Вопрос № 1. Назначение и принцип построения ПНК

Содержание группового занятия

 

Введение

 

Основой успешного самолетовождения является комплексное применение технических средств, которое заключается в том, что самолетовождение осуществляется с помощью не одного какого-либо средства, а нескольких. При этом результаты навигационных определений, полученные с помощью одних средств, уточняются с помощью других средств. Такое дублирование исключает возможность допущения грубых ошибок, повышает точность и надежность самолетовождения.

Для решения задач самолетовождения штурман должен выбирать такое сочетание средств из имеющихся в его распоряжении, которое в данной навигационной обстановке обеспечит наибольшую точность и безопасность полета.

Для правильного решения вопросов комплексного применения технических средств самолетовождения необходимо знание принципов работы тех или иных средств, их возможностей и способов использования для решения различных навигационных задач.

Авиационная техника и технические средства самолетовождения непрерывно развиваются. Современные самолеты оснащаются автоматизированными навигационными комплексами, значительно повышающими точность, надежность и безопасность самолетовождения. Широкое применение получают системы для автоматического самолетовождения по маршруту и для автоматического заходе на посадку.

Для эксплуатации современных самолетов и самолетов ближайшего будущего нужны высококвалифицированные пилоты и штурманы, глубоко знающие теорию и в совершенстве владеющие практикой самолетовождения.

Вопрос № 1. Назначение и принцип построения ПНК

 

Под пилотажно-навигационным комплексом будем понимать совокупность датчиков информации, систем обработки и отображения информации, систем управления, предназначенных для решения задач пилотирования и навигации летательного аппарата.

Совокупность ПК и НК, как правило, функционально связанных друг с другом на основе бортовой централизованной вычислительной системы, образует ПНК

Структурная схема ПНК представлена на рис.1.

Навигационный комплекс обеспечивает решение задач, связанных с навигацией. Он является основной информационной частью ПНК и состоит из функционально связанных бортовых систем. Связи между БКС осуществляются как непосредственно, так и через бортовую централизованную вычислительную систему (БЦ ВС).

Пилотажный комплекс решает задачи пилотирования. Он включает пилотажную систему (ПС) вместе с пилотажными приборами, систе­му отображения пилотажной информации, сигнализаторы опасных режимов и другое оборудование, относящееся к процессам пилотирования.

Пилотажную систему составляет совокупность системы автоматического управления (САУ) или автоматической бортовой системы управления (АБСУ), автомата тяги, если он имеется на ЛА, системы ручно­го управления, включая механизмы загрузки и ограничения хода органов управления, устройствa изменения передаточных чисел (АРУ). При автоматическом управлении основу пилотажной системы и пилотажного комплекса в целом составляет САУ или АБСУ.

 

Рис. 1. Структурная схема ПНК

 

Сигналы НК БКС и других датчиков информации поступают в БЦВС, систему отображения информация (СОИ), а также на другие потребители. БЦВС ведет обработку информации, решает задачи навигации и боевого применения, а в отдельных случаях и задачи траекторного управления.

Основными функциями БЦВС являются:

- хранение в памяти программ и числовых данных, необходимых для решения различных задач пилотирования, навигации и боевого применения;

- оптимальное оценивание пилотажно-навигационной информации и управление информационными системами;

- идентификация параметров ЛА и бортовых систем;

- выработка команд оптимального управления ЛА, его силовой установкой, системами вооружения, разведки и т.п.;

- управление отображением информации;

- управление контролем всех систем и внутренний контроль.

БСВС может быть представлена в виде одной многофункциональ­ной ЦВМ (АВМ) или содержать несколько цифровых и аналоговых вычислителей, должным образом согласованных между собой.

Многие задачи в современных ПНК обычно решаются в аналоговых вычислителях, приданных САУ, системе управления вооружением (СУВ) и другим БКС.

САУ в совокупности с автоматом тяги называют системой траекторного управления (СТУ). Система траекторного управления предназначена для стабилизации центра масс на заданной опорной траектории, стабилизации углового положения и управления поворотом ЛА вокруг центра масс.

Простейший ПНК представляет собой органическое объединение радиотехнической системы ближней навигации РСБН, системы курсовертикали СКВ и САУ. Такой ПНК позволяет решать в автоматиче­ском и директорном режимах управления следующие задачи:

- полет по заранее запрограммированному маршруту с решением задачи навигации как при наличии связи с наземными радиомаяками, так и при ее отсутствии - в автономном режиме;

- возврат на один из запрограммированных аэродромов посадки;

- снижение с крейсерской высоты полета до высоты предпосадочного маневра - режим "пробивания облачности;

- выполнение предпосадочного маневра в горизонтальней плоскости;

- заход на посадку до высоты 40-50 м;

- выполнение повторного захода на посадку с левым и правым кругом;

- возврат на незапрограммированный аэродром, оборудованный наземными радиотехническими средствами, и выполнение захода на посадку.

