RU2280591C1 - Device for automatically shifting aircraft from stall and spinning conditions to standard mode of flight - Google Patents
Device for automatically shifting aircraft from stall and spinning conditions to standard mode of flight Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280591C1 RU2280591C1 RU2005102628/11A RU2005102628A RU2280591C1 RU 2280591 C1 RU2280591 C1 RU 2280591C1 RU 2005102628/11 A RU2005102628/11 A RU 2005102628/11A RU 2005102628 A RU2005102628 A RU 2005102628A RU 2280591 C1 RU2280591 C1 RU 2280591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- pitch
- roll
- rudder
- input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в качестве системы автоматического вывода самолета из критических режимов полета в штатный режим полета, для предотвращения вхождения в опасные режимы, повышения надежности вывода из этих режимов и безопасности полетов.The invention relates to the field of aviation technology and can be used as a system for automatically removing an aircraft from critical flight modes to a normal flight mode, to prevent entry into hazardous modes, to increase the reliability of withdrawal from these modes and flight safety.
Известна система вывода самолета из режимов штопора, в которой осуществляется последовательное отклонение рулевых поверхностей. По собственному ощущению в полете летчик определяет характер движения и выполняет рекомендованные отклонения рулей на вывод из критических режимов полета (Снешко Ю.И., Четвергов В.Н. Определение характеристик штопора самолета. Методы определения характеристик устойчивости самолета. - М.: Машиностроение, 1994 г.).A known system for withdrawing an airplane from corkscrew modes in which the steering surfaces are sequentially deflected. According to his own feeling in flight, the pilot determines the nature of the movement and performs the recommended deviations of the rudders to withdraw from critical flight modes (Sneshko Yu.I., Chetvergov V.N. Determination of the characteristics of an airplane corkscrew. Methods for determining the stability characteristics of an aircraft. - M.: Mashinostroenie, 1994 g.).
Недостатком этой системы является вероятность ошибки при анализе летчиком характера движения, увеличение запаздывания начала вывода и, как следствие, недостаточная надежность вывода из режима штопора.The disadvantage of this system is the probability of error in the analysis of the character of the movement by the pilot, an increase in the delay in the beginning of the withdrawal and, as a result, insufficient reliability of the withdrawal from the corkscrew mode.
Известно устройство для предупреждения от вхождения в штопор, расположенное на кромке атаки самолета или планера (Патент FR 2826632 А1, 29.06.2001, кл. МПК В 64 D 43.02).A device is known for preventing entry into a corkscrew located on the edge of attack of an airplane or glider (Patent FR 2826632 A1, 06/29/2001, class IPC B 64 D 43.02).
Устройство содержит датчик давления, датчик разницы давления и прерыватель. Как только давление на передней кромке крыла становится меньше, чем давление окружающей среды, прерыватель замыкает электрическую цепь, которая приводит в действие клаксон, подающий сигнал пилоту об угрозе вхождения в штопор.The device includes a pressure sensor, a pressure difference sensor and a breaker. As soon as the pressure at the leading edge of the wing becomes less than the ambient pressure, the circuit breaker closes the electric circuit, which activates the horn, which signals the pilot about the risk of entering the tailspin.
Однако при использовании таких средств, сигнализирующих о приближении к опасным режимам, также существует большая вероятность ошибки летчика при выводе из режимов сваливания или штопора.However, when using such means signaling the approach to dangerous modes, there is also a high probability of a pilot's error when withdrawing from stall or corkscrew modes.
Известны способ и устройство для вывода из штопора маневренных самолетов по пятому методу, который применяется в основном при наличии "вторых" устойчивых балансировок на больших углах атаки (см. Ахромеев В.А., Гоман М.Г. и др. "Автоматизация вывода маневренного самолета из режима штопора. Техника воздушного флота, №3, 1991 г.).A known method and device for the withdrawal of maneuverable aircraft from a corkscrew according to the fifth method, which is mainly used in the presence of "second" stable balancing at large angles of attack (see Akhromeev VA, Goman MG, etc. "Automation of the withdrawal of maneuverable aircraft from the corkscrew mode, Technique of the Air Fleet, No. 3, 1991).
В качестве анализатора попадания самолета в режим штопора предлагается алгоритм, использующий время, в течение которого значение угловой скорости рыскания ωу превышает заданное в случае вращательного движения в штопоре, или время, в течение которого угол атаки превышает заданное значение при полном отклонении стабилизатора в случае "падения листом".As an analyzer for hitting a plane in a corkscrew, an algorithm is proposed that uses the time during which the value of the angular yaw rate ω y exceeds the value set in the case of rotational movement in the corkscrew, or the time during which the angle of attack exceeds the set value when the stabilizer is completely deflected in the case " falling leaf. "
Для вывода из этих режимов используют метод динамической или резонансной раскачки с последующим применением для вывода из штопора ранее известных методов. Автоматизация перехода к режиму штатного полета в устройстве не предусмотрена.To deduce from these modes, the dynamic or resonant buildup method is used, followed by the application of previously known methods to deduce from a corkscrew. Automation of the transition to the regular flight mode is not provided for in the device.
