RU191643U1

RU191643U1 - Автопилот для учебно-тренировочного самолета

Info

Publication number: RU191643U1
Application number: RU2019115758U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Зиновьев; Олег Иванович Сидоренко; Илья Анатольевич Дементьев; Константин Сергеевич Дистранов; Денис Сергеевич Костромитин; Юрий Николаевич Сергеев
Original assignee: Публичное акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе"
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2019-08-14

Abstract

Полезная модель относится к области авиационного приборостроения и может быть использована в комплексах бортового радиоэлектронного оборудования учебно-тренировочных самолетов, а также самолетов и вертолетов гражданской и военной авиации общего назначения.Сущность полезной модели заключается в том, что вычислитель управления в автопилоте для учебно-тренировочного самолета выполнен двухканальным и содержит два одновременно работающих и дублирующих друг друга вычислительных модуля с автономными модулями вторичного электропитания, подключенными к самолетной системе электропитания постоянного тока с двух бортов. Каждый из вычислительных модулей связан с другим вычислительным модулем внутренним каналом информационного обмена по интерфейсу RS-422 и с сервоприводами руля высоты, элеронов, руля направления и триммера руля высоты по двум интерфейсам CAN (ARINC 825) и разовым командам, а также с датчиками пилотажной и навигационной информации и многофункциональными индикаторами комплекса БРЭО самолета по кодовым линиям связи ARINC 429 и разовым командам.Технический результат полезной модели состоит в повышении безопасности пилотирования за счет сохранения работоспособности автопилота во всех режимах управления при хотя бы одном исправном датчике параметров движения и многофункциональном индикаторе из числа дублированных в комплексе БРЭО и хотя бы одном исправном вычислительном модуле управления автопилота, а также за счет быстрого автоматического парирования отказа в одном из каналов управления.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области авиационного приборостроения и может быть использована в комплексах бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) учебно-тренировочных самолетов, а также самолетов и вертолетов гражданской и военной авиации общего назначения.

Известен комплекс бортового оборудования вертолетов и самолетов авиации общего назначения, описанный в патенте РФ №2640076, МПК В64С 13/16, 11.01.2016 и содержащий в своем составе автопилот, принятый за прототип и состоящий из вычислителя управления и связанных с ним приводных механизмов и подключенный каналом информационного обмена к многофункциональному индикатору, комплекту аппаратуры ближней навигации и посадки VOR/ILS/маркерного приемника/автоматического радиокомпаса и радиовысотомеру комплекса БРЭО.

Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность нерезервированного автопилота, при любом отказе которого приходится отключать автопилот и переходить на ручное управление летательным аппаратом.

Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача повышения надежности автопилота.

Поставленная задача решается тем, что предложен автопилот для учебно-тренировочного самолета, содержащий вычислитель управления, подключенный первым каналом информационного обмена к сервоприводам руля высоты, элеронов, руля направления и триммера руля высоты, а вторым каналом информационного обмена - к одному или двум многофункциональным индикаторам, комплекту аппаратуры ближней навигации и посадки VOR/ILS/маркерного приемника/автоматического радиокомпаса и радиовысотомеру, взаимодействующей с автопилотом аппаратуры комплекса БРЭО.

Новым в предложенной системе является то, что вычислитель управления выполнен двухканальным и содержит два одновременно работающих и дублирующих друг друга вычислительных модуля с автономными модулями вторичного электропитания, подключенными к самолетной системе электроснабжения постоянного тока с двух бортов. Каждый из вычислительных модулей связан с другим вычислительным модулем внутренним каналом информационного обмена по интерфейсу RS-422 и с сервоприводами руля высоты, элеронов, руля направления и триммера руля высоты по двум интерфейсам CAN (ARINC 825) и разовым командам первого канала информационного обмена, а также с датчиками пилотажной и навигационной информации и многофункциональными индикаторами комплекса БРЭО по кодовым линиям связи ARINC 429 и разовым командам второго канала информационного обмена, а электромагнитные муфты сцепления всех сервоприводов запитаны от сети постоянного тока через переключатель на штурвале управления самолета.

Технический результат полезной модели состоит в повышении безопасности пилотирования за счет того, что автопилот сохраняет работоспособность во всех режимах управления при хотя бы одном исправном датчике параметров движения и многофункциональном индикаторе из числа дублированных в комплексе БРЭО и хотя бы одном исправном вычислителе управления автопилота, а также за счет быстрого автоматического парирования отказа в одном из каналов управления.

На чертеже представлена функциональная блок-схема заявленной полезной модели (см. фиг.).

