Система и способы управления с помощью автопилота

Система и способы управления с помощью автопилота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Настоящая заявка в целом относится к системам управления полетом, а более конкретно, к автопилоту винтокрылого летательного аппарата (ЛА) и к соответствующим способам.

Вертолет по своей природе является неустойчивым ЛА, и, как правило, требует от пилота постоянного управления циклическим шагом лопастей несущего винта одной рукой. Даже кратковременное отпускание ручки управления (РУ) вертолета может привести к ее “болтанию” с последующей потерей управления вертолетом. Это особенно неудобно, когда пилоту требуется выполнить какие-то действия с помощью рук, например, поправить наушники или развернуть бумажную карту. Кроме того, необходимость непрерывного управления циклическим шагом несущего винта может приводить к усталости пилота.

Традиционные автопилотные системы управления могут обеспечивать преимущества, к которым относятся возможность для пилота отпускать ручку управления циклическим шагом лопастей винта, используя руки для выполнения других задач, а также уменьшение степени усталости пилота. Заявители, однако, признают, что стоимость традиционных вертолетных автопилотных систем может быть непомерно высокой. Например, стоимость традиционных или обычных вертолетных автопилотов может быть настолько высока по сравнению со стоимостью самого вертолета, что автопилоты редко применяются на легких вертолетах.

Вышеуказанные примеры аналогов, известных из уровня техники, и относящиеся к ним недостатки являются лишь иллюстративными и не носят ограничительный характер. Другие ограничения и недостатки аналогов станут очевидными специалистам в данной области после ознакомления с приведенным ниже описанием и приложенными чертежами.

Сущность изобретения

Описываемые здесь варианты осуществления и аспекты изобретения, а также относящиеся к ним системы, приборы и способы приводятся лишь в качестве примеров и носят иллюстративный характер, не ограничивая объем изобретения. В одних вариантах осуществления изобретения рассматриваются одна или несколько вышеуказанных проблем с целью их уменьшения или устранения, в то время как другие варианты направлены на достижение других усовершенствований.

В целом, рассматривается автопилотная система управления вертолетом, а также соответствующие компоненты и способы. Один из аспектов настоящего изобретения предлагает автопилотную систему для управления вертолетом с ручкой управления, приводимой в движение пилотом с целью управления вертолетом вручную рукой пилота, находящейся на ручке управления. Система автопилота содержит процессорное устройство для контроля полета вертолета и генерирования управляющих сигналов в соответствии с результатами контроля. Приводное устройство получает управляющие сигналы для управления полетом вертолета в соответствии с выбранным одним или несколькими различными режимами полета. Устройства ввода сигналов расположено на ручке управления, так что выбор и управление всеми режимами полета может осуществляться только одной рукой пилота, находящейся на ручке управления, без снятия руки с ручки управления, с одновременным управлением полетом вертолета.

Еще один из аспектов настоящего изобретения предлагает автопилотную систему и соответствующий способ для управления вертолетом с ручкой, приводимой в движение с целью управления вертолетом вручную рукой пилота, находящейся на ручке управления. Система автопилота содержит процессорное устройство для контроля полета вертолета и генерирования управляющих сигналов в соответствии с результатами контроля. Приводное устройство получает управляющие сигналы для управления полетом вертолета в соответствии с выбранным одним или несколькими различными режимами полета. Устройство ввода командных сигналов расположено на ручке управления, так что выбор всех режимов и управление ими осуществляется исключительно с помощью данного устройства ввода, расположенного на ручке управления.

Еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается система автопилота и соответствующий способ для управления полетом вертолета. Система автопилота содержит сенсорное устройство, обеспечивающее набор выходных сигналов, которые характеризуют режим полета вертолета. Устройство обработки информации служит для генерирования управляющих сигналов для приводов в соответствии с набором выходных сигналов датчиков для управления полетом вертолета в выбираемом пилотом одном или нескольких режимах полета с последующим генерированием выходного сигнала корректируемого гироскопа на основании только данного набора выходных сигналов датчиков. Автопилотный дисплей может показывать пилоту информацию по автопилотному режиму полета, выдавая пилоту одновременно выходной сигнал корректируемого гироскопа на основании выходного сигнала корректируемого гиродатчика.

Еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается система автопилота и соответствующий способ для управления полетом вертолета. Система автопилота содержит процессорное устройство, служащее для определения статуса полета вертолета на основании ряда входных сигналов датчиков для управления вертолетом в одном или нескольких режимов полета, а также для обеспечения возможности выбора пилотом одного или нескольких (но не всех) режимов из предусмотренного набора режимов полета, измененного для выбора пилотом на основании текущего полетного статуса вертолета.

В продолжающемся аспекте настоящего изобретения раскрывается система автопилота для вертолета, содержащего роторную систему управлением циклическим шагом несущего винта для управления полетом, причем указанный вертолет может генерировать, по меньшей мере, сигнал НИЗКИХ ОБОРОТОВ, указывающий на предельно низкую допустимую частоту вращения ротора. Система автопилота содержит сенсорное устройство, обеспечивающее ряд выходных сигналов, которые характеризуют режим полета вертолета. Приводное устройство служит для перемещения ручки продольно-поперечного управления в соответствии с сигналами продольно-поперечного управления. Управляющее устройство получает сигнал активации, по меньшей мере, частично основанный на сигнале НИЗКИХ ОБОРОТОВ и выходных сигналах датчиков, и по активационному сигналу автоматически включает режим аварийного снижения для генерирования сигналов циклического управления в соответствии с выходными сигналами датчиков для управления циклическим шагом несущего винта без входных управляющих сигналов от пилота, по меньшей мере, на начальном этапе снижения, по меньшей мере, для изменения угла тангажа вертолета таким образом, чтобы обеспечить начальную стабилизацию горизонтальной скорости вертолета, которая находится в определенном диапазоне независимо от заданной горизонтальной скорости полета в момент получения активационного сигнала.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения поясняются с помощью приложенных чертежей. Предполагается, что раскрываемые здесь варианты осуществления и чертежи носят не ограничительный, а лишь иллюстративный характер.

Фиг. 1 - схематичное, частичное, перспективное изображение вертолета, включая компоненты автопилота согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 - схематичное частичное изображение (вид сверху) вертолета, представленного на фиг. 1, приведенное для иллюстрации деталей различных компонентов автопилотной системы.

Фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая вариант исполнения системы автопилота согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4 - схематичное увеличенное перспективное изображение варианта исполнения ручки продольно-поперечного управления согласно настоящему изобретению, включая блок переключения, обеспечивающий возможность использования пилотом своих рук при ручном управлении.

Фиг. 5 - диаграмма, показывающая диапазоны скоростей автопилота для нескольких режимов управления с помощью автопилота.

Фиг. 6а и 6b - экранные снимки, показывающие варианты внешнего вида экрана индикатора в программном режиме GPS.

Фиг. 7а и 7b - экранные снимки, показывающие варианты внешнего вида экрана индикатора в режиме стабилизации высоты полета.

Фиг. 8а и 8b - экранные снимки, показывающие варианты внешнего вида экрана индикатора в режиме стабилизации скорости полета.

Фиг. 9 - экранный снимок, показывающий вариант внешнего вида экрана индикатора в режиме висения.

Фиг. 10а и 10b - экранные снимки, показывающие варианты внешнего вида экрана индикатора в режиме удержания позиции.

Фиг. 11a-11c - экранные снимки, показывающие варианты внешнего вида экрана индикатора в режиме выбора режима.

Фиг. 11d - экранный снимок, показывающий вариант внешнего вида экрана индикатора в режиме авторотации.

