Способ формирования сигнала управления опусканием передней стойки шасси летательного аппарата на пробеге по поверхности взлетно-посадочной полосы

 

Изобретение относится к управлению движением летательных аппаратов (ЛА) на пробеге по взлетно-посадочной полосе (ВПП), может быть использовано для автоматизации управления опусканием передней стойки шасси на ВПП и-позволяет повысить безопасность пробега ЛА на ВПП, поверхность которой имеет пониженный коэффициент сцепления (влажная, мокрая, покрытая льдом), или при отказе тормозов колес основных стоек шасси. Сигнал управления на привод руля высоты формируют в виде суммы сигналов, пропорциолнальных разности текущего и программного значения угловой скорости тангажа и интегралу от этой разности. При этом измеряют сигнал управления рулем направления _рн , определяющий динамику аппарата в боковом движении, сравнивают абсолютную величину этого сигнала со значением, соответствующим выходу руля направления на упор _огр и характеризующим опасность выкатывания аппарата за боковую кромку ВПП, и в случае _рн< _огр обнуляют программное значение угловой скорости тангажа. 2 ил.

Изобретение относится к управлению летательными аппаратами (ЛА), а именно к управлению движением ЛА на пробеге по взлетно-посадочной полосе (ВПП) после приземления, и может быть использовано для автоматизации управления опусканием передней стойки шасси (ПСШ) на поверхность ВПП с пониженным коэффициентом сцепления или при отказе тормозов колес.

При посадке на поверхность ВПП с высоким коэффициентом сцепления (сухой бетон) для сокращения дистанции пробега в условиях ограниченных размеров ВПП желательно процесс опускания ПСШ выполнить за возможно короткое время, чтобы ввести в действие наиболее эффективное средство торможения тормоза колес основных стоек шасси (ОСШ).

При этом, как правило, необходимо обеспечить удовлетворение требований по прочности шасси: нагрузки на ОСШ и ПСШ должны оставаться в пределах эксплуатационного допуска. Желательно, чтобы процесс опускания ПСШ проходил по заданной программе изменения угла тангажа v и/или угловой скорости его изменения _z Известны технические решения, использующие формирование сигнала управления на привод руля высоты (РВ), осуществляющего стабилизацию программы, структура и параметры которой выбраны так, чтобы достичь компромиcса между длительностью опускания и нагружением шасси как при безотрывном, так и отрывном (подскоки ЛА) опускании ПСШ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования сигнала управления на привод руля высоты является способ, при котором сигнал _рв формируют в виде суммы сигналов, пропорциональных разности текущего и программного значения угловой скорости тангажа и интегралу от этой разности _РВ= K(_z-K_p)+ K_v (_t-K_p)dt (1) или _РВ= K(_z-^з_t^ад)+ K_v (_t-K_p)dt (2) где К_v, К_z K_s коэффициенты, значения которых выбираются из условия обеспечения устойчивости и качества управляемого опускания; _z^зад программная зависимость угловой скорости тангажа.

Сигнал _z^зад может формироваться как функция времени, угла тангажа, а может быть константой.

Возможный вид функции _z^зад (t) изображен на фиг.1. Формирование _z ^зад(t) начинается при касании ВПП ОСШ и заканчивается при касании ВПП ПСШ.

На сухой бетонной ВПП средний реализуемый тормозной системой коэффициент трения _cp 0,25-0,3 на бетонной ВПП, покрытой слоем осадков толщиной до 29 мм или льдом, _cp 0,08-0,12. При посадке на поверхность ВПП с пониженным коэффициентом сцепления, когда тормоза колес гораздо менее эффективны (или при контролируемом отказе тормозов) более целесообразны, с точки зрения сокращения дистанции может оказаться длительное аэродинамическое торможение корпусом аппарата, т.е. максимально возможное по продолжительности движение его на двух ОСШ с поднятой ПСШ и, следовательно, с большим углом атаки (что соответствует формированию сигнала стабилизации постоянного значения угла тангажа, равного посадочному, или нулевого значения заданной угловой скорости тангажа). Вместе с тем и в этом случае обеспечение путевой управляемости аппарата в условиях действия возмущений (боковой ветер) и ненулевых начальных условий пробега может потребовать быстрого уменьшения подъемной силы и создания эффективного нагружения стоек шасси, на колесах которых возникают боковые силы, пропорциональные нормальным нагрузкам.

