Управление пилотируемыми ЛА в атмосфере (стр. 4 )

Условием устойчивости колебательной составляющей бокового возмущенного движения свободного самолета является:

Для всех режимов:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
А1	4	9	16	2,2	9,5	2,7	5	5,17	1,3	2,32
А2	9,7	41	99	5,4	57,7	8	23,4	27,7	4,57	10
АЗ	18,3	187	686	6,4	282	14,7	66	82	3,6	14
А4	0,63	2	7	0,3	3,7	0,21	1	1,17	0,07	0,2
R	366	35300		37	74765	107	3355	5004	8,5	128

Боковое возмущенное движение свободного самолета устойчиво на всех режимах.

Анализ параметров управляемости в боковом движении самолета

Оценку характеристик боковой управляемости следует проводить используя диаграмму  Вышнеграцкого. Область удовлетворительных характеристик управляемости на этой диаграмме является заштрихованная область с параметрами  ?>0,4 и ?*?1,2.

Для горизонтальных режимов полета управляемость ЛА допускается оценивать по показателям боковой управляемости изолированных движений рыскание-скольжение и крена.

Математическим критерием допустимости анализа ЛА как объекта управления в боковом движении на основании анализа изолированных движений рыскание-скольжение и крена является выполнение следующего условия:

где 

Для всех режимов получим:

На всех режимах полета математический критерий допустимости анализа ЛА в изолированных движениях выполняется.

В этом случае характеристики боковой управляемости оцениваем по области удовлетворительной управляемости, построенной в плоскостях параметров и .

Полученные значения указаны в таблице:

  Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что все точки попали в удовлетворительную область, но в на некоторых режимах собственная недемпфированная частота колебательной составляющей бокового движения «свободного» ЛА меньше, чем ? < 1,75+2,25 рад/с.

Поэтому  нужна последующая параметрическая оптимизация.

2.2 Расчет передаточных чисел автомата стабилизации бокового движения

Система ЛА-АС автоматического управления и стабилизации бокового движения состоит из двух каналов: канала руля направления (иногда называют каналом курса) и канала элеронов (который иногда называют каналом крена).

Сервоприводы каналов руля направления и элеронов могут иметь жесткие, скоростные или изодромные обратные связи, при этом не одинаковы для обоих каналов. Однако, классификация автопилотов стабилизации бокового движения связаны не с типом обратной связи, а с характером автоматического управления самолетом по курсу. Если позиционный сигнал курса поступает только в канал руля направления, то автопилот называется автопилотом прямой схемы. Если позиционный сигнал курса поступает только в канал элеронов, то автопилот называется автопилотом перекрестно схемы и если сигнал курса поступает и в канал руля направления, и в канал элеронов, то автопилот называется автопилотом смешанной схемы.

Наиболее распространенные – автопилоты перекрестной схемы.

2.2.1. Расчет параметров руля направления

Т. к. на предыдущем этапе расчета было получено, что на некоторых режимах полета собственная недемпфированная частота меньше желательного значения, следовательно необходимо включить в контур управления ЛА статический автомат бокового управления (АБУ), выступающий в роли канала руля направления.

Принимая во внимание, что наименьшие значения частоты соответствуют режимам горизонтального полета или близким к ним, неравенство ? < 1,75+2,25 рад/с можно записать как

Следовательно, при расчете параметров АБУ допустимо пользоваться изолированным движением «рыскание-скольжение».

Закон управления АБУ имеет вид:

где ? – передаточное число по сигналу боковой перегрузки,

- передаточное число демпфера рыскания,

- постоянная времени фильтра.

Уравнения движения системы «ЛА-АБУ»:

При могут быть представлены как:

где 

Полагая  , получают, что

Для всех режимов полета получаем:

Вводим АБУ на режимах, где ? ? 50, т. е. на реж. 1, 2, 3 и 4, на остальных летчик справится сам.

Параметры АБУ:

где

Для всех режимов:

Расчет передаточных чисел канала элеронов

Как показал опыт эксплуатации самолетов за время установления заданного угла крена движение самолета в углах курса (рыскания) и скольжения не успевает существенно развиться. Это явление позволяет при расчете передаточных чисел канала элеронов за исключением перекрестного передаточного числа существенно упростить систему уравнений движения самолета, а именно, отбросить уравнение моментов по углу рыскания и уравнение боковых сил, а в уравнении моментов крена положить угол скольжения равным 0. Тогда уравнение движения сводится к следующему уравнению (к изолированному движению крена):

Возможно два варианта построения канала элеронов: в первом случае в качестве канала элеронов выступает астатический автопилот крена (стабилизация только крена, без курса) и статический автопилот крена, работающий в составе автопилота курса перекрестной схемы.

2.2.3. Автопилот крена с астатическим законом

Астатический закон управления имеет вид:

Расчету подлежат передаточные числа Передаточная функция замкнутого контура управления записывается следующим образом:

В качестве передаточной функции эталонной системы примем

где   Полагая , получим