RU2377507C1 - Facility for gross weight control of aircraft fuel - Google Patents
Facility for gross weight control of aircraft fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377507C1 RU2377507C1 RU2008139125/28A RU2008139125A RU2377507C1 RU 2377507 C1 RU2377507 C1 RU 2377507C1 RU 2008139125/28 A RU2008139125/28 A RU 2008139125/28A RU 2008139125 A RU2008139125 A RU 2008139125A RU 2377507 C1 RU2377507 C1 RU 2377507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- multiplier
- sensor
- block
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано для комплексного контроля топливных систем пассажирских и транспортных самолетов классической схемы, у которых топливо расположено в крыле, а нагрузка - в фюзеляже. Оно может быть использовано также для определения в полете текущего значения веса топлива, поперечной центровки самолета, обеспечения безопасности полета и оперативного управления основными аэродинамическими характеристиками самолета: дальностью, высотой, скоростью полета.The invention relates to the field of aviation technology and can be used for integrated control of the fuel systems of passenger and transport aircraft of the classical scheme, in which the fuel is located in the wing and the load is in the fuselage. It can also be used to determine the current value of the fuel weight in flight, the transverse alignment of the aircraft, ensure flight safety and operational control of the basic aerodynamic characteristics of the aircraft: range, altitude, speed.
Известна система диагностирования неисправностей в устройствах числового программного управления, использующая программируемый контроллер, которая содержит удаленную главную ЭВМ, выполняющую процедуру диагностирования посредством считывания входных и выходных сигналов программируемого контроллера и выясняет неисправность путем обработки указанных входных и выходных сигналов [Пат. 90/02366 PCT (WO). МКИ G05B 23/02. Система диагностирования неисправностей / РЖ. Изобретения стран мира. №9. 1990]. Система обладает широкими возможностями общего применения по определению отказов. Однако для ее работы необходимо иметь входные и выходные сигналы анализируемой системы, что для топливных систем самолета имеет место лишь для наземного, предполетного измерения количества топлива с топливозаправщика. Для полетного контроля веса топлива и центровки необходимо применять датчик-топливомер в баке самолета [1, с.225-229], который имеет ограниченную надежность, как и двигатели (потребители топлива), трубопроводы, топливные баки, электропроводка и указатели веса топлива. Известны ошибки контроля веса топлива при таком наземном контроле («Планер Гимли»). Метод определения веса топлива топливомером имеет значение для качества контроля [2, с.99, табл.7.1].A known system for diagnosing faults in numerical control devices using a programmable controller that contains a remote host computer that performs the diagnostic procedure by reading the input and output signals of the programmable controller and finds out the malfunction by processing the specified input and output signals [Pat. 90/02366 PCT (WO). MKI G05B 23/02. Fault Diagnostic System / RJ. Inventions of the countries of the world. No. 9. 1990]. The system has broad capabilities for general failure detection. However, for its operation, it is necessary to have input and output signals of the analyzed system, which for the aircraft fuel systems takes place only for ground, pre-flight measurement of the amount of fuel from the tanker. For flight control of fuel weight and alignment, it is necessary to use a fuel gauge sensor in the aircraft tank [1, p.225-229], which has limited reliability, as do engines (fuel consumers), pipelines, fuel tanks, electrical wiring, and fuel weight indicators. Errors of fuel weight control are known for such ground control ("Gimli Glider"). The method for determining the weight of fuel with a fuel gauge is important for the quality of control [2, p. 99, table 7.1].
Известно устройство полетного и предполетного контроля емкостного топливомера, содержащее реле, кнопки его дистанционного включения на корпусе указателя веса топлива и эталонные конденсаторы [Система управления и изменения топлива СУИТ4-5, СУИТ4-5А, СУИТ4-5Б, СУИТ4-5В. Руководство по технической эксплуатации 6Т1.620.020. РЭ. с.47, рис.22; Константинов В.Д. Авиационное оборудование и его эксплуатация. Изд. ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1966. с.171, фиг.10.7]. Датчик-топливомер входит в мостовую схему следящей системы, подключенной ко входу указателя. Емкость одного из конденсаторов этого устройства соответствует емкости датчика топливомера при пустом баке, а емкость другого - емкости датчика топливомера при наполнении бака на 2/3 его максимального объема. При нажатии кнопок вместо емкости датчика топливомера в мостовую измерительную схему топливомера реле включает эталонные конденсаторы. Отклонение стрелки указателя должно последовательно отображать нулевое значение веса топлива и 2/3 максимального веса топлива. Контроль сводится к определению исправности только мостовой схемы, следящей системы и указателя. Вес топлива, датчики, сигнальные линии, распределение топлива по бакам (центровка) не проверяются. Устройство не контролирует центровку самолета. Для типовых топливомеров типа СУИТ8 (надежность Р1(2)=0,998824, Т1=1700 ч) при контроле веса топлива на самолете ИЛ-86 (34 датчика, максимальная надежность контроля Рк(2)=0,99932) достоверность [3] обнаружения отказа топливной системы за 2 часа полета будет Рд1(2)=0,633894, что соответствует времени достоверного контроля Тд1=4,39 часа.A device for flight and preflight monitoring of a capacitive fuel gauge containing a relay, buttons for its remote activation on the body of the fuel weight indicator and reference capacitors [Fuel control and change system SUIT4-5, SUIT4-5A, SUIT4-5B, SUIT4-5V. Technical Operation Manual 6T1.620.020. RE. p. 47, fig. 22; Konstantinov V.D. Aviation equipment and its operation. Ed. VVIA them. N.E. Zhukovsky, 1966. S. 171, Fig. 10.7]. The fuel gauge sensor is included in the bridge circuit of the tracking system connected to the input of the pointer. The capacity of one of the capacitors of this device corresponds to the capacity of the fuel gauge sensor when the tank is empty, and the capacity of the other corresponds to the capacity of the fuel gauge sensor when filling the tank by 2/3 of its maximum volume. When buttons are pressed instead of the capacitance of the fuel gauge sensor, the relay includes reference capacitors in the bridge measuring circuit of the fuel gauge. The deviation of the pointer arrow should consistently display the zero value of the fuel weight and 2/3 of the maximum fuel weight. Control is reduced to determining the serviceability of only a bridge circuit, a tracking system and a pointer. Fuel weight, sensors, signal lines, fuel distribution in tanks (centering) are not checked. The device does not control the alignment of the aircraft. For typical fuel gauges of the SUIT8 type (reliability Р1 (2) = 0.998824, Т1 = 1700 h) when monitoring the weight of fuel on an IL-86 airplane (34 sensors, maximum reliability of monitoring Рк (2) = 0.99932) reliability [3] detection of a fuel system failure in 2 hours of flight will be Rd1 (2) = 0.633894, which corresponds to the time of reliable control Td1 = 4.39 hours.