Известно устройство для предотвращения входа в штопор маневренного самолета, патент РФ №601892, кл. МПК В 64 С 13.18.A device is known for preventing entry into a tailspin of a maneuverable aircraft, RF patent No. 601012, class. IPC B 64 C 13.18.
Устройство содержит датчики угла скольжения, угловой скорости крена, угла атаки, анализатор режимов штопора, задатчик порогового значения угла атаки, схему сравнения, вычитающий элемент, формирователь команд с блоком логики, подключенный к усилительно-преобразующему устройству, преобразующему сигналы и выдающему команды на отклонение управляющих органов самолета.The device contains sensors of the angle of slip, angular velocity of the roll, the angle of attack, the analyzer of the corkscrew modes, the threshold value of the angle of attack, a comparison circuit, a subtracting element, a command generator with a logic unit, connected to an amplifying-converting device that converts signals and issues commands to reject control organs of the plane.
Вычитающий элемент устройства формирует сигнал, пропорциональный приращению угла атаки за счет угловой скорости крена в соответствии с зависимостью, где формируемый сигнал пропорционален приращению угла атаки только за счет наличия угла скольжения и получен путем соответствующего масштабирования сигнала с датчика угла скольжения. В логическом устройстве проводится последовательное сравнение выходного сигнала с задатчиком и с сигналом датчика угла скольжения. Происходит последовательное отклонение рулей.The subtracting element of the device generates a signal proportional to the increment of the angle of attack due to the angular roll velocity in accordance with the dependence, where the generated signal is proportional to the increment of the angle of attack only due to the presence of the slip angle and is obtained by appropriate scaling of the signal from the slip angle sensor. In the logic device, the output signal is sequentially compared with the master and with the signal of the slip angle sensor. A sequential deviation of the rudders occurs.
Устройство не обеспечивает устойчивую работу системы управления па всех режимах полета, в нем не предусмотрена автоматизация перехода к штатному режиму полета, увеличивается время от срыва в штопор до выхода из него, а следовательно, и перепад высот, что снижает надежность устройства и безопасность полета.The device does not provide stable operation of the control system for all flight modes, it does not provide for automation of the transition to the normal flight mode, the time from a breakdown to a corkscrew to exit from it increases, and, consequently, a height difference, which reduces the reliability of the device and flight safety.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание устройства, осуществляющего автоматический вывод самолета из режимов сваливания и штопора в режим штатного полета, обеспечивающего повышенную надежность, устойчивую работу системы управления на всех режимах полета, улучшение управляемости на всех углах атаки, в том числе превышающих закритические значения.The objective of the invention is to provide a device that automatically displays an airplane from stall and corkscrew modes to regular flight mode, which provides increased reliability, stable operation of the control system in all flight modes, improved controllability at all angles of attack, including exceeding supercritical values.
Кроме того, заявляемое устройство должно обладать высокой эффективностью вывода из режимов штопора в штатный режим полета самолета за счет уменьшения потери высоты.In addition, the inventive device should have high efficiency output from corkscrew modes to normal flight mode of the aircraft by reducing altitude loss.
