Автоматическое управление летательным аппаратом

Автоматическое управление летательным аппаратом

— процесс программного изменения и стабилизации отдельных параметров движения летательного аппарата или целенаправленного управления траекторией полёта, осуществляемый с помощью средств автоматики без воздействия лётчика на органы управления. Для А. у. каким-либо параметром движения летательного аппарата должен быть реализован некоторый контур автоматического регулирования, включающий измерители текущего значения регулируемого параметра и его отклонения от заданного значения и регулирующее устройство. Воздействуя на объект управления, регулирующее устройство обеспечивает поддержание сигнала отклонения в области нулевого значения; устройство состоит из вычислителя, формирующего сигнал, и средств передачи сигнала управляющего воздействия на органы управления.
Для программного изменения и стабилизации отдельных параметров движения самолёта чаще всего используются контуры регулирования его углового положения, в также высоты, приборной скорости и Маха числа полёта. Указанные контуры могут быть реализованы в отдельном устройстве, называемом автопилотом. Выбор состава одновременно регулируемых параметров, установка их заданных значений, необходимых для последующей стабилизации, осуществляются лётчиком с помощью пульта управления.
Для целенаправленного управления траекторией полёта реализуются контуры регулирования положения летательного аппарата на заданной пространственной траектории, параметры которой формируются бортовыми и наземными информационными средствами. В этом случае соответствующее бортовое регулирующее устройство называется автоматической системой траекторного управления.
Для устранения отклонений от заданной траектории необходимо управлять линейными перемещениями летательного аппарата в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Это достигается изменением параметров движения летательного аппарата относительно его центра масс. Вычислителем системы траекторного управления на основании сигналов отклонений, а также скоростей их изменения формируется сигнал управляющего воздействия (командный сигнал) в виде заданных значений угла крена, нормальной перегрузки или угла тангажа. Эти команды могут быть выполнены (отработаны) автопилотом или аналогичным ему устройством. Таким образом, при автоматическом управлении траекторным движением образуются два контура: контур отработки отклонения от заданной траектории (внешний) и контур отработки командного сигнала (внутренний). Если командные сигналы вычислителя траекторного управления (индицируемые на директорном приборе) отрабатываются лётчиком, то процесс регулирования называется директорным управлением, а соответствующее вычислительное устройство и директорный прибор — директорной системой траекторного управления. При решении задачи автоматического управления траекторным движением необходимо точное выдерживание заданной лётчиком приборной скорости посредством изменения тяги двигателей. Для этой цели применяется бортовое регулирующее устройство, называемое автоматом скорости или автоматом тяги. В наиболее сложном случае заданные значения параметров траектории могут формироваться в зависимости от других параметров движения самолёта (например, высоты в функции оставшейся дальности до некоторой точки) или координат самолёта относительно другого подвижного объекта.
Средства измерения параметров траектории, формирования заданной траектории и отклонений от неё обычно объединяются в функционально законченные бортовые (или бортовые и наземные) информационные системы, обеспечивающие выдачу необходимых сигналов на индикаторы пилота и в систему траекторного управления на отдельных этапах полёта. Например, при полёте по маршруту и предпосадочном маневрировании параметры траектории формируются в бортовых навигационных вычислителях, на этапе захода на посадку и приземления используются наземные маяки и бортовые приёмники радиотехнической системы посадки (см. Автоматизация посадки).
Согласование работы бортовых средств, входящих в автоматические контуры формирования заданной траектории, с командами траекторного управления и системами отработки командных сигналов осуществляется в системах пилотажно-навигационного оборудования (ПНО). В зависимости от требований к уровню автоматизации управления летательным аппаратом все необходимые для этой цели регулирующие устройства, обеспечивающие выполнение функций автопилота, автомата скорости, системы автоматического и директорного траекторного управления, могут быть объединены (интегрированы) в бортовую систему автоматического управления (САУ), входящую в состав ПНО самолёта.
Бортовая система автоматического управления в соответствии с выбором лётчика обеспечивает все режимы А. у., предусматриваемые для данного летательного аппарата. САУ обычно включает: функционально-конструктивные модули вычислителей автопилота и команд траекторного управления; сервоприводы; блоки контроля отказов; пульты включения питания и выбора режимов, пульты-задатчики; индикаторы контроля работы САУ — указатели усилий на рулевых машинках, табло переключений режимов работы, табло отказов; органы экстренного вмешательства — кнопки быстрого отключения САУ, устройства пересиливания рулевых машинок; датчики угловых скоростей и перегрузок. В состав САУ могут входить автоматы улучшения характеристик устойчивости и управляемости самолёта. Конструктивно САУ на несколько каналов в соответствии с органами управления продольным, боковым, поперечным движениями летательного аппарата, а также тягой двигателей. Для удобства работы обычно предусматривается возможность раздельного включения и выключения каналов с пульта лётчика. В конструкции САУ для уменьшения влияния отказов используются различные устройства, ограничивающие размер хода и моменты рулевых машинок, значения перегрузок, углов крена и тангажа. Для ответственных режимов А. у. (например, заход на посадку) предусматриваются меры по обеспечению так называемого пассивного проявления отказов (т. е. заход на посадку может быть автоматически прерван без значительного изменения режима полёта самолета). Пассивность САУ при отказах достигается средствами встроенного контроля или резервированием каналов управления с автоматическим сравнением их работы.
По мере повышения уровня аппаратурной интеграции бортовых цифровых систем понятие САУ как самостоятельной аппаратуры исчезает, а её функции распределяются между вычислительными системами самолётовождения, управления полётом и тягой, а также автоматизированной системой штурвального управления.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.