Способ автоматического управления полетом высокоманевренного самолета

Изобретение относится к способу автоматического управления полетом высокоманевренного самолета, использующего статический автомат продольного управления с ограничителем предельных углов атаки (перегрузок). Для формирования сигнала допустимого угла атаки в диапазоне его предельных значений дополнительно формируют сигнал предельного угла атаки на основе сигнала, соответствующего текущему значению угла атаки, и сигнала, соответствующего заданному значению предельного угла атаки. Коэффициент усиления сигнала, соответствующего текущему значению угла атаки, уменьшают с помощью функционального блока от 1, при достижении текущим значением угла атаки величины, соответствующей первому заданному значению предельного угла атаки, до величины, близкой к нулю, при достижении текущим значением угла атаки величины, соответствующей второму заданному значению предельного угла атаки. Полученный сигнал восстанавливают посредством апериодического звена до предельных величин и подают восстановленный сигнал на вход вычислителя автомата продольного управления с ограничителем предельных углов атаки (перегрузок). Достигается уменьшение перерегулирования в системе по углу атаки (перегрузки) практически до нуля, что позволяет существенно улучшить характеристики продольной устойчивости и управляемости при пилотировании самолета на предельных углах атаки и перегрузках. 1 ил.

Реферат

Изобретение относится к способам автоматического управления полетом высокоманевренного самолета, в частности к способам, обеспечивающим требуемые характеристики продольных устойчивости и управляемости при пилотировании самолета на предельных углах атаки и перегрузках.

Известны способы автоматического управления полетом самолета, при которых требования продольной устойчивости и управляемости самолета обеспечиваются благодаря использованию статических автоматов продольного управления (АПУ). Известные способы описаны, например, в книгах: Михалев И.К. и др. Системы автоматического управления самолетом. Методы анализа и расчета. М., Машиностроение, 1971, с.142, 146-150; под ред. Федорова С.М. Автоматизированное управление самолетами и вертолетами. М., Транспорт, 1977, с.76-77; Оболенский Ю.Г. Управление полетом маневренных самолетов. М., филиал Воениздат, 2007, с.248-260.

К недостаткам известных способов автоматического управления, предусматривающих использование АПУ, следует отнести тот факт, что, применительно к высокоманевренному самолету, в частности, типа МИГ-29КУБ при управлении на предельных углах атаки и перегрузках, перерегулирование в системе автоматического управления по углу атаки и по нормальной перегрузке существенно превышает допустимые значения.

Как показали результаты моделирования, при использовании известного способа автоматического управления в системе невозможно обеспечить требуемые характеристики во всем диапазоне изменения центровок и весов самолета.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ автоматического управления полетом высокоманевренного самолета, предусматривающий использование статического АПУ с ограничителем предельных режимов, описанный в книге Оболенского Ю.Г. Управление полетом маневренных самолетов. М., филиал Воениздат, 2007, с.248-260.

Однако данному способу присущи недостатки, описанные выше, не позволяющие обеспечить требуемые характеристики устойчивости и управляемости в продольном движении самолета на предельных углах атаки и перегрузках.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и обеспечение требуемых характеристик устойчивости и самолета при полетах на предельных углах атаки (перегрузках) путем формирования сигнала допустимого угла атаки (перегрузки) и уменьшения перерегулирования в системе практически до нуля.

Поставленная цель достигается за счет того, что согласно предлагаемому способу автоматического управления полетом высокоманевренного самолета, предусматривающему использование статического автомата продольного управления с ограничителем предельных углов атаки (перегрузок), для формирования сигнала допустимого угла атаки в диапазоне его предельных значений дополнительно формируют сигнал предельного угла атаки на основе сигнала, соответствующего текущему значению угла атаки, и сигнала, соответствующего заданному значению предельного угла атаки, причем коэффициент усиления сигнала, соответствующего текущему значению угла атаки, уменьшают с помощью функционального блока от 1, при достижении текущим значением угла атаки величины, соответствующей первому заданному значению предельного угла атаки, до величины, близкой к нулю, при достижении текущим значением угла атаки величины, соответствующей второму заданному значению предельного угла атаки, полученный сигнал восстанавливают посредством апериодического звена до предельных величин и подают восстановленный сигнал на вход вычислителя автомата продольного управления с ограничителем предельных углов атаки (перегрузок).

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема системы, реализующей заявляемый способ автоматического управления полетом высокоманевренного самолета.

Данная система содержит блок 1 датчиков, автомат 2 продольного управления с ограничителем предельных режимов (АПУ), привод 3, функциональный блок 4, задатчик 5 предельных значений углов атаки (перегрузки), первое множительное устройство 6, первый сумматор 7, задатчик 8 единичного сигнала, второй сумматор 9, второе множительное устройство 10, апериодическое звено 11.