Фиг. 12 - блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления способа обеспечения индивидуализированного выбора пунктов меню автопилота на основании, например, статистических данных текущего полета.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание приводится с целью обеспечения возможности использования настоящего изобретения специалистом среднего уровня и приводится в контексте патентной заявки и предъявляемых к ней требований. Различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области, а общие принципы настоящего изобретения являются применимыми и к другим вариантам исполнения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вариантами, представленными в данном описании, но включает в себя широкий круг различных вариантов, соответствующих описанным здесь основным принципам и отличительным признакам изобретения, включая их модификации и эквивалентные варианты. Следует отметить, что чертежи могут быть выполнены не в масштабе, а также могут быть схематичными, в той степени, в какой это считается оптимальным для наилучшей иллюстрации отличительных признаков изобретения. В целях улучшения понимания может использоваться описательная терминология для описания различных видов, представленных на чертежах, и данная терминология никоим образом не является ограничительной.

На фиг. 1 приведено схематичное частичное перспективное изображение различных компонентов вертолета 10, показанных здесь в целях иллюстрации различных компонентов варианта осуществления автопилотной системы 12 относительно вертолета. Следует отметить также, что многие физические элементы конструкции самого вертолета для обеспечения ясности на фиг. 1 не показаны, однако, следует иметь в виду, что они присутствуют. Автопилот настоящего изобретения является электромеханическим и может обеспечивать управление полетом вертолета без гидравлической системы управления. Вертолет может быть, например, вертолетом “Робинзон R22”, однако, не только им, но и вертолетами других типов. Раскрываемые здесь принципы могут быть применены и для любого другого подходящего вертолета, как уже существующего, так и тех, которые еще только будут разработаны в будущем. Например, автопилот согласно настоящему изобретению может применяться на вертолетах с гидравлическим приводом ручки управления циклическим шагом винта, как будет описано ниже.

Вертолет 10 содержит ручку 14 управления циклическим шагом несущего винта с рукояткой 18, форма которой соответствует форме руки пилота. Специалисту в данной области будет понятно, что ручку управления 14 можно соответствующим образом перемещать вперед-назад (относительно приборной панели 20) для управления вертолетом по тангажу, и влево-вправо для управления по крену для получения управляемого полета. Дополнительные управляющие сигналы обеспечиваются пилотом с помощью пары педалей для управления положением вертолетом по рысканию путем изменения угла установки лопастей рулевого винта. Следует отметить, что данные компоненты управления по рысканию не показаны в целях обеспечения иллюстративной ясности, но необходимо иметь в виду, что они присутствуют. Далее, пилот осуществляет управление как полетом вертолета, так и регулирование угла установки рычага управления двигателем (РУД). Однако автопилот согласно настоящему изобретению может полностью осуществлять управление вертолетом, перемещая ручку управления 14 в любом направлении в пределах диапазона ее перемещения при определенных обстоятельствах. Ручка управления 14 уходит вниз под пол 24 кабины вертолета, и там соединяется с тягами управления по тангажу и крену вертолета, так, как это делается обычно и известно специалистам, с целью осуществления управления циклической работой несущего винта вертолета. Термин “циклический” относится к изменению шага лопастей несущего винта за один оборот. В этом смысле, циклическое управление может относиться к производимым пилотом перемещениям ручки управления, или сама ручка управления может называться ручкой циклического управления. Автопилотный блок обработки и индикации данных (ADPU) 28, лучше видимый на увеличенном изображении, может быть установлен на приборной панели 20 для отображения данных для пилота, а также для обеспечения возможности их обработки и т.п., как будет показано ниже.

