МДК 01.04 Приборное оборудование воздушных судов (стр. 5 )

Плановый навигационный прибор (ПНП) показывает курс, отклонение от заданного курса, пеленг радионавигационной станции и расстояние до этой станции. ПНП представляет собой комбинированный индикатор, в котором объединены функции четырех индикаторов – курсоуказателя, радиомагнитного индикатора, индикаторов пеленга и дальности. Электронный ПНП с встроенным индикатором карты дает цветное изображение карты с индикацией истинного местоположения самолета относительно аэропортов и наземных радионавигационных средств. Индикация направления полета, вычисления поворота и желательного пути полета предоставляют возможность судить о соотношении между истинным местоположением самолета и желаемым. Это позволяет пилоту быстро и точно корректировать путь полета. Пилот может также выводить на карту данные о преобладающих погодных условиях.

Инерциальные системы. Инерциальная навигационная система и инерциальная система отсчета являются полностью автономными. Но обе системы могут использовать внешние средства навигации для коррекции местоположения. Первая из них определяет и регистрирует изменения направления и скорости с помощью гироскопов и акселерометров. С момента взлета самолета датчики реагируют на его движения, и их сигналы преобразуются в информацию о местоположении. Во второй вместо механических гироскопов используются кольцевые лазерные. Кольцевой лазерный гироскоп представляет собой треугольный кольцевой лазерный резонатор с лазерным лучом, разделенным на два луча, которые распространяются по замкнутой траектории в противоположных направлениях. Угловое смещение приводит к возникновению разности их частот, которая измеряется и регистрируется. (Система реагирует на изменения ускорения силы тяжести и на вращение Земли.) Навигационные данные поступают на ПНП, а данные положения в пространстве – на командный авиагоризонт. Кроме того, данные передаются на систему FMS.

Система обработки и индикации пилотажных данных (FMS). Система FMS обеспечивает непрерывное представление траектории полета. Она вычисляет воздушные скорости, высоту, точки подъема и снижения, соответствующие наиболее экономному потреблению топлива. При этом система использует планы полета, хранящиеся в ее памяти, но позволяет также пилоту изменять их и вводить новые посредством компьютерного дисплея (FMC/CDU). Система FMS вырабатывает и выводит на дисплей летные, навигационные и режимные данные; она выдает также команды для автопилота и командного пилотажного прибора. В дополнение ко всему она обеспечивает непрерывную автоматическую навигацию с момента взлета до момента приземления. Данные системы FMS представляются на ПНП, командном авиагоризонте и компьютерном дисплее FMC/CDU.

Существует сигнализационная система предупреждения воздушных столкновений (TCAS) – это бортовая система, выдающая экипажу информацию о необходимых маневрах. Система TCAS информирует экипаж о других самолетах, появляющихся поблизости. Затем она выдает сообщение предупредительного приоритета с указанием маневров, необходимых для того, чтобы избежать столкновения.

Глобальная система местоопределения (GPS) – военная спутниковая система навигации, рабочая зона которой охватывает весь земной шар, – теперь доступна и гражданским пользователям. К концу тысячелетия системы «Лоран», «Омега», VOR/DME и VORTAC были практически полностью вытеснены спутниковыми системами.

Монитор состояния (статуса) полета (FSM) – усовершенствованная комбинация существующих систем уведомления и предупреждения – помогает экипажу в нештатных летных ситуациях и при отказах систем. Монитор FSM собирает данные всех бортовых систем и выдает экипажу текстовые предписания для выполнения в аварийных ситуациях. Кроме того, он контролирует и оценивает эффективность принятых мер коррекции.

Назначение ПНК следует рассматривать на основе назначения и способов применения ЛА, обеспечиваемого данным комплексом. Компактным изображением способов применения и этапов полета ЛА является график, форма которого представлена на рис.1. Отдельные этапы полета изображены здесь пунктирными, сплошными и волнистыми линиями. Если этап обозначен только пунктирной линией, то это означает, что на данном этапе осуществляется только ручное управление по визуальной информации.

