Sistem electric de telecomandă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 13 februarie 2018; verificările necesită 18 modificări .

Sistem de control Fly-by-wire (EDSU, ing.  Fly-by-wire ) - un sistem de control al aeronavei care asigură transmiterea semnalelor de control de la comenzile din cabina de pilotaj (de exemplu, de la stick-ul de control al aeronavei , pedalele cârmei ) la actuatoarele suprafetelor aerodinamice (came si mecanizarea decolare si aterizare a aripii ) sub forma de semnale electrice .

Există două tipuri de EDSU:

Sub rezerva mecanică se înțelege posibilitatea trecerii la control prin cablare mecanică în cazul unei defecțiuni a EDSU. (De exemplu, pe aeronavele Boeing ). În aeronavele Airbus (cu excepția A-350), doar controlul cârmei și al stabilizatorului reglabil este rezervat mecanic, ceea ce, cu pregătirea adecvată a echipajului, este suficient pentru a finaliza zborul. Începând cu 2022, niciuna dintre cele peste 10.000 de aeronave Airbus din istoria lor nu a necesitat redundanță mecanică.

Un exemplu de EDSU cu responsabilitate deplină este un EDSU de aeronave Yak-130 , Sukhoi Superjet-100 și Airbus A-350 , un EDSU cu rezervă mecanică - pe aeronavele Tu-160 , Tu-204 , An-148 , Boeing 777 .

Istorie

Din punct de vedere istoric, apariția EDSU a fost asociată cu o creștere a performanței de zbor a aeronavelor și cu problemele tehnice asociate cu această creștere.

Multă vreme, sistemul de control al aeronavei a fost pur mecanic. Eforturile de la volan și pedale au fost transmise cârmelor prin intermediul cablurilor așezate pe scripete din interiorul structurii celulei aeronavei, în timp ce mașinile de direcție cu pilot automat au fost conectate în paralel cu cablurile de comandă. Pe viitor, cablarea cablurilor a fost înlocuită cu tije tubulare, deoarece rezistă la forțe mari și este mai puțin predispus la deformare. Odată cu creșterea altitudinilor și vitezei, amplificatoarele hidraulice au părut să-l ajute pe pilot, deoarece pur și simplu nu era suficientă putere umană pentru a conduce mecanismele aeronavei. În viitor, creșterea caracteristicilor de performanță a aeronavei a necesitat instalarea de amplificatoare hidraulice ireversibile, care au preluat complet sarcinile de la cârme, iar pentru a simula eforturile familiare pilotului, a fost necesar să se instaleze un sistem complex de imitație pe aeronavă. - încărcătoare cu arc și mecanisme cu efect de tăiere, iar amplificatoarele de putere erau deja controlate printr-un sistem diferențial - tijele tubulare de la volan / pedale nu transmiteau mișcările direct, ci prin balansoare cu două brațe (diferențial). Un braț al unui astfel de balansoar a fost conectat la control de la pilot, iar cel de-al doilea braț a fost conectat la mașina de direcție (unitatea) pilotului automat, iar mișcarea rezultată a venit la amplificatorul de putere și, în consecință, la suprafața de control a aeronave. Un astfel de control cu ​​corecție constantă de la automatizare a fost cauzat de necesitatea unei automatizări extinse a procesului de pilotare.

Astfel de soluții tehnice în anii 60-70 ai secolului al XX-lea erau destul de răspândite. Cu toate acestea, un astfel de sistem de control, cu multe calități pozitive, a avut și o mulțime de dezavantaje, în special, era complex, greoi și greu. Ar fi mult mai promițător să se abandoneze tijele mecanice și o parte din unitățile electrice și hidraulice intermediare, înlocuind aceasta cu cabluri electrice. Cu toate acestea, o astfel de înlocuire a fost împiedicată de faptul că electronicele disponibile atunci nu erau suficient de fiabile.

Și numai odată cu dezvoltarea electronicii radio, canalele de telecomandă electrică au început să fie introduse treptat. În aviația sovietică, pe un bombardier în serie Tu-22M (1971), pentru prima dată în practica internă, a fost folosit un canal de rulare fly-by-wire - un sistem de control de la distanță cu patru canale pentru spoilere DUI-2M. Deoarece predecesorul Tu-22 folosea cablaje mecanice cu amplificatoare hidraulice, aeronava a avut un număr mare de probleme asociate cu stabilitatea și controlabilitatea și, din cauza încălzirii tijelor în timpul zborului supersonic, a avut loc mișcarea spontană a volanului, uneori. atingând valori exorbitante. Instalarea unui sistem fly-by-wire cu spoilere a rezolvat complet această problemă, a făcut ușoară automatizarea controlului ruliului și a eliberat structural spatele aripii pentru flapsuri de înaltă performanță.