Далее, как показано на фиг. 1, мы видим, что автопилот 12 осуществляет циклическое управление с помощью ряда составляющих компонентов, соответствующим образом расположенных на вертолете. Основной блок АП 30 расположен под полом основной кабины вертолета. В данном варианте осуществления изобретения основной блок 30 содержит L-образный корпус 31, служащий опорой для электроники, а также тягу управления по тангажу 32а и тягу управления по крену 32b, которым в целом может быть присвоена ссылочная позиция 32. Каждая из этих тяг содержит привод, расположенный внутри корпуса основного блока, как будет показано ниже. Дальний конец каждой тяги соединен с нижним концом ручки управления 14, образуя систему, известную под названием параллельной системы управления. В связи с этим, следует отметить, что оригинальные тяги циклического управления вертолета 10 между ручкой управления 14 и несущим винтом остаются незатронутыми. Таким образом, входные сигналы от пилота вертолета, а также от автопилота, поступают непосредственно на ручку управления. Ниже будут описаны подробности в отношении тяг управления по тангажу и крену для схемы ввода данных при параллельном управлении. Автопилотная система управления серийного типа, наоборот, требует прерывания оригинальных тяг циклического управления вертолета между ручкой управления и несущим винтом, для того чтобы автопилотные приводы можно было поместить в данный разрыв. Следует также отметить, что идеи настоящего изобретения можно легко применить и к серийным системам управления. Помимо этого, автопилот 12 содержит переключающий блок 26, показанный в увеличенном виде на других чертежах и подробно описанный ниже.

На фиг. 2 представлено перспективное изображение компонентов вертолета и автопилотной системы управления (вид сверху). На данном чертеже можно увидеть привод управления по тангажу 60а и привод управления по крену 60b (которые можно обозначить одной ссылочной позицией 60), установленные в L-образном корпусе 31, крышка которого для ясности представлена прозрачной. Электронное оборудование 66 основного блока находится внутри корпуса и соответствующим образом электрически соединено (не показано) с ручкой управления 18, содержащей переключающий блок 26, и с приводами управления.

После описания механических компонентов автопилота следует перейти к его описанию в плане взаимодействия вышеуказанных компонентов с соответствующим управляющим электронным оборудованием. В частности, на фиг. 3 представлена блок-схема варианта исполнения автопилота 12. В этом смысле, основной блок 30, содержащий корпус 31, приводы 60 управления по тангажу и крену и электронное оборудование 66, можно здесь и далее обозначить как процессорный блок управления электродвигателями (MCPU) или основной блок АП 30. MCPU содержит три микропроцессора, каждый из которых можно назвать процессором управления электродвигателем (МСР) или процессором тройного действия. Имеется три процессора МСР, обозначаемые соответственно МСР А, МСР В и МСР С. Каждый их этих процессоров соединен с комплектом датчиков, состоящим из трехосевых МЭМС-датчиков (микроэлектромеханическая система) угловой скорости и трехосевых МЭМС-датчиков ускорения. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения указанные комплекты датчиков одинаково сконфигурированы. Процессоры МСР используются для образования внутреннего контура общей системы управления, включающей в себя внутренний контур и внешний контур. Процессоры МСР обеспечивают подачу командных сигналов на бесщеточные электродвигатели постоянного тока, электродвигатель А и электродвигатель В привода 60а управления по тангажу и привода 60b управления по крену, приводящие в действие систему управления вертолета. Все межпроцессорные связи осуществляются с помощью последовательной шины, изначально установленной на каждом из процессоров. Целостность данных может обеспечиваться с помощью циклического контроля избыточности, внедренного в поток данных.