В соответствии с изобретением поставленная задача достигается тем, что устройство автоматического выведения самолета из режимов сваливания и штопора в штатный режим полета, содержащее блок информационных датчиков угловых скоростей рыскания, крена, тангажа, расположенных в связанной с самолетом системе координат, вертикальной перегрузки, углов атаки, крена, тангажа, скоростного напора, анализатор режима полета, задатчик пороговых значений, блок логики, устройство сравнения, суммирующие устройства, подключенные к приводам руля направления, элеронов и руля высоты, выполнено связанным с блоком демпфирования самолета, обеспечивающим остановку вращения самолета во всем диапазоне углов атаки. При этом первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока демпфирования соединены с выходами датчиков угловой скорости рыскания, угловых скоростей крена и тангажа, углов атаки и скоростного напора соответственно. Первый, второй и третий выходы блока демпфирования соединены в блоке логики с первыми входами первого, второго и третьего суммирующих усилителей каналов руля направления, элеронов, руля высоты соответственно. Выходы первого, второго и третьего суммирующих усилителей соединены с первыми входами первого, второго и третьего безвозвратных переключателей типа "или-или", вторые входы которых подключены соответственно к выходам усилителей приводов руля направления, элеронов и руля высоты штатной системы управления, а выходы этих переключателей соединены с входами рулевых приводов руля направления, элеронов и руля высоты.In accordance with the invention, the task is achieved in that a device for automatically removing an airplane from stall and corkscrew to normal flight mode, containing a block of information sensors for angular yaw, roll, pitch, located in the coordinate system associated with the plane, vertical overload, angle of attack, roll, pitch, speed head, flight mode analyzer, threshold value adjuster, logic unit, comparison device, summing devices connected to the steering wheel drives of aileron, elevator, and elevator, made connected with the damping unit of the aircraft, providing a stop rotation of the aircraft in the entire range of angles of attack. In this case, the first, second, third, fourth and fifth inputs of the damping unit are connected to the outputs of the sensors of the angular yaw rate, angular roll and pitch velocities, angles of attack and pressure head, respectively. The first, second and third outputs of the damping unit are connected in the logic unit with the first inputs of the first, second and third summing amplifiers of the channels of the rudder, ailerons, elevator, respectively. The outputs of the first, second, and third summing amplifiers are connected to the first inputs of the first, second, and third irrevocable switches of the "either-or" type, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the amplifiers of the rudder drives, ailerons, and elevator of the standard control system, and the outputs of these switches connected to the inputs of the steering gears of the rudder, ailerons and elevator.
Кроме того, анализатор режимов сваливания и штопора в заявляемом устройстве выполнен из последовательно соединенных вычислителя угловой скорости рыскания ψ, фильтра высоких частот, блока абсолютной величины сигнала, блока выработки команды управления блоком логики. При этом входы вычислителя соединены с выходами датчиков угла тангажа, угла крена, угловой скорости рыскания, угловой скорости крена, расположенных в связанной с самолетом системе координат (ωx, ωy, ωz). Более того, в блок логики дополнительно включены задатчики пороговых значений угла тангажа, вертикальной перегрузки Nузад и скоростного напора, ограничители сигналов по углам тангажа и крена, устройство сравнения типа "да-нет" заданного и текущего значения скоростного напора первым входом, соединенным с датчиком скоростного напора, вторым входом - с задатчиком скоростного напора, и выходом соединенным через первый переключатель без самовозврата типа "да-нет" с первым входом четвертого переключателя без самовозврата типа "или-или". Второй вход четвертого переключателя соединен с выходом четвертого суммирующего усилителя.In addition, the analyzer of the stall and corkscrew modes in the inventive device is made of a series-connected calculator of the angular yaw rate ψ, a high-pass filter, a block of the absolute value of the signal, a block for generating a command for controlling the logic block. In this case, the inputs of the calculator are connected to the outputs of the pitch angle, roll angle, yaw rate, angular roll speed sensors located in the coordinate system (ω x , ω y , ω z ) associated with the aircraft. Moreover, the logic unit additionally includes pitch angle threshold adjusters, vertical overloads Nu ass and speed head, signal limiters for pitch and roll angles, a yes-no comparison device of the set and current speed head value with the first input connected to the sensor pressure head, the second input - with a speed head setter, and the output connected through the first switch without self-return type "yes-no" with the first input of the fourth switch without self-return type "either-or". The second input of the fourth switch is connected to the output of the fourth summing amplifier.
На первый и второй входы четвертого суммирующего усилителя подключены датчик вертикальной перегрузки и задатчик вертикальной перегрузки Nу соответственно. Третий вход четвертого переключателя типа "или-или" соединен через ограничитель сигнала по углу тангажа с выходом пятого суммирующего усилителя, к первому и второму входам которого подключены датчик угла тангажа и задатчик угла тангажа соответственно. Вход второго переключателя без самовозврата типа "да-нет" соединен с датчиком угла крена, а выход соединен с входами третьего и четвертого ограничителей сигналов по каналам элеронов и руля направления, выходы которых подключены соответственно ко вторым входам второго и первого суммирующих усилителей каналов элеронов и руля направления.To the first and second inputs of the fourth summing amplifier are connected a vertical overload sensor and a vertical overload master Nу, respectively. The third input of the fourth switch of the "either-or" type is connected via a pitch angle limiter to the output of the fifth summing amplifier, to the first and second inputs of which the pitch angle sensor and pitch angle adjuster are connected, respectively. The input of the second switch without self-return type "yes-no" is connected to the roll angle sensor, and the output is connected to the inputs of the third and fourth signal limiters on the ailerons and rudder channels, the outputs of which are connected respectively to the second inputs of the second and first summing amplifiers of the aileron and steering channels directions.
