непосредственное управление подъёмной и боковой силами

непосредственное управление подъёмной и боковой силами
Формы продольного (а) и бокового (б) движений самолёта (соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях) при использовании НУПБС.

Рис. 1. Формы продольного и бокового движений самолёта при использовании НУПБС.

непосре́дственное управле́ние подъёмной и боково́й си́лами (НУПБС) — создание подъёмной и боковой сил (см. Аэродинамические силы и моменты) за счёт дополнительных органов управления (интерцептор, киль и др.) без изменения угла атаки α и угла скольжения β или изменение ориентации летательного аппарата без изменения аэродинамических нагрузок (перегрузки n). Например, для изменения скорости V обычного (без системы НУПБС) самолёта без изменения высоты H полёта необходимо изменить угол атаки, изменение курса Ψ летательного аппарата без изменения угла крена γ вызывает его скольжение. НУПБС наряду с традиционными формами движения (см. формы I и II в таблице), обеспечиваемыми созданием управляющих моментов по тангажу, крену и рысканию и регулированием тяги двигателей, позволяет реализовать раздельное (независимое) управление тремя группами фазовых координат (см. формы III—V в таблице и на рис. 1):

угловыми координатами, определяющими ориентацию летательного аппарата относительно земли (углы тангажа Θ и крена, курс) при фиксированных углах ориентации летательного аппарата относительно вектора скорости (углы α и β);

линейными координатами (высота и боковое смещение z) при фиксированных значениях Θ, γ и Ψ;

угловыми координатами Θ, γ и Ψ при заданных законах изменения линейных координат (например, H = const) и неизменном значении перегрузок.

Использование НУПБС расширяет возможности применения летательного аппарата, повышает его эффективность. Две формы движения — III и IV — придают летательному аппарату новые динамические свойства при стабилизации угловых и линейных координат, приближая их к интегрирующему звену (см. Передаточная функция) по регулируемому параметру. За счёт этого существенно упрощается ручное управление летательным аппаратом, повышается точность стабилизации и управления угловыми и линейными координатами. Эти формы движения могут быть полезными лётчику при дозаправке в воздухе, полёте строем, заходе на посадку и при посадке, для точной стабилизации угла тангажа и курса, компенсации сноса самолёта боковым ветром, а также в ряде других более сложных задач, требующих точного управления комбинациями линейных и угловых координат. При построении систем автоматического управления летательного аппарата введение НУПБС в III и IV формах движения облегчает построение контура стабилизации полёта, упрощает решение задачи обеспечения устойчивости замкнутой системы «лётчик — самолёт» (см. Лётчик).

V форма движения обеспечивает изменение угловой ориентации летательного аппарата при неизменной траектории движения. Это свойство летательного аппарата с НУПБС может быть полезным, в частности при решении некоторых задач управления при полётах на малых высотах и во всех случаях, когда при обычном управлении движением летательным аппаратом по траектории возникает нежелательное изменение его угловой ориентации. Прямой эффект от V формы — расширение зон обзора.

Примерами НУПБС являются использование поворотных крыльев на некоторых ракетах, управление общим шагом несущего винта вертолёта.

В качестве органов НУПБС на самолётах для создания подъёмной силы могут использоваться элементы механизации крыла (в первую очередь его задней кромки) совместно с задним или передним горизонтальным оперением (рис. 2, а), а для создания боковой силы — руль направления вместе со специально устанавливаемыми рулевыми поверхностями на передней или центральной части фюзеляжа (рис. 2, б). Для целей НУПБС возможно использование и других способов (совместное и дифференциальное отклонение секций тормозных щитков, интерцепторов, горизонтального оперения и т. д.).

Как правило, органы, используемые для НУПБС, создают при своём отклонении не только аэродинамическую силу (подъёмную или боковую), но и моменты (моменты тангажа, крена и рыскания). Целесообразно с помощью основных органов управления самолёта, создающих моменты тангажа, крена и рыскания, обеспечить возможность в режимах НУПБС полной или частичной компенсации моментов от органов НУПБС.