Федеральным управлением гражданской авиации выдан сертификат на версию DO-178 программного обеспечения бортовых систем. В момент оформления данной заявки выпущена версия DO-178C. Данным документом определяются уровни гарантии проектирования (DALs) на основании критичности отказа программного обеспечения в данной системе. Например, уровень DAL A обозначается как “катастрофический” и присваивается в том случае, когда отказ может привести к аварии. В качестве другого примера, уровень DAL C обозначается как “основной” и присваивается в случае, когда отказ является значительным и может приводить к дискомфорту пассажиров и повышению нагрузки на экипаж. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения каждый из трех процессоров МСР может работать на одинаковом программном обеспечении уровня DAL A, образуя систему с тройным резервированием. Процессоры управления электродвигателями соединены друг с другом, так что они могут обмениваться данными. Каждый процессор считывает данные с комплекта датчиков и сравнивает их с данными, поступающими от двух остальных процессоров, с целью согласования этих данных, и каждый из процессоров управления электродвигателями вычисляет средние значения всех соответствующих датчиков для использования при дальнейшей обработке данных. В другом варианте осуществления вместо средних значений могут вычисляться медианные значения. Данные датчиков, признанные ошибочными на основании медианы, исключаются из данных, влияющих на среднее значение. Как правило, обнаружение отказа датчика (в отличие от наличия случайных помех) может осуществляться путем низкочастотной фильтрации данных каждого из трех комплектов датчиков с целью устранения случайных помех. Отфильтрованные сигналы сравниваются друг с другом на предмет согласованности, и если какой-либо один из отфильтрованных сигналов значительно отличается от остальных двух (например, выходит за пределы заданных граничных значений), датчик, с которого поступили эти данные, может считаться отказавшим. Обнаружение отказа гироскопического датчика угловой скорости может осуществляться аналогичным образом, с той лишь разницей, что данные гироскопа могут подвергаться дополнительной отсеивающей фильтрации перед низкочастотной фильтрацией с целью устранения систематической погрешности или смещения. После пропускания через два указанных фильтра выходные сигналы гироскопа можно сравнивать друг с другом на предмет соответствия, и любой гироскоп, выдающий выпадающее значение, можно считать отказавшим. Звуковой и световой предупредительные сигналы могут посылаться в автопилотный блок обработки и индикации данных (ADPU) 28 на приборной панели 20 (фиг. 1). Для этого может использоваться гаптическая обратная связь, например, такая как вибрация ручки управления, сама по себе, или в сочетании с другими индикациями предупредительного сигнала. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения секция сигнализации 150 может содержать световые индикаторы состояния, лучше видимые на увеличенном вложенном изображении ADPU на фиг. 1, включающие в себя световые индикаторы зеленого цвета (“Нормально”), желтого цвета (“Осторожно”) и красного цвета (“Отказ”), а также сдвоенные устройства звуковой сигнализации для обеспечения индикации состояния системы. Устройства звуковой сигнализации, так же как и световые индикаторы состояния, обеспечивают индикацию состояния системы и выдачу сигналов о неисправности. Как световые индикаторы состояния, так и устройства звуковой сигнализации связаны непосредственно с процессорами МСР. В некоторых вариантах осуществления изобретения звуковые сигналы и/или сигналы оповещения могут передаваться по звуковой системе вертолета, так что пилот может слышать выдаваемые предупреждения по шлемофону, так же, как и сигналы, поступающие от ADPU. Дополнительно к световым индикаторам состояния и звуковым устройствам индикации предусмотрен дисплей, на котором отображаются текущие параметры режима автопилота, такие как информация о включении системы, курс, высота, гироскопический курс с магнитной коррекцией, путевая скорость вертолета и любые аварийно-сигнальные сообщения системы. Кроме того, на панели расположена кнопка тестирования, с помощью которой производится запуск инициированного встроенного теста (IBIT).

Автопилот 12 может быть выполнен таким образом, чтобы генерировать сигналы управления приводами на основании набора сигналов датчиков, который используется процессорами МСР для управления полетом вертолета в одном из нескольких режимов полета, выбираемом пилотом. Процессоры МСР могут также генерировать выходной сигнал для гироскопа с коррекцией, на основании не более, чем того же набора выходных сигналов датчиков. Как будет показано ниже, автопилотный дисплей может показывать пилоту информацию по автопилотному режиму полета, выдавая пилоту выходные данные корректируемого гироскопа, на основании указанного выходного сигнала гироскопа с коррекцией. Автопилотный дисплей может быть выполнен на едином экране, хотя это и не обязательно, на который одновременно выводится информация по автопилотному режиму полета и указанные выходные данные гироскопа с коррекцией. В одном из вариантов осуществления изобретения для генерирования указанных выходных данных гироскопа с коррекцией блок датчиков включает в себя гиродатчик угловой скорости рыскания, который выдает выходные данные по угловой скорости рыскания. Процессоры МСР осуществляют интеграцию выходных данных по угловой скорости рыскания, чтобы генерировать курс по рысканию. Поскольку гиродатчик угловой скорости рыскания демонстрирует значительное смещение, особенно при использовании МЭМС-датчика угловой скорости, и единственный датчик рыскания не определяет истинную угловую скорость рыскания при развороте с креном, процессоры МСР производят периодически обновление данных курса по рысканию с целью компенсации смещения и погрешностей угловой скорости рыскания. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения блок датчиков содержит GPS, который генерирует курс GPS, а процессорное устройство периодически обновляет данные курса по рысканию на основании данных по курсу GPS. Еще в одном из возможных вариантов осуществления изобретения блок датчиков содержит магнитометр, который генерирует сигнал магнитного курса, и процессорное устройство периодически обновляет данные курса по рысканию на основании магнитного курса.