Sistemul DUI-2M este construit pe principiul: semnalul unghiului volanului este preluat de un bloc de transformatoare sinuso-cosinus SKT, după care defazarea față de fazarea de referință a rețelei de 36 volți 400 herți este convertită într-o proporțională. semnal bipolar DC plus sau minus 25 volți, unde tensiunea zero corespunde poziției zero a volanului. Tensiunea DC relativă la punctul de referință este amplificată de amplificatoare DC integrate și apoi alimentată la amplificatoare de putere pe tranzistoare bipolare puternice care controlează unitățile de direcție electro-hidraulice cu patru canale RA-57. Unitățile sunt mecanisme de comandă intermediare pentru servodirecția actuatoare hidraulice RP-64. Sistemul este realizat cu o redundanță electronică de patru ori și un canal de rezervă automat suplimentar pentru rularea în canalul de pas (o unitate de direcție separată pe stabilizator în modul „foarfece”). Din punct de vedere tehnic, sistemul constă din 4 unități de amplificare-comutație (unități de casete ușor demontabile cu cablaj imprimat pe două fețe ale microansamblurilor), o unitate de control integrată, un senzor pe volan, un buton de control al frânei (spoilerele de pe Tu-22M sunt simultan aer). frâne), două mecanisme de direcție și o telecomandă (comutare) canale ale mecanismelor de direcție.

La dezvoltarea aeronavei extrem de manevrabile Su-27 (1981), s-a decis ca aeronava să fie instabilă static la viteze subsonice. În timpul cercetărilor pe această temă, s-a dovedit că sistemul clasic de control diferențial cu control de la pilot și corectare de la tunurile autopropulsate nu are viteza și precizia corespunzătoare, așa că pentru Su-27 au dezvoltat un canal de distanță electric în pitch - sistemul SDU-10. Sistemul, pe lângă controlul de la distanță al stabilizatorului, rezolvă problemele de stabilitate și controlabilitate de-a lungul tuturor celor trei axe. În canalul de pitch, este făcut cu 4 canale, îndreptare și rostogolire - trei canale.

Purtătorul de rachete strategice Tu-160 (primul zbor în 1981) este echipat cu un sistem de control automat la bord complet la distanță (prin toate canalele de control) cu redundanță cvadruplă.

Prima aeronavă americană în serie cu un EDSU analog a fost A-5 Vigilent (dată în funcțiune în 1961).

Ceva mai târziu, EDSU a apărut pe aeronavele de pasageri (pentru prima dată - pe Airbus A320 și Tu-204 ). Majoritatea aeronavelor moderne de pasageri și militare sunt echipate cu o telecomandă completă, prin toate canalele, sistem de control, iar acum digital este folosit în locul procesării semnalului analogic.

Cum funcționează

Spre deosebire de sistemele de comandă mecanică și booster , în care efectele de la comenzile din cockpit la suprafețele de control ( elerone , lift , etc.) sau acționările de putere sunt transmise prin cabluri mecanice, inclusiv tije , balansoare , cabluri , scripete etc. etc. ., în EDSU aceste efecte sunt transmise folosind semnale electrice .

Mișcările mecanice ale pârghiilor de comandă din carlingă sunt convertite de senzorii instalați pe acestea în semnale electrice analogice sau digitale, care sunt alimentate prin cablurile electrice către computerul(ele) sistemului de control. În același timp, semnalele de la senzori de viteză unghiulară , suprasarcină , unghiuri de atac și alunecare , un computer cu sistem de semnal aerian și o serie de alte dispozitive sunt, de asemenea, primite acolo. Calculatorul EDSU, în conformitate cu algoritmii de control încorporați în acesta, convertește aceste semnale în semnale electrice de control ale unităților comenzilor. În același timp, îndeplinește și funcțiile de limitator pentru limitarea modurilor de zbor : nu permite depășirea limitelor stabilite pentru suprasarcină, unghi de atac și alți parametri. Astfel, probabilitatea ca aeronava să cadă în moduri de zbor nedorite este redusă semnificativ: stagnare , rotire etc.

Pentru majoritatea celor mai importante sisteme de aeronave, factorii cheie în asigurarea siguranței zborului sunt fiabilitatea funcționării acestora. Acest lucru este cel mai direct legat de EDSU. La bordul aeronavei există mai multe (de obicei patru sau mai multe) canale de control paralele cu computere, cu senzori, traductoare și cablaje electrice proprii. Sistemul de control compară semnalele canalului între ele în mai multe puncte cheie și este capabil să „ignore opinia” calculatorului, care oferă date incorecte, definite ca depășirea pragului de eroare permis (un astfel de control, bazat pe o analiză comparativă a canalului). semnale, se numește „cvorum”, iar schema de analiză comparativă - „element de cvorum”). Pe lângă controlul semnalelor canalului de control, se folosește adesea controlul suplimentar pe mai multe niveluri al semnalelor pentru conformitatea cu parametrii, până la verificarea calității sursei de alimentare furnizate EDSU (și care este, de asemenea, duplicat). Ca urmare, probabilitatea unei defecțiuni complete a EMDS a aeronavei de pasageri este mai mică de , iar probabilitatea unuia militar este mai mică de 1 oră de zbor, adică o astfel de defecțiune este practic imposibilă dacă toate elementele aeronavei. sursa de alimentare este in perfecta stare de functionare.

În același timp, în ciuda fiabilității foarte ridicate a elementelor și a dublării multiple, este imposibil să se obțină o garanție de 100% a fiabilității sistemului în ansamblu, astfel încât nu numai canalele de control sunt duplicate, ci și modurile de control care permit trecerea la un mod de pilotare simplificat (mod Direct) în caz de defecțiune. Sistemul este proiectat exact cu așteptarea a numeroase eșecuri, iar principala problemă a dezvoltatorilor este sarcina de a asigura toate scenariile posibile teoretic.

Avantaje și dezavantaje

Avantaje Defecte

Vezi și