Летчик, управляя самолетом, формирует на первом выходе блока 1 датчиков сигнал Xp, пропорциональный перемещению ручки управления. Данный сигнал через автомат 2 продольного управления с ограничителем предельных режимов подают на вход привода 3, осуществляя управление самолетом. Сигналы, пропорциональные возникающим при этом угловой скорости тангажа ωz и углу атаки α (нормальной перегрузке ny), со второго и третьего выходов блока 1 датчиков подаются соответственно на второй и третий входы автомата 2 продольного управления с ограничителем предельных режимов, в котором формируются соответствующие законы управления продольным движением самолета и ограничения предельных углов атаки (перегрузки). Сигнал с третьего выхода блока 1 датчиков, соответствующий углу атаки (перегрузке), подается также на вход функционального блока 4, формирующего коэффициент усиления K1 сигнала в зависимости от текущего значения угла атаки αтек (перегрузки nу тек). При этом, если текущее значение αтек (nу тек) не превышает первого заданного предельного значения, например, 0,85 αпред (0,85 ny пред), коэффициент K1=1, если текущее значение αтек (nу тек) превышают 0,85αпред, коэффициент усиления уменьшается, достигая величины, близкой к нулю, например, K1=0-0,2, при αпред (nу пред). Сигнал, сформированный на выходе функционального блока 4, подается на второй вход первого множительного устройства 6 непосредственно, а на второй вход второго множительного устройства 10 - через второй сумматор 9, причем с коэффициентом усиления K2=1-K1. При этом на первые входы множительных устройств поступает сигнал с задатчика 5 предельных значений углов атаки (перегрузки). Сигнал с выхода множительного устройства 6 поступает на первый вход сумматора 7, а сигнал с выхода множительного устройства 10 через апериодическое звено 11 - на второй вход сумматора 7. Таким образом, на выходе данного сумматора формируется сигнал предельного угла атаки (перегрузки), зависящий от текущего значения угла атаки (перегрузки) и изменяющийся во времени, который в качестве дополнительного сигнала поступает на четвертый вход автомата 2 продольного управления с ограничителем предельных режимов.

В результате, согласно заявляемому способу осуществляется активное изменение сигнала допустимого угла атаки (перегрузки) в диапазоне его предельных значений. Это обеспечивает уменьшение перерегулирования в системе по углу атаки (перегрузки) практически до нуля и позволяет существенно улучшить характеристики продольной устойчивости и управляемости при пилотировании самолета на предельных углах атаки и перегрузках по сравнению с прототипом, описанным выше, где в контуре управления с астатическим ограничителем предельных углов атаки (перегрузки) используется величина рассогласования между текущим и предельным значениями угла атаки (перегрузки).

Для реализации заявленного способа автоматического управления высокоманевренным самолетом не требуется специального оборудования. Так в качестве интегрального блока датчиков в реализующей его системе может быть использован блок ИБД-51, а функция вычислителей (сумматоров, множительных устройств и т.п.) могут быть выполнены с помощью бортовой вычислительной машины.

Как показали результаты моделирования комплексной системы управления КСУ-941, при использовании данного технического решения представляется возможным свести значения перерегулирования по углам атаки и перегрузки практически к нулю при практически неизменном времени регулирования и существенно улучшить характеристики устойчивости и управляемости самолета при полетах на предельных углах атаки (перегрузках). Таким образом, предлагаемый способ реализуем и применим, в частности, для высокоманевренного самолета типа МИГ-29КУБ.

Способ автоматического управления полетом высокоманевренного самолета, предусматривающий использование статического автомата продольного управления с ограничителем предельных углов атаки (перегрузок), отличающийся тем, что для формирования сигнала допустимого угла атаки в диапазоне его предельных значений дополнительно формируют сигнал предельного угла атаки на основе сигнала, соответствующего текущему значению угла атаки, и сигнала, соответствующего заданному значению предельного угла атаки, причем коэффициент усиления сигнала, соответствующего текущему значению угла атаки, уменьшают с помощью функционального блока от 1 при достижении текущим значением угла атаки величины, соответствующей первому заданному значению предельного угла атаки, до величины, близкой к нулю при достижении текущим значением угла атаки величины, соответствующей второму заданному значению предельного угла атаки, полученный сигнал восстанавливают посредством апериодического звена до предельных величин и подают восстановленный сигнал на вход вычислителя автомата продольного управления с ограничителем предельных углов атаки (перегрузок).