Еще в одном варианте осуществления изобретения для получения выходных данных гироскопа с коррекцией блок датчиков включает в себя трехосевой гиродатчик угловой скорости и трехосевой акселерометр, а процессорное устройство формирует данные пространственного положения вертолета, включающие курс по рысканию. Пространственное положение вертолета может определяться внутренним контуром автопилота практически мгновенно с помощью указанного набора выходных данных датчиков. В одном из вариантов осуществления изобретения пространственное положение может контролироваться или отслеживаться внутренним контуром с помощью интеграции выходных данных датчиков угловой скорости. Еще в одном варианте осуществления изобретения внутренний контур может определять пространственное положение вертолета на основе матрицы направляющих косинусов. Последнюю можно с равным успехом назвать матрицей поворота, которая характеризует одну систему координат относительно другой в плане поворота. Входные данные гиродатчика угловой скорости используются в качестве интегрируемых входных данных для определения пространственного положения вертолета. В связи с этим, все определения можно делать в терминах векторных произведений и скалярных произведений. В любом случае, поскольку определяемый курс по рысканию подвержен смещению по скорости рыскания, которое обнаруживается трехосевыми гиродатчиками угловой скорости, процессорное устройство, по меньшей мере периодически, производит коррекцию курса по рысканию с целью компенсации смещения угловой скорости рыскания и формирования выходных данных корректируемого гироскопа. Курс по рысканию может периодически обновляться либо на основе магнитного курса, либо на основе курса GPS.

В связи с вариантом исполнения внутреннего контура управления, который определяет пространственное положение вертолета, следует учитывать, что индикация показаний датчика положения по крену-тангажу или авиагоризонта может производиться с использованием только тех датчиков, которые используются автопилотом. Авиагоризонт, как правило, показывает ориентацию вертолета по крену хорошо известным способом в виде наклоняющейся линии горизонта на дисплее, а индикация тангажа на дисплее производится путем смещения линии горизонта вертикально вверх или вниз. При подъеме носа вертолета вверх линия горизонта смещается вниз, и наоборот, при опускании носа вертолета происходит поднятие линии горизонта вверх. В одном из возможных вариантов осуществления изобретения дисплей 500 может показывать авиагоризонт без индикации гироскопа с системой коррекции. Еще в одном варианте осуществления изобретения может производиться индикация как гироскопа с системой коррекции, так и авиагоризонта, при наличии достаточного пространства на дисплее. Разумеется, возможен вариант, при котором индикация авиагоризонта будет производиться на отдельном дисплее. В некоторых вариантах осуществления изобретения автопилотный дисплей может переключаться с дисплея корректируемого гироскопа на дисплей авиагоризонта. В качестве неограничивающего примера, автопилотный дисплей может автоматически переключаться на авиагоризонт, например, при обнаружении необычного пространственного положения вертолета, которое, например, может иметь место в аварийной ситуации.

