лётчик

Рис. 1. Структурная схема одноконтурной одноканальной замкнутой системы «летательный аппарат — лётчик».

лётчик — лицо, владеющее искусством управления летательным аппаратом (самолётом, вертолётом, планёром и т. д.). Л. гражданской авиации и Л., управляющих воздухоплавательными аппаратами, принято называть пилотами. См. Экипаж.

При исследовании движения летательного аппарата Л. выступает как звено контура управления. В системе «летательный аппарат — лётчик» Л. рассматривают в двух аспектах: как реального исполнителя для осуществления управления в полёте (и при работе на пилотажных стендах) и как источник информации при формировании математических моделей для описания ручного управления летательным аппаратом. Математические модели поведения Л. формируют обычно в терминах и параметрах теории регулирования. Эти модели используются в расчётных исследованиях при анализе устойчивости замкнутой системы «летательный аппарат — лётчик» и для качественной оценки точности пилотирования, что позволяет выделить основные параметры летательного аппарата и его системы управления, определяющие возможность решения поставленной перед Л. задачи и методически правильно построить экспериментальные исследования на пилотажных стендах и в полёте. На практика наибольшее распространение получила математическая модель поведения Л., разработанная американским учёным Д. Т. Мак-Руэром (McRuer) в конце 50-х гг. В упрощённой форме она представляется в виде передаточной функции

W_л = K_лexp(-pτ)(T_лp + 1)/T_Ip + 1),

где K_л — коэффициент усиления Л., T_л — постоянная времени вводимого Л. опережения, T_I — постоянная времени звена, описывающего возможности Л. фильтровать входной сигнал, τ — время реакции Л., определяемое временем восприятия им информации, её обработки и принятия решения и характерным временем нервно-мускульной реакции. Значение τ зависит от мобилизованности Л., объёма перерабатываемой информации (числа альтернатив), характера задачи и типа ответных действий. Время простейшей реакции на ожидаемый одиночный так называемый релейный сигнал составляет 0,2—0,3 с (из них 0,1—0,2 с — передача и обработка информации и около 0,1 с — время мускульной реакции).

В более сложных ситуациях, когда от Л. требуется квалифицировать явление, принять ответственное решение для выполнения нестандартных действий, что требует привлечения логического мышления, значение τ резко увеличивается и может составлять несколько секунд, а в отдельных случаях — десятки секунд и минуты.

Параметры K_л, T_л и T_I Л. зависят от индивидуальности Л., типа летательного аппарата и конкретной задачи пилотирования. Экспериментально установлено, что параметры передаточной функции могут быть выбраны из условий обеспечения устойчивости замкнутой системы «летательный аппарат — лётчик» и высокого качества процесса управления. Для одноконтурной одноканальной системы «летательный аппарат — лётчик» (рис. 1) с единичной обратной связью условия устойчивости и качества управления формируются в виде требований к частотной характеристике разомкнутой системы «летательный аппарат — лётчик» (рис. 2): ω_ср — частота среза логарифмической амплитудной характеристики (ЛАХ) должна, по крайней мере, вдвое превышать частоту входного сигнала; в районе частоты среза наклон ЛАХ должен составлять не менее 20 дБ/дек; запас по фазе должен быть не менее ∆φ = 40—60°, запас по амплитуде — не менее ∆L = 10—12 дБ; кроме того, должны выполняться и другие требования.

На стадии расчётного анализа конкретной задачи динамики полёта с использованием модели Л. могут быть не только определены настраиваемые параметры системы управления летательным аппаратом, но и качественно предсказана оценка лётчика. Для этой цели используются две группы экспериментально определяемых зависимостей оценок летательных аппаратов лётчиком: 1) от параметров передаточной функции Л. (характеризуют напряжённость и степень трудности задачи пилотирования); 2) от параметров частотной характеристики разомкнутой системы «летательный аппарат — лётчик» (характеризуют устойчивость системы и качество управления).

Описанная простейшая модель Л. применима к задачам пилотирования, выполняемым на уровне рефлекторных реакций и не требующим принятия сложных логических решений.

Г. И. Загайнов, А. З. Тарасов.

Рис. 2. Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутой системы «летательный аппарат — летчик».