Заявленный автопилот для учебно-тренировочного самолета содержит вычислитель управления 1, приводные механизмы 2, включающие в себя сервопривод руля высоты 3, сервопривод элеронов 4, сервопривод руля направления 5 и сервопривод триммера руля высоты 6, вычислительные модули 7 вычислителя управления 1, подключенные к соответствующим автономным модулям вторичного электропитания 8, взаимодействующая с автопилотом аппаратура 9 комплекса БРЭО, включающая один или два многофункциональных индикатора 10, комплект аппаратуры ближней навигации и посадки VOR/ILS/маркерного приемника/автоматического радиокомпаса 11 и радиовысотомер 12. Первый канал информационного обмена 13 выполнен на основе четырех интерфейсов CAN по два с каждого вычислительного модуля 7 и разовых команд (РК) исправности обоих вычислительных модулей и каждого из сервоприводов. Второй канал информационного обмена 14 выполнен на основе четырехканальных приемо-передатчиков интерфейса ARINC-429 (биполярный код БПК) в каждом вычислительном модуле 7, разовых команд исправности обоих вычислительных модулей 7 и разовых команд 15 от кнопок на штурвале (на чертеже не показаны). Шины питания автопилота 27В от бортовой сети левого и правого борта 16 подключены к источникам вторичного электропитания 8 вычислителя управления 1. Электромагнитные муфты сервоприводов 3-6 подключены к шине 17 питания 27В через переключатель на штурвале (на чертеже не показан). Сервоприводы 3, 4, 5 и 6 приводных механизмов имеют механические связи 18 с тросовой проводкой управления самолета. Обмен данными между дублирующими друг друга вычислительными модулями 7 осуществляется по внутреннему каналу информационного обмена 19 по интерфейсу RS-422.

Заявленный автопилот выполняет следующие режимы работы и функции: автоматическую стабилизацию углов курса, крена и тангажа во всех режимах полета; автоматическую координацию разворота, автоматическую стабилизацию приборной скорости полета; автоматическую стабилизацию барометрической высоты полета, автоматическую стабилизацию геометрической высоты (при полете над равнинным участком местности и над водной поверхностью) на установившихся режимах полета, автоматическую стабилизацию вертикальной скорости полета, автоматический выход на заданный курс с последующей его стабилизацией, автоматический выход на заданную высоту с последующей ее стабилизацией, автоматическое и директорное управление самолетом при полете по маршруту, автоматическое триммирование руля высоты, приоритет ручного управления самолетом перед автоматическим путем пересиливания через рычаги управления, автоматическое приведение самолета к горизонту по команде экипажа, контроль информации от взаимодействующего оборудования, возможность экстренного отключения автопилота, режим расширенного контроля в наземных условиях.

Заявленный автопилот работает следующим образом.