Выход четвертого безвозвратного переключателя типа "или-или" через ограничитель сигнала рассогласования по тангажу соединен со вторым входом третьего суммирующего усилителя канала руля высоты, при этом управляющие входы первого, второго переключателей без самовозврата типа "да-нет", первого, второго и третьего безвозвратных переключателей типа "или-или" соединены с выходом блока выработки команд управления блоком логики анализатора для исполнения команд.The output of the fourth irrevocable switch of the "either-or" type through the pitch misbalance signal limiter is connected to the second input of the third summing amplifier of the elevator channel, while the control inputs of the first, second switches without self-returning of the yes-no type, the first, second, and third irrevocable switches of the "either-or" type are connected to the output of the command generation block by the analyzer logic control block for executing the commands.
Такое выполнение заявляемого устройства позволяет при минимальной потере высоты за счет непрерывной работы системы автоматического управления в замкнутом контуре повысить надежность вывода самолета из режимов штопора в режим штатного полета, обеспечить устойчивую работу системы управления на всех режимах полета, в том числе и на углах атаки, превышающих закритические значения, и повысить безопасность полетов.This embodiment of the inventive device allows for a minimum loss of altitude due to the continuous operation of the automatic control system in a closed loop to increase the reliability of the aircraft withdrawal from corkscrew to regular flight mode, to ensure stable operation of the control system in all flight modes, including at angles of attack greater than supercritical values, and improve flight safety.
Перечень фигур на чертежах.The list of figures in the drawings.
Изобретение поясняется фигурами 1, 2, 3, 4, 5.The invention is illustrated by figures 1, 2, 3, 4, 5.
На Фиг.1 представлена блок-схема устройства, где обозначены:Figure 1 presents the block diagram of the device, where indicated:
1. Блок демпфирования по трем осям X/Y/Z;1. Damping unit along three axes X / Y / Z;
2. Блок логики;2. Block logic;
3. Анализатор режима полета;3. Flight mode analyzer;
4. Блок информационных датчиков;4. Block of information sensors;
5. ДУС рыскания;5. DUS yaw;
6. ДУС крена;6. CRS roll;
7. ДУС тангажа;7. DUS pitch;
8. Датчик вертикальной перегрузки;8. Vertical overload sensor;
9. Датчик угла атаки;9. The angle of attack sensor;
10. Датчик угла тангажа:10. Pitch angle sensor:
11. Датчик угла крена;11. Roll angle sensor;
12. Датчик скоростного напора;12. Speed head sensor;
13. Задатчик угла тангажа;13. Pitch angle adjuster;
14. Задатчик вертикальной перегрузки;14. The adjuster vertical overload;
15. Первый безвозвратный переключатель типа "или-или" привода руля направления;15. The first non-return switch of the type "or-or" drive rudder;
16. Второй безвозвратный переключатель типа "или-или" привода элеронов;16. The second permanent switch type "or-or" drive ailerons;
17. Первый суммирующий усилитель канала руля направления;17. The first summing power amplifier channel steering;
18. Второй суммирующий усилитель канала элеронов;18. The second summing amplifier of the aileron channel;
19. Третий суммирующий усилитель канала руля высоты;19. The third summing power amplifier channel elevator;
20. Третий ограничитель сигнала по крену канала элеронов;20. The third signal limiter on the roll of the aileron channel;
21. Четвертый ограничитель сигнала по каналу руля направлена;21. The fourth signal limiter is directed along the steering channel;
22. Второй ограничитель сигнала рассогласования по тангажу;22. Second pitch misalignment limiter;
23. Второй переключатель без самовозврата типа "да-нет" по крену;23. The second switch without self-reset type "yes-no" roll;
24. Первый ограничитель сигнала по углу тангажа;24. The first signal pitch limiter;
25. Четвертый переключатель сигналов типа "или-или";25. The fourth switch of signals of the type "either-or";
26. Пятый суммирующий усилитель канала тангажа;26. The fifth summing amplifier of the pitch channel;
27. Усилитель привода руля направления штатной системы;27. Power steering rudder standard system;
28. Усилитель привода элеронов штатной системы;28. Amplifier drive ailerons standard system;
29. Устройство сравнения типа "да-нет" заданного и текущего значений скоростного напора;29. A yes-no comparison device of a given and current velocity head values;
30. Четвертый суммирующий усилитель текущих и заданных значений вертикальной перегрузки;30. The fourth summing amplifier current and preset values of vertical overload;
31. Вычислитель угловой скорости рыскания;31. The calculator of the angular velocity of yaw;
32. Фильтр высоких частот;32. High pass filter;
33. Блок абсолютной величины сигнала;33. The block of the absolute value of the signal;
34. Блок выработки команд управления блоком логики;34. A block for generating commands for controlling a block of logic;
35. Третий безвозвратный переключатель типа "или-или" привода руля высоты;35. The third permanent switch type "or-or" elevator;
36. Усилитель привода руля высоты штатной системы;36. Power steering elevator standard system;
37. 3адатчик скоростного напора;37. speed sensor;
38. Рулевой привод руля направления;38. Steering wheel rudder;
39. Рулевой привод элеронов;39. Steering drive ailerons;
40. Рулевой привод руля высоты;40. Steering wheel elevator;
41. Первый переключатель без самовозврата типа "да-нет".41. The first switch without self-reset type "yes-no."