Недостатком способа-прототипа является неучет при формировании сигнала управления параметров бокового движения, указывающих на возможность выкатывания ЛА за боковую кромку ВПП.

В условиях приземления на ВПП с пониженным коэффициентом сцепления или при отказе тормозов, при отсутствии опасности выкатывания аппарата за боковую кромку ВПП (малые возмущения в боковом движении) значительно увеличивается дистанция пробега: вплоть до выкатывания аппарата в продольном направлении (за торец ВПП).

Сущность изобретения заключается в измерении угловой скорости тангажа, задании программного значения угловой скорости тангажа, формировании сигнала на привод руля высоты в виде суммы сигналов, пропорциональных разности текущего и программного значений угловой скорости тангажа и интегралу от этой разности, а также в дополнительном определении потребного сигнала _рн характеризующего динамику аппарата в боковом движении, сравнении его с предельным значением, характеризующим опасность выкатывания аппарата за боковую кромку ВПП _огр и обнулении заданной программы изменения угловой скорости в случае _{рН огр} Особое значение имеет повышение безопасности пробега по мокрой или скользкой ВПП или при отказе тормозов колес для аппаратов, совершающих бездвигательную посадку (типа воздушно-космических самолетов (ВКС), а также аппаратов, не оборудованных такими средствами торможения, как реверс тяги и тормозной парашют.

Предлагаемый способ состоит в следующем.

После касания ЛА поверхности ВПП колесами ОСШ программное значение _z^зад 0 (см. фиг.1).

Динамику аппарата в боковом движении характеризует сигнал управления основным на этом этапе пробега органом рулем направления.

Закон управления рулем направления имеет вид, например: _рн К_zZ + K_vz V_z + K + K _y где z боковое отклонение от оси ВПП; V_z скорость изменения бокового отклонения; отклонение от курса посадки; _y угловая скорость рыскания; К_z, K_vz K K постоянные или зависящие от скорости движения аппарата коэффициенты, выбираемые из условия обеспечения устойчивости и качества управляемого бокового движения аппарата по ВПП.

Предельным значением, характеризующим опасность выкатывания за боковую кромку, является значение _{рн огр} соответствующее максимальному отклонению руля направления _{рн огр} (с точностью до динамики привода руля направления _{рн рн} ). Выход руля направления на максимальное значение (упор) свидетельствует о достижении предельных возможностей по управляемости (сохранение _рн [ _рн]_огр означает размыкание контура путевого управления, что ведет к выкатыванию аппарата за пределы ВПП). При посадке на обледенелую полосу или полосу со слоем воды, толщиной более 3 мм или при отказе тормозов колес ОСШ по обжатию штоков амортизаторов ОСШ начинается формирование заданной программы изменения угловой скорости _z^зад(t). При этом анализируется величина сигнала _рн Если ( _рн [ _рногр, то формируется сигнал _z^зад 0, если же _рн > >[_рн] _огр, то для быстрого опускания ПСШ необходимо формировать сигнал в соответствии с заданной пpограммой _z^зад (t). Такое формирование управляющего сигнала на руль высоты, разрешая компромисс между обеспечением путевой управляемости и сокращением дистанции при вышеупомянутых условиях пробега аппарата, способствует сокращению дистанции пробега по сравнению с формированием сигнала по способу-прототипу в тех же условиях, не уменьшая возможностей по парированию бокового отклонения от оси ВПП. Вероятность выкатывания аппарата за пределы ВПП уменьшается, что означает повышение безопасности управляемого пробега.