Процессоры МСР могут также считывать данные датчика Холла от электромоторов приводов, которые могут использоваться для индикации текущего положения каждого привода, и командный сигнал, поступающий от автопилотного дисплейного процессора (ADP), являющегося частью автопилотного блока обработки и индикации данных (ADPU). В связи с этим, автопилотный блок обработки и индикации данных выполняет функцию внешнего контура управления, служащего для генерирования командных сигналов для внутреннего контура управления. С помощью всех этих данных, каждый процессор МСР вычисляет управляющий сигнал для электродвигателей в виде ШИМ (широтно-импульсной модуляции) и направления вращения. Каждый процессор также использует данные датчика Холла для управления подключением питания к соответствующим бесщеточным электродвигателям. Каждый процессор МСР сравнивает свой командный сигнал ШИМ и направление вращения для приводов управления по тангажу и крену с командами, генерированными остальными двумя процессорами МСР для согласования. Поскольку все процессоры используют одни и те же данные для вычисления командных сигналов электродвигателей, они должны давать идентичные выходные сигналы. Сигналы для совпадения/несовпадения с сигналами других двух процессоров посылаются в блок 200, где отключается управляющий входной сигнал любого процессора МСР в случае его несовпадения с сигналами двух остальных процессоров МСР.

Каждый привод содержит электродвигатель А и электродвигатель В. Управление каждым отдельным электродвигателем осуществляется одним процессором МСР. Таким образом, управление электродвигателями производится только процессорами МСР А и МСР В. В частности, процессор МСР А управляет электродвигателем А в приводе 60а управления по тангажу и приводе 60b управления по крену, а процессор МСР В управляет электродвигателем В в приводе 60а управления по тангажу и приводе 60b управления по крену. Процессор МСР С (третий процессор) не управляет электродвигателями, а выполняет все необходимые вычисления для генерирования командных сигналов ручки управления, как если бы управление двигателями осуществлялось с ее помощью. Например, если процессор МСР А и процессор МСР С соглашаются на управление электродвигателем тангажа, а процессор МСР В не соглашается, то процессор МСР В исключается из управления электродвигателем тангажа; при этом процессор МСР В все еще будет управлять электродвигателем крена, до тех пор пока процессор МСР А и процессор МСР С не исключат его также из управления данным электродвигателем. С другой стороны, если процессор МСР С исключен, ни один из электродвигателей приводов не будет задействован, но будут поданы предупредительные световой и звуковой сигналы, как было бы в случае с процессорами МСР, которые управляют электродвигателями.

Приводы управления выполнены таким образом, что любой из электродвигателей А или В может независимо приводить в действие привод для управления вертолетом. Выходной вал неисправного электродвигателя будет вращаться оставшимся электродвигателем. Если один из процессоров МСР А или МСР В исключается, автопилот продолжит действовать, несмотря на то, что каждый из этих процессоров МСР управляет электродвигателями. Как уже указывалось, может подаваться предупреждающий световой сигнал и краткий звуковой сигнал для уведомления пилота о неисправности автопилота.