Известно устройство полетного контроля веса топлива самолета, содержащее емкостной топливомер и суммирующий расходомер топлива [Авиационные приборы. Под ред. С.С.Дорофеева. М.: Воен. издат., 1992. с.236-241]. Устройства дублируют друг друга. Датчиком емкостного топливомера является конденсатор, обкладки которого расположены в топливном баке и представляют собой коаксиальные профилированные трубы. Суммирующий расходомер топлива включает датчик-крыльчатку, связанный с магнитоиндукционным тахометром, расположенный в топливном трубопроводе между баком с топливом и двигателем самолета. Интегратор на выходе тахометра и схема вычитания с задатчиком начального количества топлива позволяют определить остаток топлива в баке. При заполнении бака топливом емкость конденсатора изменяется и на выходе мостовой электрической схемы, в одно из плеч которой включен конденсатор, появляется сигнал пропорциональный уровню топлива в баке самолета. Одновременно расход топлива из бака измеряется расходомером и его проинтегрированное значение вычитается из известного начального количества топлива на задатчике. Устройство имеет комплексный характер, так как служит и для контроля двигателя самолета по расходу топлива из бака. Суммирующий расходомер позволяет определить оставшийся объем топлива в баке. В полете пилот осуществляет постоянное наблюдение за разностью показаний дублирующих друг друга топливомера и суммирующего расходомера. У исправной топливной системы самолета она должна быть минимальной [4, с.237-242]. При появлении рассогласования показаний пилот может оказаться в сложной ситуации неопределенности состояния исправности системы, включающей двигатель самолета, топливо, топливные баки, трубопроводы, электропроводку, топливомер и суммирующий расходомер [5]. Учитывая весьма медленный характер расхода топлива в полете и сравнительно низкую надежность сложной многокомпонентной топливной системы самолета Р2(2)=0,998824×0,99757=0,996397 (Т2=554 часа), где Р3(2)=0,99757 - надежность суммирующего расходомера, имеют место ошибки пилотов из-за несовершенства такого полетного контроля. Во многом это обусловлено косвенным характером контроля веса топлива, как топливомером (по уровню топлива в баке), так и суммирующим расходомером (по разности заявленного объема и проинтегрированного расходомером объема). Достоверность контроля веса топлива по топливомеру здесь будет Рд2(2)=0,674411, а по суммирующему расходомеру - Рд3(2)=0,326382, что для топливомера соответствует времени достверного обнаружения отказа Тд3=1,79 часа, что меньше времени полета. Определение центровки самолета требует дополнительного внимания пилота.A device for flight control of the weight of fuel of an aircraft containing a capacitive fuel meter and a summing fuel flow meter [Aviation devices. Ed. S.S.Dorofeeva. M .: Military. publ., 1992. S. 236-241]. Devices duplicate each other. The capacitive fuel gauge sensor is a capacitor, the plates of which are located in the fuel tank and are coaxial profiled pipes. The totalizing fuel flow meter includes an impeller sensor connected to a magnetic induction tachometer located in the fuel pipe between the fuel tank and the airplane engine. The integrator at the output of the tachometer and the subtraction circuit with the setter of the initial amount of fuel allow you to determine the remaining fuel in the tank. When the tank is filled with fuel, the capacitance of the capacitor changes and at the output of the bridge circuitry, a capacitor is connected to one of the arms, a signal proportional to the fuel level in the aircraft tank appears. At the same time, the fuel consumption from the tank is measured by the flow meter and its integrated value is subtracted from the known initial amount of fuel on the master. The device has a comprehensive nature, as it also serves to control the engine of the aircraft for fuel consumption from the tank. The totalizing flow meter allows you to determine the remaining amount of fuel in the tank. In flight, the pilot constantly monitors the difference between the readings of the duplicating fuel meter and the summing flow meter. A working fuel system of the aircraft should be minimal [4, p.237-242]. If there is a mismatch in the testimony, the pilot may find himself in a difficult situation of uncertainty in the state of serviceability of the system, including the aircraft engine, fuel, fuel tanks, pipelines, electrical wiring, fuel gauge and totalizing flow meter [5]. Given the very slow nature of fuel consumption in flight and the relatively low reliability of the complex multicomponent fuel system of an airplane, P2 (2) = 0.998824 × 0.99757 = 0.996397 (T2 = 554 hours), where P3 (2) = 0.99757 - the reliability of the totalizing flow meter, there are pilot errors due to the imperfection of such flight control. This is largely due to the indirect nature of monitoring the weight of the fuel, both by the fuel meter (by the level of fuel in the tank) and by the totalizing flow meter (by the difference between the declared volume and the volume integrated by the flow meter). The reliability of controlling the weight of the fuel by the fuel meter here will be Рд2 (2) = 0.674411, and by the summing flow meter - Рд3 (2) = 0.326382, which for the fuel meter corresponds to the time of reliable failure detection Тд3 = 1.79 hours, which is less than the flight time . Determining the alignment of the aircraft requires additional pilot attention.
Известна наиболее широко применяемая контрольно-поверочная аппаратура топливно-расходомерных систем в предполетном состоянии самолета [Авиационные приборы. Под ред. С.С.Дорофеева. М.: Воен. издат., 1992. с.248]. Устройство состоит из измерителя емкости сухих датчиков топливомера, самоуравновешивающегося моста переменного тока, двумя плечами которого является реостат контрольно-поверочной аппаратуры, а двумя другими - реостат в проверяемом приборе. Измерение электрической емкости производится с помощью магазина переменной емкости, в параллель которому подключается проверяемая емкость датчика. На лицевой панели аппаратуры расположена кассета для крепления указателя топливомера, сигнальные лампы и переключатели режимов работы системы. Производится измерение емкости датчиков топливомера и оценка исправности следящих систем и указателей. Для проверки расходомера без датчика-крыльчатки (его сложно демонтировать из трубопровода топливной системы) применяется индуктивно-импульсное устройство, по принципу действия и конструкции аналогичное устройству датчика расхода. Магнитоиндукционный тахометр здесь приводится во вращение электродвигателем, регулируемая скорость вращения которого имитирует различные часовые расходы топлива на самолете. Такой контроль проводится только на земле в частично демонтированной системе, обладает высокой степенью достоверности обнаружения отказа датчиков, но является весьма трудоемким [6, с.28; 7, с.257].Known for the most widely used test equipment of fuel and flow systems in the pre-flight state of the aircraft [Aviation devices. Ed. S.S.Dorofeeva. M .: Military. publ., 1992. p.248]. The device consists of a capacitance meter for dry fuel gauge sensors, a self-balancing AC bridge, the two arms of which are the rheostat of the test equipment, and the other two are the rheostat in the device under test. Measurement of electric capacitance is carried out using a variable capacity magazine, in parallel with which the tested sensor capacitance is connected. On the front panel of the equipment is a cassette for attaching a fuel gauge pointer, warning lights and system mode switches. The capacitance of the fuel gauge sensors is measured and the health of the tracking systems and indicators is assessed. To check the flowmeter without an impeller sensor (it is difficult to dismantle it from the fuel system pipe), an inductive-pulse device is used, similar in principle to the operation of the flow sensor device and design. The magneto-induction tachometer is driven by an electric motor, the adjustable rotation speed of which simulates various hourly fuel consumption on an airplane. Such control is carried out only on the ground in a partially dismantled system, has a high degree of reliability of detection of sensor failure, but is very time-consuming [6, p. 28; 7, p. 257].
