen signaalinkäsittelyn sijaan.

Kuinka se toimii

Toisin kuin mekaaniset ja tehostinohjausjärjestelmät , joissa vaikutukset ohjaamossa olevista säätimistä ohjauspintoihin ( siivekkeet , hissi jne.) tai voimansiirtoihin välittyvät mekaanisten johtojen kautta, mukaan lukien tangot , keinutuolit , kaapelit , hihnapyörät jne. ., EDSU:ssa nämä efektit välitetään sähköisten signaalien avulla .

Ohjaamossa olevien ohjausvipujen mekaaniset liikkeet muunnetaan niihin asennettujen antureiden avulla analogisiksi tai digitaalisiksi sähköisiksi signaaleiksi, jotka syötetään sähköjohdotuksen kautta ohjausjärjestelmän tietokone(e)ille. Samaan aikaan sinne vastaanotetaan myös signaaleja kulmanopeuksien , ylikuormituksen , hyökkäys- ja luistokulmien antureilta , ilmasignaalijärjestelmän tietokoneelta ja useilta muilta laitteilta. EDSU-laskin muuntaa siihen sisältyvien ohjausalgoritmien mukaisesti nämä signaalit säätimien käyttöjen ohjaussähkösignaaleiksi. Samalla se suorittaa myös rajoittimen toimintoja lentotilojen rajoittamiseksi : se ei salli asetettujen rajojen ylittämistä ylikuormitukselle, hyökkäyskulmalle ja muille parametreille. Näin ollen todennäköisyys, että lentokone putoaa ei-toivottuihin lentotiloihin, pienenee merkittävästi: pysähtyminen , pyöriminen jne.

Useimmissa tärkeimmissä lentokonejärjestelmissä lentoturvallisuuden kannalta keskeisiä tekijöitä ovat niiden toiminnan luotettavuus . Tämä liittyy suorimmin EDSU:han. Lentokoneessa on useita (yleensä neljä tai useampia) rinnakkaisia ​​ohjauskanavia tietokoneineen, omilla antureillaan, muuntimilla ja sähköjohdoilla. Ohjausjärjestelmä vertaa kanavan signaaleja toisiinsa useissa avainpisteissä ja pystyy "ottamaan huomioimatta laskimen mielipiteen", joka antaa virheellisiä tietoja, jotka määritellään sallitun virherajan ylittäviksi (sellainen ohjaus perustuu kanavan vertailevaan analyysiin signaaleja kutsutaan "päätösvaltaiseksi" ja vertailevaa analyysikaaviota "päätösvaltaiseksi elementiksi"). Ohjauskanavasignaalien ohjauksen lisäksi käytetään usein signaalien monitasoista lisäohjausta parametrien noudattamiseksi aina EDSU:lle syötetyn (ja myös monistetun) virtalähteen laadun tarkistamiseen asti. Tästä johtuen matkustajalentokoneen EMDS:n täydellisen vian todennäköisyys on pienempi kuin , ja sotilaslentokoneen todennäköisyys on alle 1 tunnin lento, eli tällainen vika on käytännössä mahdotonta, jos kaikki ilma-aluksen elementit virtalähde täysin toimintakunnossa.

Samaan aikaan, huolimatta elementtien erittäin korkeasta luotettavuudesta ja moninkertaisista kopioista, on mahdotonta saavuttaa 100%:n takuu koko järjestelmän luotettavuudesta, joten ei vain ohjauskanavia kopioida, vaan myös ohjaustilat, jotka mahdollistavat vaihtaminen yksinkertaistettuun pilotointitilaan (Direct mode) epäonnistumisen sattuessa. Järjestelmä on suunniteltu täsmälleen lukuisten vikojen odotuksella, ja kehittäjien pääongelmana on tarjota kaikki teoreettisesti mahdolliset skenaariot.

Edut ja haitat

Edut Vikoja

Katso myös