Устройство для формирования сигнала управления представлено на фиг.2м и содержит амортизаторы ОСШ1 и ПСШ 2, датчики 3, 4 обжатий ОСШ и ПСШ, блоки 5, 6 выработки признаков обжатия, счетчик 7 времени, функциональный блок 8 формирования _z^зад(t), датчик угловой скорости (ДУС) 9, сравнивающие устройства 10, 11, функциональный блок 12 формирования _в f ( _z), задатчик 13 величины [_рногр, функциональный блок 14 формирования _рнf(z, V_z, , Y), измерители 15 координат и скоростей.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с датчиков обжатий (концевых выключателей) 3 и 4, установленных на штоках амортизаторов ОСШ и ПСШ 1 и 2, поступают в блок выработки признаков обжатия (схема сравнения с пороговым значением, выполненная на релейных элементах).

Сигнал Р_ош на выходе блока выработки признака формируется в соответствии с выражением 1, если h (обжато)
Р_ош, Р_нш
0, если h < (не обжато) здесь h величина обжатия штока амортизатора,
порог срабатывания концевого выключателя.

Сигналы обжатия Р_ош, Р_нш ("1" обжато, "0" не обжато) поступают в счетчик времени 7, являющийся задатчиком аргумента для функции _z^зад(t). Сигнал со счетчика времени поступает на вход функционального блока 8.

На второй вход блока 8 поступает сигнал со сравнивающего устройства 11, выходом которого является разность сигналов [ _рногр и [_рн Электронный ключ в блоке 8 по сигналу с блока 11 управляет обнулением функции _z^зад (t). На входы блока поступают сигналы / _рн /, полученный функциональным преобразованием в блоке 14 координат и скоростей, измеренных датчиками 15, а также сигнал [ _рногр с задатчика 13.

Выходной сигнал _z^зад (t) с функционального блока 8 поступает на сравнивающее устройство 10, где сравнивается с сигналом текущей угловой скорости _z (t), получаемым с датчика угловой скорости (ДУС) 9, разность сигналов _z и _z^зад поступает в функциональный блок 12, в котором сигнал _z преобразуется в сигнал _в в соответствии с выражением (2).

При поступлении сигнала Р_ош 1 запускается счетчик времени, начинается формирование программы _z^зад(t). Если сигнал [_рн] достигает величины [ _{рн ]огр} или превышает ее, функциональный преобразователь 8 формирует значение _z^зад в соответствии с программой. В противном случае электронный ключ (триггер или реле) обнуляет значение _z^зад По разности заданного и текущего значения угловой скорости формируется сигнал _в на привод руля высоты, с помощью которого в замкнутом контуре управления регулятор ЛА стабилизируется заданное программное значение _z^зад(t) либо _z^зад= 0. Формирование программы прекращается по сигналу Р_нш 1 (обжатию штока амортизатора ПСШ).

Формирование управляющего сигнала по данному способу позволяет сократить дистанцию пробега на 15-18% при посадке на мокрую полосу и таким образом повысить безопасность посадки.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ ОПУСКАНИЕМ ПЕРЕДНЕЙ СТОЙКИ ШАССИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ПРОБЕГЕ ПО ПОВЕРХНОСТИ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЙ ПОЛОСЫ, включающий измерение текущей угловой скорости тангажа, задание программного значения угловой скорости тангажа и формирование управляющего сигнала на привод руля высоты в виде суммы сигналов, пропорциональных разности текущего и программного значений угловой скорости тангажа и интегралу этой разности, отличающийся тем, что дополнительно измеряют потребный сигнал управления рулем направления, сравнивают его абсолютное значение с постоянной величиной, соответствующей выходу руля направления на упор для данного типа летательного аппарата, и в случае непревышения абсолютной величиной сигнала управления рулем направления постоянной величины, соответствующей выходу руля направления на упор, обнуляют программное значение угловой скорости тангажа.