Наиболее близким из числа известных технических решений является устройство для полетного контроля веса нагрузки самолета [Пат. 2260179 РФ. МКИ G01G 19/07, G06G 7/70. Устройство для полетного контроля веса нагрузки самолета / В.Ю.Чернов // Б.И. 2005, №25], которое содержит датчик угла атаки, датчик числа Маха, датчик скорости, датчик высоты, датчик углов отклонения интерцепторов, датчик углов отклонения закрылков, датчик углов отклонения предкрылков, датчик углов отклонения щитков, датчик углов отклонения руля высоты, датчик углов отклонения стабилизатора, датчик центровки, датчик выпуска шасси, датчик скорости тангажа, датчик скорости крена, датчик скорости рыскания, умножитель, сумматор, дифференциатор, делитель, блок памяти, первый, второй и третий блоки сравнения, схему ИЛИ, коммутатор, функциональный преобразователь и блок определения момента тангажа, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый входы которого соединены соответственно с выходами датчика угла атаки, датчика числа Маха, датчика скорости, датчика высоты, датчика углов отклонения интерцепторов, датчика углов отклонения закрылков, датчика углов отклонения предкрылков, датчика углов отклонения щитков, датчика углов отклонения руля высоты, датчика углов отклонения стабилизатора, датчика центровки, датчика выпуска шасси, датчика скорости тангажа, первый вход сумматора через дифференциатор соединен с датчиком скорости тангажа, второй вход - с выходом умножителя, входы которого соединены с датчиком скорости крена и датчиком скорости рыскания, первый вход коммутатора, как и вход первого блока сравнения, соединены с выходом сумматора, второй вход коммутатора - с выходом делителя, первый вход которого, как и вход второго блока сравнения подключен к выходу блока определения момента тангажа, третий вход коммутатора - с выходом блока памяти, четвертый вход коммутатора, как и первый вход блока памяти - с выходом схемы ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходами первого и второго блоков сравнения, первый выход коммутатора - со вторым входом делителя, второй выход коммутатора - со вторым входом блока памяти, третий выход коммутатора - с входами функционального преобразователя, предназначенного для вычисления обратной функции, и третьего блока сравнения. В блоке определения момента тангажа проводится вычисление текущего значения момента тангажа, действующего на самолет. Одновременно определяется его угловое ускорение по тангажу. Вес нагрузки самолета определяется по известной функциональной связи с моментом инерции по поперечной оси связанной системы координат. Контроль веса реализован в устройстве сравнения.The closest of the known technical solutions is a device for flight control of the load weight of the aircraft [US Pat. 2260179 RF. MKI G01G 19/07,
Недостатком известного устройства-прототипа является невозможность определения веса топлива в полете. Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства-прототипа, является использование динамических и кинематических соотношений, описывающих движение самолета по поперечной оси связанной системы координат. В отличие от веса нагрузки влияние изменения веса топлива на инерционные характеристики самолета здесь минимально.A disadvantage of the known prototype device is the inability to determine the weight of the fuel in flight. The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using the known prototype device is the use of dynamic and kinematic relations describing the movement of the aircraft along the transverse axis of the associated coordinate system. In contrast to the weight of the load, the effect of changes in fuel weight on the inertial characteristics of the aircraft is minimal.
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый объект-устройство является полетный контроль веса топлива самолета.The main task, the solution of which is claimed by the claimed object device is the flight control of the weight of the fuel of the aircraft.
Техническим результатом является повышение надежности и точности контроля топливной системы, достоверности оценки в полете действительного веса топлива, изменяющегося в полете. Применение для контроля иного физического принципа и штатного инерциального оборудования полностью в автономном режиме работы устройства повышает безопасность топливной системы без установки в баки электрических датчиков-топливомеров, устраняет элетропроводку, контролирует центровку и сокращает количество герметичных швов на топливных баках.The technical result is to increase the reliability and accuracy of control of the fuel system, the reliability of the assessment in flight of the actual weight of the fuel, changing in flight. The use of a different physical principle and standard inertial equipment for fully autonomous operation of the device increases the safety of the fuel system without installing electric fuel meter sensors in the tanks, eliminates electrical wiring, controls alignment and reduces the number of tight joints on the fuel tanks.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для полетного контроля веса топлива самолета, содержащее датчик угла атаки, датчик числа Маха, датчик скорости, датчик высоты, датчик углов отклонения интерцепторов, датчик углов отклонения закрылков, датчик углов отклонения предкрылков, датчик скорости крена, датчик скорости тангажа и датчик скорости раскания, выход которого соединен с входом умножителя, дифференциатор, коммутатор, первый вход которого соединен с выходом делителя, первым входом соединенного с первым выходом коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом блока памяти, первый вход которого, как и третий вход коммутатора, соединен с выходом схемы ИЛИ, входы которой соединены с выходами первого и второго блока сравнения, второй выход коммутатора соединен со вторым входом блока памяти, третий выход коммутатора соединен с входом функционального преобразователя, третий блок сравнения, введены датчик угла скольжения, датчик углов отклонения руля направления, датчик углов отклонения элеронов, датчик температуры, второй умножитель, второй и третий дифференциаторы, схема вычитания, сумматор на четыре входа, блок определения момента крена, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы которого соединены соответственно с выходами датчика угла атаки, датчика числа Маха, датчика скорости, датчика высоты, датчика углов отклонения интерцепторов, датчика углов отклонения закрылков, датчика углов отклонения предкрылков, датчика угла скольжения, датчика углов отклонения руля направления, датчика углов отклонения элеронов, датчика скорости крена, датчика скорости рыскания, датчика температуры, причем выход датчика скорости рыскания соединен со входом второго умножителя и входом второго дифференциатора, выход датчика скорости крена соединен с первым дифференциатором и вторым умножителем, выход блока определения момента крена соединен с первым суммирующим входом сумматора и входом второго блока сравнения, второй вычитающий вход сумматора, как и первый вычитающий вход схемы вычитания соединен с выходом первого умножителя, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости тангажа, третий вычитающий вход сумматора соединен с выходом второго умножителя, четвертый суммирующий вход сумматора соединен с выходом второго дифференциатора, выход сумматора соединен со вторым входом делителя, выход первого дифференциатора соединен с суммирующим входом схемы вычитания, выход которой соединен с входами первого блока сравнения и четвертым входом коммутатора, вход третьего дифференциатора соединен с третьим выходом коммутатора, а выход - со входом третьего блока сравнения.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for flight control of the weight of the fuel of the aircraft containing the sensor of the angle of attack, the sensor of the Mach number, the sensor of speed, the height sensor, the sensor of the deflection angle of the spoilers, the sensor of the deflection angle of the flaps, the sensor of the deflection angles of the slats, roll speed sensor a pitch speed sensor and a cutting speed sensor, the output of which is connected to the input of the multiplier, a differentiator, a switch, the first input of which is connected to the output of the divider, the first input connected to the first output by the switch, the second input of the switch is connected to the output of the memory block, the first input of which, like the third input of the switch, is connected to the output of the OR circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second comparison blocks, the second output of the switch is connected to the second input of the memory block, the third the output of the switch is connected to the input of the functional converter, the third comparison unit, a slip angle sensor, a rudder angle sensor, an aileron angle sensor, a temperature sensor, a second multiplier, are introduced swarm and third differentiators, subtraction circuit, four-input adder, roll moment determination unit, first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth and thirteenth inputs of which are connected respectively to the sensor outputs angle of attack, Mach number sensor, speed sensor, height sensor, sensor for deflection angles of the spoilers, sensor for deflection angles for flaps, sensor for angles for deviation of slats, sensor for sliding angle, sensor for angles of deviation of the rudder, sensor and the deviation angles of the ailerons, roll speed sensor, yaw rate sensor, temperature sensor, wherein the output of the yaw rate sensor is connected to the input of the second multiplier and the input of the second differentiator, the output of the roll speed sensor is connected to the first differentiator and the second multiplier, the output of the roll moment detection unit is connected to the first summing input of the adder and the input of the second comparison unit, the second subtracting input of the adder, like the first subtracting input of the subtraction circuit, is connected to the output of the first multiplier, second the input of which is connected to the output of the pitch speed sensor, the third subtracting input of the adder is connected to the output of the second multiplier, the fourth summing input of the adder is connected to the output of the second differentiator, the output of the adder is connected to the second input of the divider, the output of the first differentiator is connected to the summing input of the subtraction circuit, the output of which connected to the inputs of the first comparison unit and the fourth input of the switch, the input of the third differentiator is connected to the third output of the switch, and the output to the input of the third block with equalities.
Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает получение технического результата, достигаемого при осуществлении изобретения - устройства для полетного контроля веса топлива самолета. При этом сущность изобретения заключается в определении веса топлива самолета через его момент инерции по продольной оси связанной системы координат. Для этого рассматривается динамика углового движения самолета по продольной оси связанной системы координат [8, с.20, 39]The set of essential features of the invention provides a technical result achieved during the implementation of the invention is a device for flight control of the weight of the fuel of the aircraft. Moreover, the invention consists in determining the weight of the fuel of the aircraft through its moment of inertia along the longitudinal axis of the associated coordinate system. For this, the dynamics of the angular motion of the aircraft along the longitudinal axis of the associated coordinate system is considered [8, p.20, 39]
где IX, IY, IZ - моменты инерции самолета соответственно по продольной, нормальной, поперечной осям;where I X , I Y , I Z - the moments of inertia of the aircraft, respectively, along the longitudinal, normal, transverse axes;
IXY - центробежный момент инерции;I XY - centrifugal moment of inertia;
ωX, ωY, ωZ - угловые скорости самолета соответственно по продольной, нормальной, поперечной осям;ω X , ω Y , ω Z - the angular velocity of the aircraft, respectively, along the longitudinal, normal, transverse axes;
, - угловое ускорение самолета по продольной и нормальной оси; , - angular acceleration of the aircraft along the longitudinal and normal axis;
MX - момент внешних сил относительно продольной оси - момент крена.M X - moment of external forces relative to the longitudinal axis - roll moment.
Момент крена MX вычисляется в блоке определения момента крена по сигналам датчика угла атаки, датчика числа Маха, датчика скорости, датчика высоты, датчика углов отклонения интерцепторов, датчика углов отклонения закрылков, датчика углов отклонения предкрылков, датчика угла скольжения, датчика углов отклонения руля направления, датчика углов отклонения элеронов, датчика скорости крена, датчика скорости тангажа, датчика скорости рыскания и датчика температуры. Учитывая соотношения моментов инерции самолета классической схемы:The roll moment M X is calculated in the roll moment determination unit based on the signals of the angle of attack sensor, Mach number sensor, speed sensor, height sensor, interceptor deflection angle sensor, flap deflection angle sensor, slat deflection angle sensor, glide angle sensor, rudder angle sensor , aileron deflection angle sensor, roll speed sensor, pitch speed sensor, yaw rate sensor and temperature sensor. Given the ratio of moments of inertia of the aircraft of the classical scheme:
выражения (1) можно записать в виде, где только IX зависит от веса топлива mT,expressions (1) can be written in the form where only I X depends on the fuel weight m T ,
Тогда, с учетом приведенных момента крена М'X и ускорения крена получаемThen, given the roll moment M ' X and the roll acceleration we get
Определение момента инерции по (4) возможно только при условиях:The determination of the moment of inertia by (4) is possible only under the conditions:
где , MXmin - пороговые значения углового ускорения и момента внешних сил М'X, для которых возможно определение момента инерции (4). Они определяются по (4) из условия точности решения задачи контроля. Если оба условия (5) выполняются, то момент инерции определяется по (4). Если же хотя бы одно из условий (5) не выполняется, то момент инерции определяется по значению вычисленному в предшествующий момент времени, когда условия (5) выполнялись. Информация о предшествующем значении момента инерции хранится в блоке памяти, а условия (5) определяются первым и вторым блоками сравнения, которые управляют работой блока памяти и коммутатором. Последний выдает либо текущее значение момента инерции с делителя, реализующего выражение (4), либо значение запомненное в блоке памяти. Момент инерции IX по продольной оси связанной системы координат, из-за малого радиуса инерции нагрузки mK в фюзеляже самолета, приближенно включает только две составляющие так, чтоWhere , M Xmin - threshold values of angular acceleration and the moment of external forces M ' X , for which it is possible to determine the moment of inertia (4). They are determined by (4) from the condition for the accuracy of solving the control problem. If both conditions (5) are satisfied, then the moment of inertia is determined by (4). If at least one of conditions (5) is not satisfied, then the moment of inertia is determined by the value calculated at the previous time moment when conditions (5) were satisfied. Information about the previous value of the moment of inertia is stored in the memory unit, and conditions (5) are determined by the first and second comparison units that control the operation of the memory unit and the switch. The latter gives either the current value of the moment of inertia from the divider that implements expression (4), or the value stored in the memory block. The moment of inertia I X along the longitudinal axis of the associated coordinate system, due to the small radius of inertia of the load m K in the fuselage of the aircraft, approximately includes only two components so that
где IX(mT) - момент инерции топлива в крыльях самолета;where I X (m T ) is the moment of inertia of the fuel in the wings of the aircraft;
IX(mK) - момент инерции нагрузки в фюзеляже самолета.I X (m K ) - moment of inertia of the load in the fuselage of the aircraft.
Сигнал на выходе коммутатора, пропорциональный IX, может быть контрольным сигналом по оценке веса топлива mT. Третий блок сравнения совместно с третьим дифференциатором реализует выполнение условия dIX/dt≤0. Оно соответствует монотонному убыванию функции IX(mT) при расходе топлива в полете и его симметричной выработке из баков правого и левого крыла [9, с.240, первая строка таблицы моментов инерции], что соответствует нормальной поперечной центровке самолета. Момент инерции IX(mT) для приближенной линейной модели крыла с равномерным распределением веса топлива здесь имеет наименьшее значение только при симметричном распределении веса по его размаху.The signal at the switch output, proportional to I X , can be a control signal for estimating the fuel weight m T. The third comparison unit, together with the third differentiator, implements the condition dI X / dt≤0. It corresponds to a monotonic decrease in the function I X (m T ) at fuel consumption in flight and its symmetrical generation from the tanks of the right and left wing [9, p. 240, the first row of the table of moments of inertia], which corresponds to the normal transverse centering of the aircraft. The moment of inertia I X (m T ) for the approximate linear model of the wing with a uniform distribution of the weight of the fuel here has the least value only if the weight is distributed symmetrically over its span.
Одновременно, зная зависимость IX(mT) для данного типа самолета, в функциональном преобразователе вычисляется значение веса топлива mT=I-1 X, как обратная функция зависимости момента инерции от веса топлива на самолете. Выходной сигнал функционального преобразователя позволяет летчику определять текущее значение веса топлива. Так если момент инерции аппроксимируется полиномом видаAt the same time, knowing the dependence I X (m T ) for a given type of aircraft, the value of the fuel weight m T = I -1 X in the functional converter is calculated as the inverse function of the dependence of the moment of inertia on the weight of the fuel on the plane. The output signal of the functional converter allows the pilot to determine the current value of the fuel weight. So if the moment of inertia is approximated by a polynomial of the form
то в функциональном преобразователе реализуется соотношениеthen in the functional converter the ratio
где а1÷а3 - коэффициенты сплайна аппроксимации известной зависимости IX(mT).where a 1 ÷ a 3 are the spline coefficients of the approximation of the known dependence I X (m T ).