На Фиг.2, 3 показаны результаты математического моделирования процесса автоматического вывода самолета в штатный режим полета заявляемым устройством, включенным на вывод из плоского штопора по команде анализатора на 55 с.Figure 2, 3 shows the results of mathematical modeling of the process of automatically bringing the aircraft into normal flight mode of the claimed device, connected to the output from a flat corkscrew by the analyzer command for 55 s.
На фиг.4, 5 показан процесс автоматического приведения самолета в штатный режим полета при сваливании на торможении с γзад=60°, при этом на Фиг.2, 3, 4, 5 обозначено:Figure 4, 5 shows the process of automatically bringing the aircraft into normal flight mode when stalling under braking with γ ass = 60 °, while figure 2, 3, 4, 5 indicate:
К - команда с анализатора;K - command from the analyzer;
F - сигнал с выхода фильтра;F - signal from the output of the filter;
Н - высота полета;N - flight altitude;
V - скорость полета;V is the flight speed;
α - угол атаки;α is the angle of attack;
υ - угол тангажа;υ is the pitch angle;
γ - угол крена;γ is the angle of heel;
γ ωх, ωy, ωz - угловые скорости крена, рыскания и тангажа.γ ω x , ω y , ω z - the angular velocity of the roll, yaw and pitch.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.
Устройство автоматического выведения самолета из режимов сваливания н штопора в штатный режим полета (см. фиг.1) содержит блок логики 2, анализатор режимов сваливания и штопора 3, блок информационных датчиков 4.A device for automatically removing an airplane from stall modes and a corkscrew to a normal flight mode (see Fig. 1) contains a logic unit 2, an analyzer of stall modes and a corkscrew 3, a block of information sensors 4.
Согласно изобретению устройство выполнено связанным с блоком демпфирования самолета по трем осям координат X, Y, Z 1. Первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с выходами датчиков угловой скорости рыскания 5, угловых скоростей крена 6 и тангажа 7, расположенных по связанной с самолетом системе координат, углов атаки 9 и скоростного напора 12 блока информационных датчиков 4 соответственно. Первый, второй и третий выходы блока демпфирования соединены в блоке логики 2 с первыми входами первого, второго и третьего суммирующих усилителей каналов руля направления 17, элеронов 18, руля высоты 19 соответственно.According to the invention, the device is made connected with the damping unit of the aircraft in three coordinate axes X, Y, Z 1. The first, second, third, fourth and fifth inputs of which are connected to the outputs of the sensors of the angular velocity of
Анализатор режимов сваливания и штопора 3 выполнен из последовательно соединенных вычислителя угловой скорости рыскания 31, фильтра высоких частот 32, блока абсолютной величины сигнала 33, блока выработки команды управления 34 блоком логики.The analyzer of the modes of stall and corkscrew 3 is made of a series-connected calculator of the angular velocity of yaw 31, a high-pass filter 32, a block of the absolute value of the signal 33, a block for generating a control command 34 of the logic block.
При этом вычислитель угловой скорости рыскания 34 соединен с выходами датчиков угла тангажа 10, угла крена 11, угловой скорости рыскания 5, угловой скорости тангажа 7. Блок логики 2 содержит задатчики пороговых значений угла тангажа 13, вертикальной перегрузки Nyзад 14 и скоростного напора 37, ограничители сигналов по углам тангажа - первый 24 и второй 22, рыскания 20 и крена 21, суммирующие усилители 17, 18, 19, 30, 26.In this case, the yaw rate calculator 34 is connected to the outputs of the
Устройство сравнения типа "да-нет" заданного и текущего значения скоростного напора 29 первым входом соединено с датчиком скоростного напора 12, вторым входом - с задатчиком скоростного напора 37 и выходом соединенно через первый переключатель без самовозврата типа "да-нет" 41 с первым входом четвертого безвозвратного переключателя типа "или-или" 25, второй вход которого соединен с выходом четвертого суммирующего усилителя 30, на первый и второй входы четвертого суммирующего усилителя 30 подключены датчик вертикальной перегрузки 8 и задатчик вертикальной перегрузки Nу 14 соответственно.The yes-no comparison device of the set and current value of the pressure head 29 with the first input is connected to the pressure head sensor 12, the second input is connected to the speed head 37 and the output is connected via the first switch without self-return of the yes-no type 41 with the first input the fourth irrevocable switch of the type "either-or" 25, the second input of which is connected to the output of the fourth summing
Третий вход четвертого переключателя типа "или-или" 25 соединен через ограничитель сигнала по углу тангажа 24 с выходом пятого суммирующего усилителя 26, к первому и второму входам которого подключены датчик угла тангажа 10 и задатчик угла тангажа 13 соответственно.The third input of the fourth switch of the type "either-or" 25 is connected through a signal limiter at pitch angle 24 to the output of the fifth summing amplifier 26, to the first and second inputs of which are connected the
Вход второго переключателя без самовозврата типа "да-нет" 23 соединен с датчиком угла крена 11, выход его соединен с входами третьего 20 и четвертого 21 ограничителей сигналов по каналам элеронов и руля направления соответственно.The input of the second switch without self-return type "yes-no" 23 is connected to a roll angle sensor 11, its output is connected to the inputs of the third 20 and fourth 21 signal limiters on the channels of the ailerons and rudders, respectively.
