Электродистанционная система управления

Прямое (не fly-by-wire) управление самолётом

Электродистанционная система управления (ЭДСУ, Fly-by-Wire) — система управления (например, самолётом), обеспечивающая передачу управляющих сигналов от лётчика (от РУС или РППУ) к исполнительным механизмам в виде электрических сигналов.

История

Исторически появление ЭДСУ было связано с ненадёжностью работы тяг на некоторых самолётах (в СССР ЭДСУ появилась уже на АНТ-20), либо использования гермокабины на высотных истребителях, ввиду сложности выведения из таковой подвижных тяг (Пе-2). Однако жизненная необходимость в ЭДСУ возникла в связи с переходом к статически неустойчивым компоновкам истребителей, которые позволяли получить ряд преимуществ по сравнению с обычными (снижение балансировочного сопротивления и массы фюзеляжа, и как следствие, увеличение экономичности; улучшение манёвренности). По ряду причин (люфт в механической проводке и др.) на таких самолётах невозможно было применить традиционную бустерную необратимую систему управления.

Первым самолётом с аналоговой ЭДСУ стал американский A-5 «Виджилент». Первые серийные истребители с ЭДСУ — F-16, Су-27.

Несколько позже ЭДСУ появились и на пассажирских самолётах (впервые — на Airbus A320 и Ту-204). Большинство более современных пассажирских и военных самолётов также оснащены такой системой управления.

Принцип действия

В отличие от механических и бустерных систем управления, где воздействия от органов управления в кабине к управляющим поверхностям (элеронам, рулю высоты и т. д.) или силовым приводам передаются посредством механической проводки, включающей в себя тяги, качалки, тросы, шкивы и т. д., в ЭДСУ эти воздействия передаются с помощью электрических сигналов.

Механические перемещения рычагов управления в кабине самолёта с помощью установленных на них датчиков преобразуются в аналоговые или цифровые электрические сигналы, которые по электропроводке поступают в вычислитель системы управления. Одновременно туда же поступают сигналы от датчиков угловых скоростей, перегрузок, углов атаки и скольжения, вычислителя системы воздушных сигналов и других устройств. Вычислитель ЭДСУ в соответствии с заложенными в него алгоритмами управления преобразует эти сигналы во входные сигналы приводов органов управления. При этом он также может выполнять функции ограничителя предельных режимов полёта: не допускать превышения установленных ограничений по перегрузке, углу атаки и другим параметрам. Таким образом значительно снижается вероятность попадания самолёта в нежелательные режимы полета: сваливание, штопор и т. д.

Для большинства важнейших систем самолёта ключевыми факторами обеспечения безопасности полёта являются надёжность их функционирования. Это относится и к ЭДСУ. На борту самолёта имеется несколько (обычно, четыре или более) параллельно работающих вычислителей с собственными датчиками, преобразователями и электропроводкой. Каждый вычислитель сравнивает свои сигналы с сигналами других и способен «проигнорировать мнение» вычислителя, который, судя по всему, выдает неверные данные. Питание вычислителей также дублируется. В результате вероятность полного отказа ЭДСУ пассажирских самолётов составляет менее $10^{-9}$, а военных — менее $10^{-7}$ на 1 час полёта, то есть такой отказ практически невозможен.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Исключается механическая проводка управления, что позволяет добиться лучших массогабаритных показателей и упрощает техническое обслуживание.
• Появляется возможность управлять аэродинамически неустойчивыми самолётами (на гражданских самолётах это повышает экономичность, на военных — манёвренность).
• При выполнении сложных манёвров (уход от столкновения, сложные метеоусловия) пилот может полностью сконцентрироваться на выполнении манёвра без риска выхода на опасные режимы полёта

Недостатки

• Необходимость обеспечения очень высокой надёжности и резервирования ЭДСУ.
• Пилоты не видят действий друг друга, что стало одним из факторов в авиакатастрофе рейса 447 авиакомпании AirFrance.
• Вместо взаимоисключения разнонаправленных действий пилотов система накладывает математическое выражение прилагаемых к органам управления воздействий и выполняет результирующую команду.

Cм. также

• Авиационный электропривод /то же самое?/
• Drive-by-Wire
• Сервопривод
• Сервомотор