Указанный технический результат в частных случаях достигается тем, что в устройстве для полетного контроля веса топлива самолета по п.1, блок определения момента крена содержит блок управления и вычислитель момента крена, первый, второй, третий, четвертый, пятый входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым входами блока определения момента крена, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, выход которого образует шину управления, соединенную с шестым входом вычислителя момента крена, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый входы которого соединены соответственно с восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым входами блока определения момента крена, выход которого является выходом вычислителя момента крена. Сущность частного случая реализации блока определения момента крена состоит в разделении функций управления вычислениями и непрерывного вычисления момента соответственно в блоке управления и вычислителе момента крена. Блок управления получает на свои первый и второй входы сигналы, пропорциональные углам отклонения предкрылков и закрылков крыла самолета. По их величине он формирует сигналы управления на первом, втором, третьем или четвертом выходах шины управления u. Блок управления необходим для изменения коэффициентов в блоке вычисления момента крена при различных соотношениях углов предкрылков и закрылков механизации крыла во взлетном, набора высоты, крейсерском и посадочном режимах полета самолета.The specified technical result in particular cases is achieved by the fact that in the device for flight control of the fuel weight of the aircraft according to
Указанный технический результат в частных случаях достигается тем, что в устройстве для полетного контроля веса топлива самолета по п.2, вычислитель момента крена содержит восемнадцать блоков переменных коэффициентов, семнадцать умножителей, два делителя и сумматор так, что первый вход вычислителя момента крена соединен с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого блоков переменных коэффициентов, второй вход вычислителя момента крена соединен с первыми входами девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого блоков переменных коэффициентов и вторыми входами первого, четвертого блоков переменных коэффициентов, третий вход вычислителя момента крена соединен с двумя входами третьего умножителя, первыми входами второго и третьего делителя, вторые входы которых соединены соответственно с выходами четвертого и пятого умножителей, выходы второго и третьего делителя соединены с входами второго сумматора, четвертый вход вычислителя момента крена соединен со вторыми входами девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого блоков переменных коэффициентов и первым входом пятнадцатого блока переменных коэффициентов, пятый вход вычислителя момента крена соединен с первым входом шестнадцатого блока переменных коэффициентов, второй вход которого, как и вторые входы второго, третьего, пятого, шестого, седьмого, восьмого, семнадцатого и восемнадцатого блоков переменных коэффициентов, соединен с шестым входом вычислителя момента крена, а выход - с входом шестого умножителя, второй вход которого соединен с выходом пятого блока переменных коэффициентов, а выход - с входом седьмого умножителя, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого блока переменных коэффициентов, выход седьмого умножителя соединен с входом второго сумматора, седьмой вход вычислителя момента крена соединен с первым входом восьмого умножителя, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого блока переменных коэффициентов, а выход - с первым входом девятого умножителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока переменных коэффициентов, выход девятого умножителя соединен с первым входом десятого умножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего блока переменных коэффициентов, выход десятого умножителя соединен с входом второго сумматора, восьмой вход вычислителя момента крена соединен с первым входом семнадцатого блока переменных коэффициентов, выход которого соединен с входом одиннадцатого умножителя, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого блока переменных коэффициентов, выход одиннадцатого умножителя соединен с первым входом двенадцатого умножителя, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока переменных коэффициентов, а выход - с входом второго сумматора, девятый вход вычислителя момента крена соединен с первым входом восемнадцатого блока переменных коэффициентов, выход которого соединен с тринадцатым умножителем, второй вход которого соединен с выходом девятого блока переменных коэффициентов, выход тринадцатого умножителя соединен с первым входом четырнадцатого умножителя, второй вход которого соединен с выходом седьмого блока переменных коэффициентов, а выход - с входом второго сумматора, десятый вход вычислителя момента крена соединен с первым входом пятнадцатого умножителя, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого умножителя, а выход - с первым входом пятого умножителя, второй вход которого соединен с выходом второго блока переменных коэффициентов, первый вход шестнадцатого умножителя соединен с выходом первого блока переменных коэффициентов, второй вход - с выходом десятого блока переменных коэффициентов, одиннадцатый вход вычислителя момента крена соединен с входом семнадцатого умножителя, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого блока переменных коэффициентов, а выход - с первым входом четвертого умножителя, второй вход четвертого умножителя соединен с выходом шестого блока переменных коэффициентов, выход второго сумматора соединен с входом восемнадцатого умножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего умножителя, а выход, как и выход пятнадцатого блока переменных коэффициентов, вторым входом подключенного к двенадцатому входу вычислителя момента крена, соединен с входами девятнадцатого умножителя, выход девятнадцатого умножителя является выходом вычислителя момента крена.The specified technical result in particular cases is achieved by the fact that in the device for flight control of the fuel weight of the aircraft according to claim 2, the roll moment calculator contains eighteen variable coefficient blocks, seventeen multipliers, two dividers and an adder so that the first input of the roll moment calculator is connected to the first the inputs of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth blocks of variable coefficients, the second input of the roll moment calculator is connected to the first inputs of the ninth, tenth, one of the twelfth, thirteenth, fourteenth blocks of variable coefficients and second inputs of the first, fourth blocks of variable coefficients, the third input of the roll moment calculator is connected to two inputs of the third multiplier, the first inputs of the second and third divider, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the fourth and fifth multipliers , the outputs of the second and third divider are connected to the inputs of the second adder, the fourth input of the roll moment calculator is connected to the second inputs of the ninth, tenth, od of the eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth blocks of variable coefficients and the first input of the fifteenth block of variable coefficients, the fifth input of the roll moment calculator is connected to the first input of the sixteenth block of variable coefficients, the second input of which, like the second inputs of the second, third, fifth, sixth, seventh, of the eighth, seventeenth and eighteenth blocks of variable coefficients, connected to the sixth input of the roll moment calculator, and the output to the input of the sixth multiplier, the second input of which is connected to the output of the fifth block of variable coefficients, and the output with the input of the seventh multiplier, the second input of which is connected to the output of the twelfth block of variable coefficients, the output of the seventh multiplier is connected to the input of the second adder, the seventh input of the roll moment calculator is connected to the first input of the eighth multiplier, the second input of which is connected with the output of the eleventh block of variable coefficients, and the output with the first input of the ninth multiplier, the second input of which is connected to the output of the fourth block of variable coefficients, d of the ninth multiplier is connected to the first input of the tenth multiplier, the second input of which is connected to the output of the third block of variable coefficients, the output of the tenth multiplier is connected to the input of the second adder, the eighth input of the roll moment calculator is connected to the first input of the seventeenth block of variable coefficients, the output of which is connected to the input of the eleventh a multiplier, the second input of which is connected to the output of the fourteenth block of variable coefficients, the output of the eleventh multiplier is connected to the first input of the twelfth a multiplier, the second input of which is connected to the output of the eighth block of variable coefficients, and the output is connected to the input of the second adder, the ninth input of the roll moment calculator is connected to the first input of the eighteenth block of variable coefficients, the output of which is connected to the thirteenth multiplier, the second input of which is connected to the output of the ninth block variable coefficients, the output of the thirteenth multiplier is connected to the first input of the fourteenth multiplier, the second input of which is connected to the output of the seventh block of variable coefficients, and the output is with the input of the second adder, the tenth input of the roll moment calculator is connected to the first input of the fifteenth multiplier, the second input of which is connected to the output of the sixteenth multiplier, and the output is with the first input of the fifth multiplier, the second input of which is connected to the output of the second block of variable coefficients, the first the input of the sixteenth multiplier is connected to the output of the first block of variable coefficients, the second input to the output of the tenth block of variable coefficients, the eleventh input of the roll moment calculator is connected to the input seventeenth multiplier, the second input of which is connected to the output of the thirteenth block of variable coefficients, and the output is connected to the first input of the fourth multiplier, the second input of the fourth multiplier is connected to the output of the sixth block of variable coefficients, the output of the second adder is connected to the input of the eighteenth multiplier, the second input of which is connected to the output the third multiplier, and the output, as well as the output of the fifteenth block of variable coefficients, the second input connected to the twelfth input of the roll moment calculator, is connected to the input s nineteenth multiplier, the multiplier output is output nineteenth roll moment calculator.