Выход первого безвозвратного переключателя типа "или-или" 25 через ограничитель сигнала рассогласования по тангажу 22 соединен со вторым входом третьего суммирующего усилителя 19 канала руля высоты. Выходы первого 17, второго 18 и третьего 19 суммирующих усилителей соединены с первыми входами первого 15, второго 16 и третьего 35 безвозвратных переключателей типа "или-или", вторые входы которых подключены соответственно к усилителям приводов руля направления 27, элеронов 28 и руля высоты 36 штатной системы управления, выходы этих переключателей соединены с входами рулевых приводов руля направления 38, элеронов 39 и руля высоты 40.The output of the first irrevocable switch of the type "either-or" 25 through the limiter of the error signal for the pitch difference 22 is connected to the second input of the third summing amplifier 19 of the elevator channel. The outputs of the first 17, second 18 and third 19 summing amplifiers are connected to the first inputs of the first 15, second 16 and third 35 non-return switches of the "either-or" type, the second inputs of which are connected respectively to the amplifiers of the rudder drives 27, ailerons 28 and elevator 36 standard control system, the outputs of these switches are connected to the inputs of the steering gears of the rudder 38, ailerons 39 and
При этом управляющие входы первого 41, второго 23 переключателей без самовозврата типа "да-нет", первого 15, второго 16 и третьего 35 безвозвратных переключателей типа "или-или" соединены с блоком выработки команд управления блоком логики 34.In this case, the control inputs of the first 41, second 23 switches without self-resetting of the yes-no type, the first 15, second 16 and third 35 of the irrevocable switches of the type "either-or" are connected to the block for generating control commands of the logic unit 34.
Реализация вычислительных блоков анализатора режимов сваливания и штопора 3, блока демпфирования 1 и блока логики 2 в цифровом варианте не требует больших вычислительных ресурсов и не представляет трудности.The implementation of the computing units of the analyzer of the modes of stall and corkscrew 3, the damping unit 1 and the logic unit 2 in the digital version does not require large computing resources and does not present difficulties.
Такое выполнение заявляемого устройства позволят обеспечить автоматическое выведение самолета в штатный режим полета на этапе определения начала режима сваливания или штопора, в том числе на углах атаки, превышающих закритические значения.This embodiment of the inventive device will allow automatic withdrawal of the aircraft into the normal flight mode at the stage of determining the beginning of the stall mode or corkscrew, including at angles of attack exceeding supercritical values.
Работа устройстваDevice operation
Работа устройства автоматического выведения самолета из режимов сваливания и штопора в штатный режим полета осуществляется последовательно в три этапа:The operation of the device for automatically removing the aircraft from the stall and corkscrew modes to the normal flight mode is carried out sequentially in three stages:
- определение начала режима сваливания или штопора;- determination of the beginning of the stall mode or corkscrew;
- останов вращения самолета;- stop rotation of the aircraft;
- вывод самолета в режим полета с углом траектории, близким к минимально возможному (по абсолютной величине).- the conclusion of the aircraft in flight mode with a trajectory angle close to the minimum possible (in absolute value).
Определение начала режима сваливания или штопора осуществляется путем анализа низкочастотной составляющей угловой скорости рыскания, определяемой в вычислителе (3) по формулеThe beginning of the stall or corkscrew mode is determined by analyzing the low-frequency component of the angular yaw rate, which is determined in the calculator (3) by the formula
где Where
γ - угол крена,γ is the angle of heel,
ωy, ωz - угловые скорости рыскания и тангажа в связанной с самолетом системе координат,ω y , ω z are the angular velocity of yaw and pitch in the coordinate system associated with the plane,
ψ - угловая скорость рыскания.ψ is the angular velocity of yaw.