Процессоры МСР полностью ответственны за управление, и их скорость ограничивается только естественным быстродействием системы, которое составляет около 5 дюйм/сек (12,7 см/сек). Процессорный блок или внутренний контур управления является единственной частью автопилота, которая может создавать критические или главные неисправности, по меньшей мере частично, вследствие скорости перемещения ручки управления. Соответственно, блок процессоров управления приводами (MCPU) имеет трехкратное резервирование с программным обеспечением уровня DAL А для управления работой внутреннего контура автопилота. Эти факторы значительно снижают вероятность возникновения критического отказа. Однако заявители отдают себе отчет в том, что программное обеспечение, соответствующее внешнему контуру, может быть отделено от программного оборудования внутреннего контура, таким образом, чтобы ПО внешнего контура могло бы иметь более низкий уровень DAL С. На ПО внешнего контура основана работа автопилотного дисплейного процессора (ADP) автопилотного блока обработки и индикации данных (ADPU) 28. Процессоры МСР преобразуют требуемые команды автопилота из автопилотного дисплейного процессора в управляющие сигналы приводов, которые могут приводить в действие электродвигатели приводов в определенных границах рабочих условий. В этой связи следует отметить, что программным обеспечением DAL управляют трехкратно резервированные процессоры МСР, в программное обеспечение DAL С внешнего контура управляется совсем другим процессором. В порядке дальнейшего разъяснения следует отметить, что на каждом процессоре МСР запускается один исполняемый файл. Процессоры МСР, которые можно назвать триплексными процессорами, могут работать на таком же ПО. Таким образом, законы управления автопилота для автопилотного дисплейного процессора ADP и триплексных процессоров являются разными. Автопилотный дисплейный процессор ADP определяет динамику внешнего контура и режимы работы автопилота, а триплексные процессоры МСР определяют динамику внутреннего контура. Законы управления внешнего контура относятся к навигационным функциям, в то время как законы управления внутреннего контура относятся к практически мгновенному управлению пространственным положением вертолета. Кроме того, автопилотный дисплейный процессор ADP обеспечивает графический и тестовый интерфейс пилота с автопилотом и выполняет законы управления автопилота для определения команд для приводов на основании данных датчиков и GPS. Соответственно, этот процессор взаимодействует непосредственно с GPS и трехосевыми магнитометрами, а также косвенно с трехосевыми акселерометрами и трехосевыми гиродатчиками скорости процессоров МСР, которые обеспечивают данные по рысканию, положению по крену и тангажу, положению, высоте полета, путевой скорости, позиции, высоте, путевой скорости, маршруту и курсу полета. Автопилотный дисплейный процессор ADP контролирует состояние этих датчиков, но не проверяет правильность данных. Переключатель инициированного встроенного теста IBIT также соединен с автопилотным дисплейным процессором ADP.

Процессоры МСР получают от ADP данные, которые включают в себя команды, а также данные от внешнего GPS. Эти данные могут проверяться каждым процессором МСР с целью обнаружения ошибок или сбоев. Управляющая команда представляет собой передаточное число по угловой скорости, ограниченное процессорами МСР. Процессоры МСР не позволят команде, поступающей от автопилотного дисплейного процессора ADP, привести к опасной реакции вертолета. Данные GPS используются как в процессорах МСР, так и в автопилотном дисплейном процессоре ADP. Данные GPS и магнитометров используются в процессорах МСР для устранения погрешностей ухода, относящихся к датчикам скорости каждого комплекта датчиков, и для определения крена, тангажа и курса. Данные GPS также могут проверяться на наличие ошибок.

Процессоры МСР осуществляют непрерывный контроль для обнаружения внутренних и внешних ошибок. В случае отказа ADP любой из процессоров МСР может немедленно распознать ситуацию на основании соответствия скорости обновления данных и управляющего сигнала. В ответ блок процессоров управления приводами MCPU, в одном из вариантов осуществления изобретения, заставит внутренний контур удерживать вертолет в прямом горизонтальном полете. Еще в одном варианте осуществления изобретения блок процессоров управления приводами MCPU может работать как система SAS (система автостабилизации) и осуществлять управление вертолетом по внутренним сигналам скорости. Процессоры МСР будут пытаться удерживать пространственное положение вертолета, а также задействуют световой и звуковой сигналы индикации для оповещения пилота о наличии отказа. Эмпирически доказано, что вертолет может совершать длительный полет с помощью лишь одного процессора МСР, что обеспечивает более чем достаточное время для пилота для взятия управления на себя и отключения автопилота. Возможность выявления чрезмерной чувствительности автопилота базируется на триплексных двигательных контроллерах. Триплексные процессоры осуществляют контроль датчиков и их проверку, для подтверждения того, что расчетная чувствительность находится в установленных пределах. Поступающие от ADP командные сигналы по тангажу и крену ограничиваются за счет фильтрации данных команд каждым триплексным процессором. Каждый триплексный процессор может выявить факт превышения заданного предела и инициировать безопасное отключение автопилота. Контроль команд по тангажу и крену может производиться идентично, но с различными предельными значениями. Устройства контроля являются динамическими; иными словами, предельные значения могут зависеть от частоты или скорости. Элементы управления резервированием по каждой оси могут в