Вычислитель момента крена обеспечивает определение момента крена МX, действующего на самолет по сигналам датчика угла атаки, датчика числа Маха, датчика скорости, датчика высоты, датчика углов отклонения интерцепторов, датчика углов отклонения закрылков, датчика углов отклонения предкрылков, датчика углов скольжения, датчика углов отклонения руля напрвления, датчика углов отклонения элеронов, датчика скорости крена, датчика скорости рыскания, датчика скорости тангажа, датчика температуры. Вычисление проводится с переменными коэффициентами влияния параметров полета для основных углов отклонения предкрылков и закрылков механизации крыла. Команды на изменение коэффициентов поступают на вычислитель момента крена по шине управления с выхода блока управления, в котором производится оценка стадартных конфигураций углов отклонения предкрылков и закрылков крыла самолета.The roll moment calculator provides the determination of the roll moment M X acting on the aircraft according to the signals of the angle of attack sensor, Mach number sensor, speed sensor, height sensor, deflector angle sensor, flap angle sensor, flap angle sensor, slope angle sensor, angle sensor deviation of the rudder, aileron deviation angle sensor, roll speed sensor, yaw rate sensor, pitch speed sensor, temperature sensor. The calculation is carried out with variable coefficients of the influence of flight parameters for the main deviation angles of the slats and flaps of the wing mechanization. The commands for changing the coefficients are received by the roll moment calculator via the control bus from the control unit output, in which the standard configurations of the deviation angles of the wing slats and flaps of the aircraft are evaluated.
Момент крена вычисляется по следующим соотношениям [10-11]:The roll moment is calculated by the following relations [10-11]:
где mX - коэффициент момента; ρ - плотность воздуха; V - скорость полета; S - площадь крыла; l - размах крыла [8, с.21]. Коэффициент момента mX включает [8, с.45; 10, с.129; 11, с.357 и др.]:where m X is the moment coefficient; ρ is the air density; V is the flight speed; S is the wing area; l is the wingspan [8, p.21]. The moment coefficient m X includes [8, p. 45; 10, p. 129; 11, p. 357, etc.]:
где - составляющие коэффициента момента соответственно от углов отклонения элеронов, от углов отклонения руля направления, углов отклонения интерцепторов, угла скольжения, скорости крена, скорости рыскания самолета. Сумма составляющих коэффициентов получается на втором сумматоре вычислителя момента крена, входы которого включают все составляющие коэффициентов выражения (10), а выход, через восемнадцатый и девятнадцатый умножители, квадратор на третьем умножителе, и пятнадцатый блок переменных коэффициентов, формирует момент крена по выражению (9). Произведение 0,5 Sl в выражении (9) получается с помощью коэффициентов передачи названных умножителей и пятнадцатого блока переменных коэффициентов, который учитывает зависимость плотности воздуха ρ от температуры Т воздуха.Where - components of the coefficient of the moment, respectively, from the angles of deviation of the ailerons, from the angles of deviation of the rudder, the angles of deviation of the spoilers, the angle of slip, roll speed, yaw rate of the aircraft. The sum of the component coefficients is obtained on the second adder of the roll moment calculator, the inputs of which include all the components of the coefficients of expression (10), and the output, through the eighteenth and nineteenth multipliers, the quadrator on the third multiplier, and the fifteenth block of variable coefficients, forms the roll moment according to the expression (9) . The product of 0.5 Sl in expression (9) is obtained using the transmission coefficients of the said multipliers and the fifteenth block of variable coefficients, which takes into account the dependence of the air density ρ on the air temperature T.
Коэффициент mX.ЭЛ, как функция углов атаки, отклонения элеронов и числа Маха формируется в седьмом, девятом, восемнадцатом блоках переменных коэффициентов, тринадцатом и четырнадцатом умножителяхCoefficient m X. EL , as a function of angles of attack, deviations of ailerons and Mach numbers, is formed in the seventh, ninth, eighteenth blocks of variable coefficients, thirteenth and fourteenth multipliers
где a0,7, а1,7, а2,7; a0,18, a1,18, a2,18 - переменные коэффициенты, изменяющиеся по сигналам управления на вторых входах седьмого и восемнадцатого блоков переменных коэффициентов по сигналу управления u с шестого управляющего входа вычислителя; a0,9, a1,9, a2,9 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в девятом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному высоте полета.where a 0.7 , a 1.7 , and 2.7 ; a 0.18 , a 1.18 , a 2.18 - variable coefficients that vary according to the control signals at the second inputs of the seventh and eighteenth blocks of variable coefficients according to the control signal u from the sixth control input of the calculator; a 0.9 , a 1.9 , a 2.9 - variable coefficients that change in the ninth block of variable coefficients for a signal proportional to the flight altitude.
Коэффициент mX.PH, как функция углов атаки, отклонения руля направления и числа Маха формируется в восьмом, четырнадцатом, семнадцатом блоках переменных коэффициентов, одиннадцатом и двенадцатом умножителяхThe coefficient m X.PH , as a function of angles of attack, deviations of the rudder and the Mach number, is formed in the eighth, fourteenth, seventeenth blocks of variable coefficients, the eleventh and twelfth multipliers
где a0,8, a1,8, a2,8; a0,17, a1,17, a2,17 - переменные коэффициенты, изменяющиеся по сигналам управления на вторых входах восьмого и семнадцатого блоков переменных коэффициентов по сигналу управления u с шестого управляющего входа вычислителя; a0,14, а1,14, а2,14 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в четырнадцатом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному высоте полета.where a 0.8 , a 1.8 , a 2.8 ; a 0.17 , a 1.17 , a 2.17 - variable coefficients that vary according to the control signals at the second inputs of the eighth and seventeenth blocks of variable coefficients according to the control signal u from the sixth control input of the calculator; a 0.14 , a 1.14 , and 2.14 - variable coefficients that change in the fourteenth block of variable coefficients for a signal proportional to the flight altitude.
Коэффициент mX.ИН, как функция углов атаки, отклонения интерцепторов и числа Маха формируется в пятом, двенадцатом, шестнадцатом блоках переменных коэффициентов и шестом и седьмом умножителяхCoefficient m X.IN , as a function of angles of attack, deviations of interceptors and Mach number is formed in the fifth, twelfth, sixteenth blocks of variable coefficients and the sixth and seventh multipliers
где a0,5, а1,5, а2,5; a0,16, a1,16, a2,16 - переменные коэффициенты, изменяющиеся по сигналам управления на вторых входах пятого и шестнадцатого блоков переменных коэффициентов по сигналу управления u с шестого управляющего входа вычислителя; а0,12, a1,12, a2,12 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в двенадцатом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному высоте полета.where a is 0.5 , and 1.5 , and 2.5 ; a 0.16 , a 1.16 , a 2.16 - variable coefficients that vary according to the control signals at the second inputs of the fifth and sixteenth blocks of variable coefficients according to the control signal u from the sixth control input of the calculator; and 0.12 , a 1.12 , a 2.12 - variable coefficients that change in the twelfth block of variable coefficients for a signal proportional to the flight altitude.
Коэффициент , как функция углов атаки, скольжения и числа Маха формируется в третьем, четвертом, одиннадцатом блоках переменных коэффициентов и восьмом, девятом, десятом умножителяхCoefficient , as a function of the angle of attack, slip and Mach number is formed in the third, fourth, eleventh blocks of variable coefficients and the eighth, ninth, tenth multipliers
где a0,3, a1,3, a2,3 - переменные коэффициенты, изменяющиеся по сигналам управления на вторых входах третьего блока переменных коэффициентов по сигналу управления u с шестого управляющего входа вычислителя; а0,4, а1,4, а2,4 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в четвертом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному углу атаки; a0,11, a1,11, a2,11 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в одиннадцатом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному высоте полета.where a 0.3 , a 1.3 , a 2.3 - variable coefficients that vary by control signals at the second inputs of the third block of variable coefficients by a control signal u from the sixth control input of the calculator; and 0.4 , and 1.4 , and 2.4 - variable coefficients that change in the fourth block of variable coefficients for a signal proportional to the angle of attack; a 0.11 , a 1.11 , a 2.11 - variable coefficients that change in the eleventh block of variable coefficients for a signal proportional to the flight altitude.