Угловая скорость рыскания складывается из двух компонент, обусловленных движением вокруг центра масс самолета и движением его центра масс. В нормальных режимах полета частота этих движений различается более чем на порядок. В соответствии с этим амплитуда угловой скорости рыскания траекторной составляющей движения (движения центра масс) существенно меньше амплитуды, обусловленной движением вокруг центра масс.The angular yaw rate is composed of two components due to the movement around the center of mass of the aircraft and the movement of its center of mass. In normal flight modes, the frequency of these movements differs by more than an order of magnitude. In accordance with this, the amplitude of the angular velocity of yaw of the trajectory component of the motion (motion of the center of mass) is significantly smaller than the amplitude due to the motion around the center of mass.
При возникновении режима сваливания или штопора частота и амплитуда колебаний, обусловленных движением центра масс, существенно возрастают, что и является признаком появления указанных режимов. Введение фильтра высоких частот 32 в сигнал угловой скорости рыскания позволяет выделить составляющую, относящуюся к движению центра масс, и, оценив ее абсолютную величину, полученную в блоке 33, путем сравнения с некоторым пороговым значением в блоке 34 выработать команду на включение устройства, по которой переключатели 15, 16 и 35 отключают управляющие сигналы штатной системы 27, 28 и 36 от входов приводов органов управления 38, 39 и 40 и подключают к ним сигналы суммирующих усилителей 17, 18 и 19 устройства. Этой же командой посредством переключателя 41 сигнал с устройства сравнения 29 подключается к переключателю 25.When a stall or corkscrew mode occurs, the frequency and amplitude of oscillations caused by the movement of the center of mass increase significantly, which is a sign of the appearance of these modes. The introduction of a high-pass filter 32 into the signal of the angular velocity of yaw allows you to select a component related to the motion of the center of mass, and, having estimated its absolute value obtained in block 33, by comparing with a certain threshold value in block 34, generate a command to turn on the device, according to which the
Выбор параметров высокочастотного фильтра и величины порогового значения сигнала, при которых происходит включение устройства, производится дня каждого типа самолета путем математического моделирования и подтверждается в летных испытаниях.The selection of the high-pass filter parameters and the threshold value of the signal at which the device is turned on is carried out on the day of each type of aircraft by mathematical modeling and is confirmed in flight tests.
Алгоритм работы блока демпфирования 1 обеспечивает останов вращения самолета во всем диапазоне углов атаки путем выработки необходимых сигналов управления рулями направления, высоты и элеронами.The algorithm of the damping unit 1 ensures that the rotation of the aircraft is stopped in the entire range of angles of attack by generating the necessary control signals for rudders, heights and ailerons.
После останова вращения начинается режим перевода самолета в режим полета с траекторным углом, близким к траекторному углу при полете с максимальным аэродинамическим качеством.After stopping rotation, the aircraft begins to switch to flight mode with a trajectory angle close to the trajectory angle when flying with maximum aerodynamic quality.
При останове вращения сигнал на выходе блока абсолютной величины 34 анализатора становится меньше заданного порогового значения и анализатор выдает команду на включение стабилизации нулевого угла крена путем подключения переключателем 23 сигнала угла крена с датчика 11 к ограничителям сигнала 20 и 21 и заданного значения вертикальной перегрузки путем подключения сигнала рассогласования фактического и заданного значений перегрузки переключателем 25 к ограничителю сигнала 22, обеспечивающего увеличение траекторного угла полета самолета. В то же время происходит увеличение скорости полета и, соответственно, скоростного напора. При достижении заданного значения скоростного напора сигналы с устройства сравнения 29 переключателем 25 путем подключения сигнала рассогласования между заданным и фактическим углами тангажа через ограничитель сигнала 24 продольный канал переводится в режим стабилизации заданного значения угла тангажа, величина которого определяется установившимся режимом полета с углом атаки, несколько меньшим угла атаки, соответствующего максимальному значению аэродинамического качества.When rotation stops, the signal at the output of the absolute value block of the analyzer 34 becomes less than the specified threshold value and the analyzer issues a command to enable stabilization of the zero roll angle by connecting the roll angle signal 23 from the sensor 11 to the
Выбор величин параметров устройства производится для каждого типа самолета в соответствии с его характеристиками и конфигурацией путем математического моделирования и подтверждается летными испытаниями.The selection of the parameters of the device is made for each type of aircraft in accordance with its characteristics and configuration by mathematical modeling and is confirmed by flight tests.
Работоспособность устройства подтверждается результатами математического моделирования движения самолета при сваливании и штопоре.The operability of the device is confirmed by the results of mathematical modeling of aircraft movement during stall and corkscrew.