Питание на автопилот подается от системы электроснабжения самолета по шине 16 с двух бортов, при этом включаются модули вторичного электропитания 8 и вычислительные модули 7 вычислителя управления 1 автопилота, а также сервоприводы 3-6 и выполняется текущий контроль автопилота без перекладок органов управления самолета. При положительных результатах контроля автопилот готов к выполнению заданных режимов работы в том случае, если в энергонезависимой памяти вычислительных модулей 7 имеется сигнал «ГОТОВНОСТЬ». На земле, когда в автопилот от многофункциональных индикаторов 10 внешних взаимодействующих систем 9 комплекса БРЭО самолета поступает разовая команда «ШАССИ» и информация по коду ARINC-429 о нулевой тяге двигателей, автопилот готов перейти в режим расширенного контроля, который осуществляется с перекладками органов управления самолета. После окончания расширенного контроля вычислительные модули 7 вычислителя управления автопилота 1 формируют сигнал «ГОТОВНОСТЬ», который запоминается в их энергонезависимой памяти и обнуляется при снятии питания. Таким образом, реализуется запрет на вылет без проведения расширенного предполетного контроля автопилота. Заданные для исполнения режимы работы и заданные параметры режимов (курс, тангаж, высота эшелона) поступают в автопилот в полете от многофункциональных индикаторов 10 взаимодействующей с автопилотом аппаратуры комплекса БРЭО самолета по кодовым линиям связи ARINC-429 канала информационного обмена 14. Информация о параметрах движения самолета поступает в автопилот от многофункциональных индикаторов 10 комплекта аппаратуры ближней навигации и посадки VOR/ILS/ маркерного приемника/ автоматического радиокомпаса 11 и радиовысотомера 12 взаимодействующей с автопилотом аппаратуры 9 комплекса БРЭО самолета. В обратную сторону в многофункциональные индикаторы 10 поступают исполняемые автопилотом режимы работы с заданными параметрами, директорные команды, информация об отказах и значения сигналов управления на сервоприводы 3-6 приводных механизмов 2 для записи в бортовую систему регистрации данных, а также разовые команды об исправности обоих вычислительных каналов автопилота. В соответствии с заданными режимами вычислительные модули 7 вычислителя управления 1 автопилота формируют законы управления сервоприводами 3-6 приводных механизмов 2 и выдают в них заданные значения (углы или моменты) по интерфейсам CAN канала информационного обмена 13. Обратно в вычислительные модули 7 вычислителя управления автопилота 1 поступают текущие значения (углов или моментов), а также информация об исправности сервоприводов 3-6. Вычислительные модули 7 вычислителя управления 1 осуществляют обработку информации о параметрах движения, поступающей от исправных дублированных внешних систем 9 по среднему арифметическому с контролем расхождения показаний. При превышении установленных при моделировании величин расхождений предельных значений в течение определенного времени более определенного количества раз, вычислительные модули 7, не прекращая указанную обработку, выдают в оба многофункциональных индикатора 10 сигнал о расхождении показаний, предусмотренный соответствующим протоколом информационного взаимодействия. В случае если при приеме информации не проходит контроль достоверности от одной или обеих дублированных систем, вычислительные модули 7 выдают в оба многофункциональных индикатора 10 сигнал об отказе одной или обеих дублированных систем, перестают вычислять среднее арифметическое и используют информацию только от исправной системы. В случае расхождения битовой информации о заданных режимах работы, вычислительные модули 7 сохраняют прежний режим с выдачей соответствующей сигнализации в оба многофункциональных индикатора 10. Сервоприводы 3-6 приводных механизмов 2 осуществляют обработку информации о заданных значениях, поступающей от исправных вычислительных модулей 7, по среднему арифметическому с контролем расхождения показаний. При превышении величин расхождений предельных значений, установленных при моделировании в течение определенного времени более определенного количества раз, микроконтроллеры сервоприводов (на чертеже не показаны) не прекращая указанную обработку, выдают в оба вычислительных модуля 7 вычислителя управления 1 автопилота сигнал о расхождении показаний, предусмотренный протоколом информационного взаимодействия по интерфейсу CAN канала информационного обмена 13. При получении информации об отказе обоих каналов вычислителя управления 1, что фиксируется многофункциональными индикаторами 10, микроконтроллер соответствующего сервопривода снимает ШИМ-сигналы со своего двигателя и электромагнитной муфты сцепления (на чертеже не показаны), предоставляя пилоту возможность беспрепятственного ручного управления. Возможно также экстренное отключение электромагнитных муфт сцепления сервоприводов по шине 17 пилотом вручную переключателем на штурвале управления самолета. В сервоприводах предусмотрена фрикционная муфта проскальзывания (на чертеже не показана), поэтому у пилота имеется возможность пересиливания двигателей сервоприводов через рычаги ручного управления самолетом при работающем автопилоте без его выключения. Внутренний канал информационного обмена 19 по интерфейсу RS-422 между вычислительными модулями 7 вычислителя управления 1 автопилота служит для фиксации расхождений вычислительных модулей 7 по режимам работы и заданным значениям и последующего их устранения пилотом путем повторного задания режима управления и его параметров, а также для формирования единой базы данных для вычисления законов управления в обоих каналах вычислителя управления 1 автопилота.

Claims

Автопилот для учебно-тренировочного самолета, содержащий вычислитель управления, подключенный первым каналом информационного обмена к сервоприводам руля высоты, элеронов, руля направления и триммера руля высоты, а вторым каналом информационного обмена - к одному или двум многофункциональным индикаторам, комплекту аппаратуры ближней навигации и посадки VOR/ILS/маркерного приемника/автоматического радиокомпаса и радиовысотомеру, взаимодействующей с автопилотом аппаратуры комплекса БРЭО, отличающийся тем, что вычислитель управления выполнен двухканальным и содержит два одновременно работающих и дублирующих друг друга вычислительных модуля с автономными модулями вторичного электропитания, подключенными к самолетной системе электроснабжения постоянного тока с двух бортов, каждый из вычислительных модулей связан с другим вычислительным модулем внутренним каналом информационного обмена по интерфейсу RS-422 и с сервоприводами руля высоты, элеронов, руля направления и триммера руля высоты по двум интерфейсам CAN (ARINC 825) и разовым командам первого канала информационного обмена, а также с датчиками пилотажной и навигационной информации и многофункциональными индикаторами комплекса БРЭО по кодовым линиям связи ARINC 429 и разовым командам второго канала информационного обмена, а электромагнитные муфты сцепления всех сервоприводов запитаны от сети постоянного тока через переключатель на штурвале управления самолета.