Elektrisk fjernbetjeningssystem

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. februar 2018; checks kræver 18 redigeringer .

Fly-by-wire kontrolsystem (EDSU, eng.  Fly-by-wire ) - et flykontrolsystem , der sørger for transmission af styresignaler fra betjeningselementerne i cockpittet ( f.eks. fra flyets styrepind , rorpedaler ) til aktuatorerne af aerodynamiske overflader (ror og start- og landingsmekanisering af vingen ) i form af elektriske signaler .

Der er to typer EDSU:

Under den mekaniske reserve forstås muligheden for at skifte til styring ved hjælp af mekaniske ledninger i tilfælde af fejl på EDSU. (For eksempel på Boeing-fly ). I Airbus-fly (bortset fra A-350) er kun ror- og justerbar stabilisatorkontrol mekanisk reserveret, hvilket med passende besætningstræning er nok til at gennemføre flyvningen. Fra 2022 har ingen af ​​de mere end 10.000 Airbus-fly i deres historie krævet mekanisk redundans.

Et eksempel på en EDSU med fuldt ansvar er en EDSU af Yak-130 , Sukhoi Superjet-100 og Airbus A-350 fly , en EDSU med en mekanisk reserve - på Tu-160 , Tu-204 , An-148 , Boeing 777 fly .

Historie

Historisk set var fremkomsten af ​​EDSU forbundet med en stigning i flyets flyveydelse og de tekniske problemer forbundet med denne stigning.

I lang tid var flyets kontrolsystem rent mekanisk. Indsats fra rat og pedaler blev overført til rorene ved hjælp af kabelledninger lagt på remskiver inde i flyskrogstrukturen, mens autopilotstyremaskinerne var forbundet parallelt med styreledningerne. I fremtiden blev kabelledninger erstattet af rørformede stænger, da det modstår store kræfter og er mindre udsat for deformation. Med væksten i højder og hastigheder syntes hydrauliske boostere at hjælpe piloten, da der simpelthen ikke var nok menneskelig kraft til at drive flyets mekanismer. I fremtiden krævede væksten i flyets præstationskarakteristika installation af irreversible hydrauliske boostere, som fuldstændigt overtog belastningen fra rorene, og for at simulere de anstrengelser, piloten kendte, var det nødvendigt at installere et komplekst efterligningssystem på flyet - fjederlæssere og trimmeeffektmekanismer, og kraftforstærkerne var allerede styret af et differentialsystem - rørformede stænger fra rattet / pedalerne transmitterede ikke bevægelser direkte, men gennem to-armede (differentielle) gyngestole. Den ene arm på en sådan gyngestol var forbundet til styringen fra piloten, og den anden arm var forbundet til autopilotens styremaskine (enhed), og den resulterende bevægelse kom til kraftforstærkeren og følgelig kontroloverfladen på fly. En sådan kontrol med konstant korrektion fra automatisering var forårsaget af behovet for omfattende automatisering af pilotprocessen.

Sådanne tekniske løsninger i 60-70'erne af det 20. århundrede var ret udbredte. Et sådant kontrolsystem med mange positive egenskaber havde dog også mange ulemper, især var det komplekst, besværligt og tungt. Det ville være meget mere lovende at opgive mekaniske stænger og en del af de mellemliggende elektriske og hydrauliske enheder og erstatte dette med elektriske ledninger. En sådan udskiftning blev dog hæmmet af, at den daværende elektronik ikke var tilstrækkelig pålidelig.

Og kun med udviklingen af ​​radioelektronik begyndte kanalerne for elektrisk fjernbetjening gradvist at blive introduceret. I sovjetisk luftfart, på et Tu-22M seriel bombefly (1971), for første gang i indenlandsk praksis, blev en fly-by-wire rullekanal brugt - et fire-kanals fjernbetjeningssystem til DUI-2M spoilere. Da forgængeren til Tu-22 brugte mekaniske ledninger med hydrauliske boostere, havde flyet et stort antal problemer forbundet med stabilitet og kontrollerbarhed, og på grund af opvarmningen af ​​stængerne under supersonisk flyvning opstod spontan bevægelse af rattet, nogle gange nå ublu værdier. Installationen af ​​et fly-by-wire-system med spoilere løste fuldstændigt dette problem, gjorde det nemt at automatisere rulningskontrol og frigjorde strukturelt bagsiden af ​​vingen for højtydende klapper.

DUI-2M-systemet er bygget på princippet: ratvinkelsignalet optages af en blok af sinus-cosinus-transformatorer SKT, hvorefter faseforskydningen i forhold til referencefasen af ​​netværket 36 volt 400 hertz omdannes til en proportional bipolært jævnstrømssignal plus eller minus 25 volt, hvor nulspænding svarer til rattets nulstilling. DC-spænding i forhold til referencepunktet forstærkes af integrerede DC-forstærkere og føres derefter til effektforstærkere på kraftige bipolære transistorer, der styrer fire-kanals elektrohydrauliske styreenheder RA-57. Enhederne er mellemstyringsmekanismer til servostyrings hydrauliske aktuatorer RP-64. Systemet er lavet med en firedobbelt elektronisk redundans og en ekstra automatisk backup-kanal til rulning i pitch-kanalen (en separat styreenhed på stabilisatoren i "saks"-tilstand). Teknisk set består systemet af 4 forstærker-switchende enheder (let aftagelige kassetteenheder med dobbeltsidet trykte ledninger af mikrosamlinger), en integreret styreenhed, en ratsensor, en bremsekontrolknap (spoilere på Tu-22M er samtidig luft bremser), to styretøj og en fjernbetjening (skifte) kanaler af styretøj.