Сплошная линия означает автоматическое управление, а волнистая – полуавтоматическое управление летательным аппаратом. Наличие двух или всех трех указанных видов линии на каком-либо этапе означает, что на этом этапе возможен любой из двух или всех трех видов управления. Линия, проходящая посредине, соответствует основному виду управления на данном этапе. Так, если посредине проходит сплошная линия, как на этапах 3—16, 3—4, 3—22, 22—23 и др., то основным является автоматическое управление. Если посредине проведена пунктирная линия, как на этапах 1—2, 2—3, 23—24 и др., то основным на данном этапе является ручное управление. Назначение автоматизированного ПНК в основном характеризуется совокупностью этапов, отмеченных сплошными и волнистыми линиями. Однако эта характеристика не является полной. Помимо обработки информации и непрерывного управления, большое значение имеют разовые дискретные команды, вырабатываемые самим ПНК или экипажем. На каждом этапе полета можно указать несколько (иногда свыше десяти) таких команд. Это команды управления отдельными агрегатами и подсистемами самолета (примеры: выпуск и уборка шасси, выпуск и уборка закрылков, выпуск парашюта и т. д.), а также команды управления подсистемами самого ПНК (например, включение режимов «пробивание облачности», «посадка», приведения к горизонту и т. п.). Эти команды также можно отобразить на графике типа (рис.1) в виде точек. При этом если команда целиком формируется летчиком, точка располагается на пунктирной линии ручного управления. Если при формировании команды экипажу помогает сигнализатор, блок речевых команд («автомат подсказки»), то точка наносится на волнистой линии полуавтоматического управления. Если команда вырабатывается автоматически, то соответствующая точка размещается на сплошной линии автоматического управления.

График типа рисунке1 с нанесенными точками разовых команд дает некоторое представление о назначении ПНК и уровне автоматизации процессов применения летательного аппарата. Этот график может быть дополнен графиками технического обслуживания летательного аппарата и ПНК на земле. Однако представление о назначении и требованиях, предъявляемых к ПНК, не может быть сколько-либо полным без количественных характеристик этих требований. Однако прежде чем переходить к рассмотрению количественных характеристик, упомянем о составе и порядке функционирования подсистем ПНК. Под подсистемами ПНК здесь понимаются как подсистемы, непосредственно входящие в комплект ПНК, так и другие системы, органически связанные с ПНК. Обычно каждый этап или режим полета обеспечивается определенной совокупностью подсистем.

Рис.1. График различных этапов полета летательного аппарата

Современные ЛА, обладающие высокой энерговооруженностью, скоростью, высотой полета, способностью на отдельных режимах развивать недопустимые перегрузки, должны подчиняться многочисленным ограничениям. Наиболее полной и естественной формой выражения ограничений является назначение допустимых областей в пространстве (пространствах) состояний. Пространство состояний широко используется во всем последующем изложении для описания, анализа и синтеза ПНК. Здесь достаточно упомянуть об этом понятии.

Пространство состояний летательного аппарата представляет собой математическое абстрактное пространство, координатами которого служат параметры режима полета. Каждой точке в пространстве состояний соответствует определенное состояние ЛА, а движению этой точки — процессы изменения состояния ЛА. Пространство состояний ЛА в общем случае является многомерным.

Однако для простоты изображения и запоминания ограничений чаще всего рассматриваются двумерные (плоскости) или, реже, трехмерные сечения пространства состояний. Этих сечений может быть несколько, так что ограничение представляется набором сечений области ограничений.

Рис.2. Пространство состояний ЛА

Ограничения по скорости V и высоте Н представляются сечениями плоскостями Н, V (Н, М (рис. 2) или Н, q, где М -число Маха, q — скоростной напор. Участки границы этой области ограничений определяются различными физическими и конструктивными факторами (например, прочностью тех или иных частей конструкции, кинетическим нагревом, флаттером, сваливанием, помпажем двигателя и т. д.). Данное сечение области ограничений может меняться в зависимости от угла стреловидности крыла, варианта загрузки летательного аппарата и др.

Рис.3. Ограничения по перегрузке

Ограничения по перегрузке могут быть представлены сечениями: перегрузка вдоль нормальной оси пу — скорость V (рис. 3). Параметрами этих сечений также могут являться угол стреловидности крыла, вариант подвески и др.

С одной стороны, по условиям безопасности, ограничения не должны нарушаться. С другой стороны, разрешенная область пространства состояний часто определяет боевые возможности летательного аппарата. От того, насколько полно используется эта область в процессе боевого маневрирования и применения, нередко зависит боевая эффективность ЛА. Поэтому необходима возможность подхода вплотную к границам разрешенной области. Это требует инструментального обеспечения и автоматизации.

Бортовое оборудование ЛА прежних поколений содержало автономные (независимые) указатели и сигнализаторы координат пространства состояний. В таких неавтоматизированных ПНК (рис. 1) функции логической и вычислительной обработки информации по обеспечению ограничений возлагались на летчика. Память летчика перегружалась информацией о поверхностях ограничений, а само выдерживание ограничений не могло быть точным. Для современных ЛА это становится неприемлемым.