На Фиг. 2, 3 представлен пример переходного процесса параметров движения при автоматическом выводе самолета в штатный режим полета с помощью заявляемого устройства, когда устройство включено на вывод из штопора по команде анализатора на 55 с, а на Фиг. 4, 5 - при сваливании на торможении с γзад=60°.In FIG. 2, 3, an example of a transition process of motion parameters during automatic output of an aircraft to a normal flight mode using the inventive device is presented, when the device is switched on to output from a corkscrew by the analyzer command for 55 s, and in FIG. 4, 5 - when stalling on braking with γ ass = 60 °.
Заявленное устройство обладает повышенной надежностью, позволяет при минимальной потере высоты обеспечить устойчивую работу системы управления на всех режимах полета, в том числе и на углах атаки, превышающих закритические значения.The claimed device has increased reliability, allows for minimal loss of altitude to ensure stable operation of the control system in all flight modes, including at angles of attack exceeding supercritical values.
В устройстве используются существующие серийно выпускаемые датчики угловых скоростей 5, 6, 7, углов 9, 10, 11, перегрузки 8 и скоростного напора 12. Реализация вычислительных блоков анализатора режима полета 3, блока демпфирования 1 и блока логики 2 в цифровом варианте не требует больших вычислительных ресурсов и не представляет трудности.The device uses existing commercially available sensors of
ЛитератураLiterature
1. Динамика штопора самолета. Котик Н.Г. - М.: Машиностроение, 1976, с.242.1. The dynamics of the aircraft corkscrew. Kotik N.G. - M.: Mechanical Engineering, 1976, p.242.
2. Динамика продольного и бокового движения. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. - М.: Машиностроение, 1979, с.326-343.2. Dynamics of longitudinal and lateral movement. Byushgens G.S., Studnev R.V. - M.: Mechanical Engineering, 1979, S. 326-343.
3. Патент РФ №601892, В 64 С 13/18, 30.01.94 г.3. RF patent №601892, B 64 С 13/18, 01/30/94.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005102628/11A RU2280591C1 (en) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | Device for automatically shifting aircraft from stall and spinning conditions to standard mode of flight |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005102628/11A RU2280591C1 (en) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | Device for automatically shifting aircraft from stall and spinning conditions to standard mode of flight |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2280591C1 true RU2280591C1 (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=37057801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005102628/11A RU2280591C1 (en) | 2005-02-03 | 2005-02-03 | Device for automatically shifting aircraft from stall and spinning conditions to standard mode of flight |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280591C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482022C1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Aircraft control system |
-
2005
- 2005-02-03 RU RU2005102628/11A patent/RU2280591C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482022C1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Aircraft control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7440825B2 (en) | Constant vertical state maintaining cueing system | |
US5186416A (en) | System for reducing the forces applied to the wings and particularly to the root of the wings of an aircraft in flight | |
US6671588B2 (en) | System and method for controlling traveling direction of aircraft | |
US8352099B1 (en) | Varying engine thrust for directional control of an aircraft experiencing engine thrust asymmetry | |
ES2632175T3 (en) | Calculation and display of the warning speed for control with thrust asymmetry | |
EP2998819B1 (en) | Variable maximum commandable roll rate for directional control during engine-out rolling maneuver | |
US10358232B2 (en) | Detecting that a rotorcraft is approaching a vortex domain, and signaling that detection | |
KR101856122B1 (en) | Rotorcraft control system, rotorcraft associated and corresponding control method | |
CN102695649A (en) | Control system of aircraft, method for controlling aircraft, and aircraft | |
US10351230B2 (en) | Initial rotor state compensation for a rotorcraft | |
RU2397111C2 (en) | Aircraft rudder control electric system | |
US4797674A (en) | Flight guidance system for aircraft in windshear | |
CN105947186A (en) | Neutral speed stability compensation control method | |
US20110029165A1 (en) | Method for determining the speed at which an aircraft breaks free of the ground effect | |
CN102692928B (en) | Controller region design method based on quaternion model of aircraft | |
Sartori et al. | Design and development of a backstepping controller autopilot for fixed-wing UAVs | |
Pointner et al. | Using formal methods to verify safe deep stall landing of a MAV | |
RU2280591C1 (en) | Device for automatically shifting aircraft from stall and spinning conditions to standard mode of flight | |
CN108828941B (en) | Separation control method based on parameter identification | |
CN108829121B (en) | Separation controller based on parameter identification | |
Horn et al. | Flight envelope limiting systems using neural networks | |
US5553817A (en) | Turn coordination inhibit for rotary wing aircraft control system | |
US7422176B2 (en) | Method for ensuring the safety of an aircraft flying horizontally at low speed | |
Schmid | Simulation of helicopter aerodynamics in the vicinity of an obstacle using a free wake panel method | |
RU2373111C1 (en) | Method of automatic flight control of highly-maneuverable aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090204 |