В системе автоматического управления реализация раздельных форм движения по фазовым координатам может быть обеспечена двумя способами: введением жёсткой стабилизации соответствующей группы фазовых координат за счёт глубоких отрицательных обратных связей по этим параметрам движения (например, управление малыми перемещениями по высоте и боковому отклонению можно обеспечить за счёт НУПБС при наличии жёсткой стабилизации курса и углов тангажа и крена — рис. 3, а); организацией на входе в исполнительную часть системы управления функциональных перекрёстных связей между каналами управления, а также обратных перекрёстных связей по параметрам движения данной формы для компенсации аэродинамических взаимовлияний каналов управления и фазовых координат (рис. 3, б). При использовании таких принципов управления с органами НУПБС летательного аппарата в управляемом движении описывается более простыми передаточными функциями, что позволяет упростить некоторые подсистемы системы автоматического управления и, следовательно, повысить их надёжность.

Необходимость использования той или иной формы движения определяется конкретной задачей пилотирования. При изменении этапа полёта и задачи пилотирования производится переключение системы управления с одной формы на другую. Поскольку число возможных форм движения велико, в кабине могут дополнительно устанавливаться специальные рычаги управления.

Требования к эффективности органов НУПБС (см. Эффективность органов управления) зависят от конкретной задачи пилотирования. Так, в задачах типа дозаправки, требующих прецизионного управления при отсутствии жёстких ограничений по времени, необходимые для управления перегрузки не превышают nу ≈ 0,1. В других задачах точного управления, в особенности при дефиците времени, требуемые перегрузки существенно повышаются (до nу ≈ 1).

При использовании НУПБС в широком диапазоне режимов полёта необходимы высокая степень автоматизации и применение цифровой вычислительной техники. Организация НУБПС на летательном аппарате оказывает влияние на его облик и может привести к некоторому ухудшению его лётных данных (за счёт увеличения массы конструкции, повышения аэродинамического сопротивления). Это следует учитывать при общей оценке эффективности летательного аппарата.

Исследования НУПБС в СССР и за рубежом начались в конце 60-х гг. Первый практический опыт применения НУПБС (1970) — на самолёте Локхид L-1011 (США) для режима посадки; осуществлялось непосредственное управление подъёмной силой с целью повышения быстродействия по перегрузке в канале управления продольным движением. Исследования по применению НУПБС на манёвренных самолётах проводились в США и ФРГ в 70-х гг. В США были созданы летающие лаборатории по экспериментальной оценке эффективности НУПБС в воздушном бою и при атаке различных целей на базе самолётов Дженерал дайнемикс F-16, Воут F-8 и др. В начале 80-х гг. по программе AFTI (программа исследований по созданию усовершенствованного истребителя) в США был создан и прошёл лётные испытания экспериментальный вариант самолёта AFTI/F-16 с системой НУПБС и цифровой системой управления. В СССР НУПБС было реализовано на летающих лабораториях, созданных на базе самолётов Су-9 и МиГ-23.

По сведениям зарубежной печати авиационные фирмы США и некоторых западноевропейских стран предусматривают применение НУПБС на перспективных военных самолётах (истребителях и истребителях-бомбардировщиках) 1990—2000-х гг.

Л. И. Загайнов.

Таблица. Формы движения, осуществляемые без использования и с использованием систем непосредственного управления подъёмной и боковой силами.

Форма движенияПродольное движениеБоковое движение
Задача управленияХарактерные параметры*Задача управленияХарактерные параметры*
IУправление скоростьюV≠const
nx≠const
α = const
Управление креномγ≠const
β≠const
IIУправление тангажомΘ≠const
α≠const
ny≠const
V≠const
Управление (балансировка) скольжениемβ≠const
Ψ≠const
nz≠const
γ = const
IIIУправление изолированным тангажомΘ≠const
α = const
ny≠const
V = const
Управление курсомΨ≠const
β = const
γ = const
nz = const
IVУправление вертикальным перемещениемny≠const
α≠const
Θ = const
V = const
Управление боковым перемещениемnz≠const
β≠const
Ψ = const
γ = const
VУправление поворотом фюзеляжаΘ≠const
α≠const
ny = const
V = const
Управление поворотом фюзеляжаΨ = const
β = const
nz = const
γ = const
* Кроме управляемого параметра (указан первым) приведены параметры, которые необходимо изменить или сохранить постоянными при решении поставленной задачи.