Ved udviklingen af ​​det meget manøvredygtige Su-27- fly (1981) blev det besluttet, at flyet ville være statisk ustabilt ved subsoniske hastigheder. Under forskning i dette emne viste det sig, at det klassiske differentialkontrolsystem med kontrol fra piloten og korrektion fra de selvkørende kanoner ikke har den rette hastighed og nøjagtighed, så til Su-27 udviklede de en elektrisk afstandskanal i pitch - SDU-10 systemet. Systemet løser, udover fjernstyring af stabilisatoren, problemerne med stabilitet og styrbarhed langs alle tre akser. I pitch-kanalen er den lavet 4-kanal, heading og roll - tre-kanal.

Tu-160 strategiske missilbærer (første flyvning i 1981) er udstyret med et fuldt fjernbetjent (gennem alle kontrolkanaler) automatisk indbygget kontrolsystem med firedobbelt redundans.

Det første amerikanske seriefly med en analog EDSU var A-5 Vigilent (kommissioneret i 1961).

Noget senere dukkede EDSU op på passagerfly (for første gang - på Airbus A320 og Tu-204 ). De fleste moderne passager- og militærfly er udstyret med et fuldt fjernbetjent, gennem alle kanaler, kontrolsystem, og nu bruges digitalt i stedet for analog signalbehandling.

Sådan virker det

I modsætning til mekaniske og booster-kontrolsystemer , hvor effekterne fra betjeningselementerne i cockpittet til betjeningsfladerne ( skrog , elevator osv.) eller kraftdrev overføres gennem mekaniske ledninger, herunder stænger , gyngestole , kabler , remskiver osv. osv. ., i EDSU transmitteres disse effekter ved hjælp af elektriske signaler .

De mekaniske bevægelser af kontrolhåndtagene i cockpittet omdannes af sensorer installeret på dem til analoge eller digitale elektriske signaler, som føres gennem de elektriske ledninger til computeren(e) i kontrolsystemet. Samtidig modtages signaler fra sensorer af vinkelhastigheder , overbelastninger , angrebsvinkler og slip , en luftsignalsystemcomputer og en række andre enheder der. EDSU-beregneren konverterer i overensstemmelse med styrealgoritmerne, der er indlejret i den, disse signaler til elektriske styresignaler fra styreenhedens drev. Samtidig udfører den også funktionerne som en begrænser til begrænsning af flyvetilstande : den tillader ikke at overskride de etablerede grænser for overbelastning, angrebsvinkel og andre parametre. Således er sandsynligheden for, at flyet falder ind i uønskede flyvetilstande, betydeligt reduceret: stall , spin , etc.

For de fleste af de vigtigste flysystemer er nøglefaktorerne for at sikre flysikkerhed driftsikkerheden . Dette er mest direkte relateret til EDSU. Om bord på flyet er der flere (normalt fire eller flere) parallelle kontrolkanaler med computere, med deres egne sensorer, transducere og elektriske ledninger. Styresystemet sammenligner kanalsignalerne med hinanden på flere nøglepunkter og er i stand til at "ignorere mening" fra regnemaskinen, som giver ukorrekte data, defineret som overskridelse af den tilladte fejltærskel (en sådan kontrol, baseret på en sammenlignende analyse af kanalen) signaler, kaldes "quorum", og det sammenlignende analyseskema - "quorum element"). Ud over styring af styrekanalsignaler bruges der ofte flere niveauer af yderligere styring af signaler til overholdelse af parametre, op til kontrol af kvaliteten af ​​strømforsyningen, der leveres til EDSU (og som også er duplikeret). Som følge heraf er sandsynligheden for et fuldstændigt svigt af EMDS for passagerfly mindre end , og sandsynligheden for et militærfly er mindre end 1 times flyvning, det vil sige, at en sådan fejl er praktisk talt umulig, hvis alle elementer i flyets strømforsyningen er i fuld funktionsdygtig stand.

På samme tid, på trods af den meget høje pålidelighed af elementerne og multiple duplikering, er det umuligt at opnå en 100% garanti for pålideligheden af ​​systemet som helhed, så ikke kun kontrolkanaler duplikeres, men også kontroltilstande, der tillader skift til en forenklet pilottilstand (Direkte tilstand) i tilfælde af fejl. Systemet er designet præcist med forventning om adskillige fejl, og udviklernes hovedproblem er opgaven at sørge for alle teoretisk mulige scenarier.

Fordele og ulemper

Fordele Fejl

Se også