Коэффициент , как функция углов атаки, скорости крена и числа Маха формируется в первом, втором, десятом блоках переменных коэффициентов, пятом, пятнадцатом, шестнадцатом умножителях и третьем делителеCoefficient , as a function of angles of attack, roll speed and Mach number is formed in the first, second, tenth blocks of variable coefficients, the fifth, fifteenth, sixteenth multipliers and the third divider
где a0,2, а1,2, а2,2 - переменные коэффициенты, изменяющиеся по сигналам управления на втором входе второго блока переменных коэффициентов по сигналу управления u с шестого управляющего входа вычислителя; a0,1, а1,1, а2,1 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в первом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному углу атаки; a0,10, a1,10, a2,10 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в десятом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному высоте полета.where a 0.2 , a 1.2 , and 2.2 are variable coefficients that vary according to the control signals at the second input of the second block of variable coefficients according to the control signal u from the sixth control input of the calculator; a 0.1 , a 1.1 , and 2.1 - variable coefficients that change in the first block of variable coefficients by a signal proportional to the angle of attack; a 0.10 , a 1.10 , a 2.10 - variable coefficients that change in the tenth block of variable coefficients for a signal proportional to the flight altitude.
Коэффициент , как функция углов атаки, скорости рыскания и числа Маха формируется в шестом, тринадцатом блоках переменных коэффициентов, четвертом, семнадцатом умножителях и втором делителеCoefficient , as a function of angles of attack, yaw rate and Mach number is formed in the sixth, thirteenth blocks of variable coefficients, the fourth, seventeenth multipliers and the second divider
где а0,6, а1,6, а2,6 - переменные коэффициенты, изменяющиеся по сигналам управления на втором входе шестого блока переменных коэффициентов по сигналу управления u с шестого управляющего входа вычислителя; а0,13, а1,13, а2,13 - переменные коэффициенты, изменяющиеся в тринадцатом блоке переменных коэффициентов по сигналу, пропорциональному высоте полета. Численные значения всех переменных коэффициентов аi,j i=0÷2, j=1÷18 получаются по аэродинамическим характеристикам конкретного самолета [см., например 11, с.350], на который устанавливается заявляемое устройство.where a 0.6 , a 1.6 , and 2.6 are variable coefficients that vary according to the control signals at the second input of the sixth block of variable coefficients according to the control signal u from the sixth control input of the calculator; and 0.13 , and 1.13 , and 2.13 are variable coefficients that change in the thirteenth block of variable coefficients for a signal proportional to the flight altitude. The numerical values of all the variable coefficients a i, j i = 0 ÷ 2, j = 1 ÷ 18 are obtained by the aerodynamic characteristics of a particular aircraft [see, for example 11, p. 350], on which the inventive device is installed.
Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства для полетного контроля веса топлива самолета, отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».The analysis of the prior art by the applicant has established that there are no analogues that are characterized by sets of features that are identical to all the features of the claimed device for flight control of aircraft fuel weight, therefore, the claimed invention meets the “novelty” condition.
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.Search results for known technical solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype have shown that they do not follow explicitly from the prior art.
Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата и изобретение не основано на:From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the indicated technical result is not revealed and the invention is not based on:
- дополнении известного устройства - аналога какой-либо известной частью, присоединенной к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно этого дополнения;- supplementing a known device - an analogue with any known part, attached to it according to well-known rules, to achieve a technical result, in respect of which the effect of this addition is established;
- замене какой-либо части устройства - аналога другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;- replacing any part of the device - analogue with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such an addition is established;
- исключении какой-либо части устройства - аналога с одновременным исключением, обусловленной ее наличием функции, и достижением обычного для такого исключения результата;- the exclusion of any part of the device - analogue with the simultaneous exception due to its presence of the function, and the achievement of the usual result for such an exception;
- увеличении количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в устройстве именно таких элементов;- increasing the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the device of just such elements;
- выполнении известного устройства - аналога или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;- the implementation of the known device is an analogue or part thereof from a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material;
- создание устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого устройства и связей между ними;- the creation of a device consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules and the technical result achieved is due only to the known properties of the parts of this device and the connections between them;
- изменении количественного признака (признаков) устройства и предоставлении таких признаков во взаимосвязи либо изменение вида взаимосвязи, если известен факт влияния каждого из них на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, следовательно, заявленное изобретение соответствует «изобретательскому уровню».- a change in the quantitative sign (s) of the device and the provision of such signs in the relationship or a change in the type of relationship, if the fact of the influence of each of them on the technical result is known and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies, therefore, the claimed invention meets "Inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства для полетного контроля веса топлива самолета. На фиг.1 приняты следующие обозначения:The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a structural diagram of a device for flight control of the weight of the fuel of the aircraft. In figure 1, the following notation:
1 - датчик угла атаки;1 - angle of attack sensor;
2 - датчик числа Маха;2 - Mach number sensor;
3 - датчик скорости;3 - speed sensor;
4 - датчик высоты;4 - height sensor;
5 - датчик углов отклонения интерцепторов;5 - sensor deflection angles of interceptors;
6 - датчик углов отклонения закрылков;6 - flap deflection angle sensor;
7 - датчик углов отклонения предкрылков;7 - sensor deviation angles slats;
8 - датчик скорости крена;8 - roll speed sensor;
9 - датчик скорости тангажа;9 - pitch speed sensor;
10 - датчик скорости рыскания;10 - yaw rate sensor;
11-1, 11-2 - первый, второй умножители;11-1, 11-2 - the first, second multipliers;
12-1, 12-2, 12-3 - первый, второй, третий дифференциаторы;12-1, 12-2, 12-3 - the first, second, third differentiators;
13 - коммутатор;13 - switch;
14-1 - первый делитель;14-1 - the first divider;
15 - блок памяти;15 - memory block;
16 - схема ИЛИ;16 is an OR diagram;
17-1, 17-2, 17-3 - первый, второй, третий блок сравнения;17-1, 17-2, 17-3 - the first, second, third block of comparison;
18 - функциональный преобразователь;18 - functional converter;
19 - датчик угла скольжения;19 - sensor angle of slip;
20 - датчик углов отклонения руля направления;20 - angle deviation angle sensor;
21 - датчик углов отклонения элеронов;21 - aileron deflection angle sensor;
22 - датчик температуры;22 - temperature sensor;
23-1 - первый сумматор;23-1 - the first adder;
24 - схема вычитания;24 is a subtraction scheme;
25 - блок определения момента крена.25 - block determining the moment of roll.
На фиг.2 приведена структурная схема блока 25 определения момента крена по п.2 формулы, где приняты обозначения:Figure 2 shows the structural diagram of the
25 - блок определения момента крена;25 - block determining the moment of roll;
26 - блок управления;26 - control unit;
27 - вычислитель момента крена.27 - roll moment calculator.