На всех этапах полета САУ и РСБН взаимодействуют с наземными азимутально-дальномерными маяками, а также бортовыми датчика­ми и системами, к которым относятся: системы воздушных сигналов типа СВС; датчики высоты типа ДВ—30; датчики скорости ДВС-10; гироинерциальные навигационные системы; курсовертикали; курсовые системы типа КС, КСИ или ТКС и др.

В общем случае ПНК включает все эти системы и датчики в отличие от САУ, для которой они являются внешними системами.

Одна из возможных функциональных схем ПНК, обеспечивающего решение перечисленных выше задач, приведена на рис. 2.

Через блок связи на НПП подаются сигналы текущего ψ и за­данного ψ_З курсов, а также курсового угла радиостанции ψ_КУР.

Какие датчики или системы подключены к НПП, зависит от выбранного летчиком режима работы ПНК и этапа полета.

 

Рис. 2. Функциональная схема ПНК

 

От НПП сигнал подается на вычислитель – блок траекторного управления (БТУ). Сюда же поступают от гироинерциальной доплеровской навигационной системы (ГИДНС) сигналы бокового отклонения Z самолета и его производной Ź. В БТУ формируется закон управления командной стрелкой канала крена . Этот же сигнал через блок усилителей подается на РАУ-К управления элеронами, а также на блок автоматического триммирования БАТ. Если сигнал превышает определенное значение, то БАТ включает механизм триммирования МТ-Э в канале элеронов, обеспечивая интегральное слагаемое в законе управления элеронами.

В канале стабилизатора управляющим сигналом на входе блока усилителей и для горизонтальной командной стрелки КПП является отклонение перегрузки от заданного значения . Значение формируется в блоке траекторного управления или в блоке управления высотой БУВ. В первом случае входными сигналами являются угол тангажа ϑ и отклонение ΔН от заданной высоты полета. Во втором случае на вход БУВ поступают сигналы заданной Н_З и текущей H барометрических высот, чисел М₃ и М от задатчика высоты и скорости ЗВС, угла ϴ наклона траектории полета. По этим сигналам ПНК осуществляет стабилизацию М₃ или Н₃ при ограничении величин углов тангажа ϑ или угла наклона траектории ϴ. При этом заданная высота может быть функцией расстояния самолета до определенного пункта маршрута.

Принцип формирования законов управления в БТУ и БУВ аналогичен рассмотренному в 10.4.

Решение задачи автоматического полета по маршруту с помощью ПНК сводится к следующему.

Весь маршрут полета разбивается на несколько отрезков ортодромии (рис. 3). Координаты точки 0 (стоянки самолета), исходного пункта

 

 

Рис. 3. Ортодромический маршрут полёта

 

маршрута ИПМ и всех (например, четырех) промежуточных пунктов маршрута ППМ вводятся в ЦВМ при составлении программы полета.

После прохода ИПМ включается автоматический режим ПНК. Са­молет летит по отрезку ортодромии ИПМ-ППМ. При этом в инерциально-доплеровской системе ГИДНС при коррекции от РСБН осуществляется счисление пути и сравнение вычисленных координат местоположения самолета с координатами ППМ1, записанными в памяти ЦВМ. Если самолет отклоняется от линии заданного пути, то в БТУ поступают сигналы Z, Ź и Δψ, что обеспечивает возвращение самолета на линию заданного пути.

При достижении самолетом точки a, от которой производится переход самолета на новую ортодромию ППМ1-ППМ2 с заданным радиусом R разворота, ЦВМ осуществляет переключение точки цели поле­та с ППМ1 на ППМ2. В результате самолет оказывается отклоненным от новой линии заданного пути на величину Z и имеет новый заданный курс ψ ₃ на ППМ2 (рис. 11.3). В БТУ формируется команда на выполнение разворота самолета на новую ортодромию ППМ1-ППМ2. При подходе к ППМ2 аналогично формируется команда управления для перевода самолета на участок ППМ2-ППМ3 и т.д.

Пилотажно-навигационные комплексы транспортных самолетов обеспечивают автоматический сброс грузов в заданной точке, а самолетовразведчиков – автоматическое фотографирование цели или заданного участка маршрута. При полете самолета по отрезку ортодромии, на котором расположена цель, автоматически осуществляется подготовка системы сброса груза или фотографирования. В навигационной системе непрерывно контролируется расстояние самолета до цели путем определения координат самолета и сравнения их с координатами цели. В момент, когда разности координат станут равными нулю, выдается команда на сброс груза или выполнение фотографирования.

 

Вывод: ПНК является составной частью более общего бортового комплекса оборудования. Бортовые комплексы (БК) представляют собой функционально связанные бортовые системы и оборудование, устройства и вычислительно-программирующие средства, обеспечивающие автоматизированное решение задач боевого применения, пилотирования и навигации. Как правило, бортовой комплекс состоит из нескольких бортовых комплексных систем (БКС), объединенных в комплексы различного назначения: пилотажный комплекс (ПК), навигационный комплекс (НК), прицельный комплекс (ПрК) и др.