Органы непосредственного управления подъёмной (а) и боковой (б) силами:1 — элевон; элемент механизации крыла;2 — стабилизатор (или дестабилизатор 3);4 — руль направления;5 — рулевая поверхность на центральной (или на передней — 6) части фюзеляжа;● — центр масс;ΔY1 и ΔY2 — приращения подъёмной силы, вызванные отклонениями элевонов (или элементов механизации крыла) и стабилизатора (дестабилизатора);ΔYΣ = ΔY1 + ΔY2 — суммарное приращение подъемной силы;ΔZ1 и ΔZ2 — приращения боковой силы, вызванные отклонениями руля направления и рулевой поверхности;ΔZΣ = ΔZ1 + ΔZ2 — суммарное приращение боковой силы;G — вес летательного аппарата.

Рис. 2. Органы непосредственного управления подъёмной и боковой силами.

Структурные схемы систем управления ЛА с НУПБС с жёсткой стабилизацией фазовых координат (а) и с перекрёстными связями (б):Ψзад, Θзад и γзад — заданные по условиям полёта курс, углы тангажа и крена,а ΔΨ, ΔΘи Δγ — отклонения текущих значений от заданных,Hком и zком — команды, задающие изменения H и z;δэ, δн, δz и Ψст — соответственно углы отклонения элевонов, руля направления, рулевой поверхности и стабилизатора (дестабилизатора);ωx, ωy — угловые скорости крена и рыскания.

Рис. 3. Структурные схемы систем управления ЛА с НУПБС.


Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. . 1998.

Поможем написать курсовую

Полезное


Смотреть что такое "непосредственное управление подъёмной и боковой силами" в других словарях:

  • Непосредственное управление подъёмной и боковой силами — (НУПБС) создание подъёмной и боковой сил (см. Аэродинамические силы и моменты) за счёт дополнительных органов управления (интерцептор, киль и др.) без изменения угла атаки ( ) и угла скольжения ()) или изменение ориентации летательного аппарата… …   Энциклопедия техники

  • непосредственное управление подъёмной и боковой силами — Рис. 1. Формы продольного и бокового движений самолёта при использовании НУПБС. непосредственное управление подъёмной и боковой силами (НУПБС) — создание подъёмной и боковой сил (см. Аэродинамические силы и моменты) за счёт дополнительных… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Динамика полёта — раздел аэромеханики, изучающий динамические свойства и движение летательного аппарата различного назначения. В Д. п. исследуется движение летательного аппарата как в целом по траектории (траекторное движение), так и движение относительно его… …   Энциклопедия техники

  • Система улучшения устойчивости и управляемости — (СУУ) самолёта комплекс технических устройств для улучшения устойчивости и управляемости статически устойчивого самолёта (см. Статическая устойчивость) с бустерным управлением. В состав СУУ обычно входят: автомат регулировки (АРУ) по режимам… …   Энциклопедия техники

  • система улучшения устойчивости и управляемости — (СУУ) самолёта — комплекс технических устройств для улучшения устойчивости и управляемости статически устойчивого самолёта (см. Статическая устойчивость) с бустерным управлением. В состав СУУ обычно входят: автомат регулировки (АРУ) по… …   Энциклопедия «Авиация»

  • динамика полёта — динамика полёта — раздел аэромеханики, изучающий динамические свойства и движение летательного аппарата различного назначения. В Д. п. исследуется движение летательного аппарата как в целом по траектории (траекторное движение), так и… …   Энциклопедия «Авиация»

  • система улучшения устойчивости и управляемости — (СУУ) самолёта — комплекс технических устройств для улучшения устойчивости и управляемости статически устойчивого самолёта (см. Статическая устойчивость) с бустерным управлением. В состав СУУ обычно входят: автомат регулировки (АРУ) по… …   Энциклопедия «Авиация»

  • динамика полёта — динамика полёта — раздел аэромеханики, изучающий динамические свойства и движение летательного аппарата различного назначения. В Д. п. исследуется движение летательного аппарата как в целом по траектории (траекторное движение), так и… …   Энциклопедия «Авиация»


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»