На фиг.3 приведена структурная схема вычислителя 27 определения момента крена по п.2 формулы, где приняты следующие обозначения:Figure 3 shows the structural diagram of the
27 - вычислитель момента крена;27 - roll moment calculator;
11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8, 11-9, 11-10, 11-11, 11-12, 11-13, 11-14, 11-15, 11-16, 11-17, 11-18, 11-19 - третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый, девятнадцатый умножители;11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8, 11-9, 11-10, 11-11, 11-12, 11-13, 11-14, 11- 15, 11-16, 11-17, 11-18, 11-19 - the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth multipliers;
14-2, 14-3 - второй, третий делители;14-2, 14-3 - second, third dividers;
23-2 - второй сумматор;23-2 - the second adder;
28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8, 28-9, 28-10, 28-11, 28-12, 28-13, 28-14, 28-15, 28-16, 28-17, 28-18 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый блоки переменных коэффициентов.28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8, 28-9, 28-10, 28-11, 28-12, 28- 13, 28-14, 28-15, 28-16, 28-17, 28-18 - first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth blocks of variable coefficients.
На фиг.4 приведена структурная схема коммутатора 13 по п.1 формулы, где приняты следующие обозначения:Figure 4 shows the structural diagram of the
13 - коммутатор;13 - switch;
29-1, 29-2, 29-3 - первая, вторая, третья пара нормально замкнутых контактов.29-1, 29-2, 29-3 - the first, second, third pair of normally closed contacts.
На фиг.5 приведена структурная схема блока 26 управления по п.1 формулы, где приняты следующие обозначения:Figure 5 shows the structural diagram of the
17-4, 17-5, 17-6, 17-7, 17-8, 17-9, 17-10 - четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый блоки сравнения;17-4, 17-5, 17-6, 17-7, 17-8, 17-9, 17-10 - the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth comparison blocks;
30-1, 30-2, 30-3, 30-4 - первая, вторая, третья, четвертая схемы И.30-1, 30-2, 30-3, 30-4 - the first, second, third, fourth schemes I.
На фиг.6 приведена структурная схема блока 28-1÷18 переменного коэффициента по п.3 формулы, где приняты следующие обозначения:Figure 6 shows the structural diagram of the block 28-1 ÷ 18 variable coefficient according to
23-3 - третий сумматор;23-3 - the third adder;
11-20 - двадцатый умножитель;11-20 - the twentieth multiplier;
31 - источник постоянного сигнала;31 - source of a constant signal;
32-1, 32-2, 32-3 - первый, второй, третий усилители с переменным коэффициентом усиления.32-1, 32-2, 32-3 - the first, second, third amplifiers with a variable gain.
Устройство для полетного контроля веса топлива самолета содержит датчик 1 угла атаки, датчик 2 числа Маха, датчик 3 скорости, датчик 4 высоты, датчик 5 углов отклонения интерцепторов, датчик 6 углов отклонения закрылков, датчик 7 углов отклонения предкрылков, датчик 8 скорости крена, датчик 9 скорости тангажа, датчик 10 скорости рыскания, выход которого соединен с входами первого 11-1 и второго 11-2 умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с выходами датчика 9 скорости тангажа и датчика 8 скорости крена, первый дифференциатор 12-1, вход которого соединен с выходом датчика 8 скорости крена, второй дифференциатор 12-2, вход которого соединен с выходом датчика 10 скорости рыскания, коммутатор 13, первый вход которого соединен с выходом первого делителя 14-1, первым входом соединенного с первым выходом коммутатора 13, второй вход коммутатора 13 соединен с выходом блока 15 памяти, первый вход которого, как и третий вход коммутатора 13, соединен с выходом схемы 16 ИЛИ, входы которой соединены с выходами первого 17-1 и второго 17-2 блока сравнения, второй выход коммутатора 13 соединен со вторым входом блока 15 памяти, третий выход коммутатора 13 соединен с входом функционального преобразователя 18 и входом третьего дифференциатора 12-3, выход которого соединен с третьим блоком 17-3 сравнения, блок 25 определения момента крена, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы которого соединены соответственно с выходами датчика 1 угла атаки, датчика 2 числа М, датчика 3 скорости, датчика 4 высоты, датчика 5 углов отклонения интерцепторов, датчика 6 углов отклонения закрылков, датчика 7 углов отклонения предкрылков, датчика 19 угла скольжения, датчика 20 углов отклонения руля направления, датчика 21 углов отклонения элеронов, датчика 8 скорости крена, датчика 10 скорости рыскания, датчика 22 температуры, выход блока 25 определения момента крена соединен с первым суммирующим входом сумматора 23-1 и входом блока 17-2 сравнения, второй вычитающий вход сумматора 23-1, как и первый вычитающий вход схемы 24 вычитания, соединен с выходом первого умножителя 12-1, третий вычитающий вход сумматора 23-1 соединен с выходом второго умножителя 11-2, четвертый суммирующий вход сумматора 23-1 соединен с выходом второго дифференциатора 12-2, выход сумматора 23-1 соединен со вторым входом делителя 14-1, выход первого дифференциатора 12-1 соединен с суммирующим входом схемы 24 вычитания, выход которой соединен с входами первого блока 17-1 сравнения и четвертым входом коммутатора 13.A device for flight control of the fuel weight of an airplane contains an angle of attack sensor 1, a Mach 2 sensor, a speed sensor 3, an altitude sensor 4, a 5 deflector angle sensor 5, a flap deflection angle sensor 6, a slat deflection angle sensor 7, a roll speed sensor 8, a sensor 9 pitch speed, yaw rate sensor 10, the output of which is connected to the inputs of the first 11-1 and second 11-2 multipliers, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the pitch speed sensor 9 and the roll speed sensor 8, the first differentiator 12-1, input for which is connected to the output of the roll speed sensor 8, a second differentiator 12-2, the input of which is connected to the output of the yaw rate sensor 10, a switch 13, the first input of which is connected to the output of the first divider 14-1, the first input connected to the first output of the switch 13, the second input of the switch 13 is connected to the output of the memory unit 15, the first input of which, like the third input of the switch 13, is connected to the output of the OR circuit 16, the inputs of which are connected to the outputs of the first 17-1 and second 17-2 of the comparison unit, the second output of the switch 13 connected to the second the input of the memory unit 15, the third output of the switch 13 is connected to the input of the functional transducer 18 and the input of the third differentiator 12-3, the output of which is connected to the third comparison unit 17-3, the roll moment determination unit 25, the first, second, third, fourth, fifth, the sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth and thirteenth inputs of which are connected respectively to the outputs of the sensor 1 of the angle of attack, sensor 2 of the M number, sensor 3 of speed, sensor 4 of height, sensor 5 of the deflection angle of the spoilers, sensor 6 of the deflection angle flaps, sensor 7 angles of deviation of slats, sensor 19 of the angle of slip, sensor 20 of angles of deviation of the rudder, sensor 21 of angles of deviation of ailerons, sensor 8 of heel speed, sensor 10 of yaw rate 10, temperature sensor 22, the output of block 25 for determining the moment of heel is connected to the first by the summing input of the adder 23-1 and the input of the comparison unit 17-2, the second subtracting input of the adder 23-1, like the first subtracting input of the subtraction circuit 24, is connected to the output of the first multiplier 12-1, the third subtracting input of the adder 23-1 is connected to the output tue of the multiplier 11-2, the fourth summing input of the adder 23-1 is connected to the output of the second differentiator 12-2, the output of the adder 23-1 is connected to the second input of the divider 14-1, the output of the first differentiator 12-1 is connected to the summing input of the subtraction circuit 24, the output of which is connected to the inputs of the first block 17-1 comparison and the fourth input of the switch 13.
Блок 25 определения момента крена содержит блок 26 управления и вычислитель 27 момента крена, первый, второй, третий, четвертый, пятый входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым входами блока 25 определения момента крена, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока 26 управления, выход которого образует шину и управления, соединенную с шестым входом вычислителя 27 момента крена, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый входы которого соединены соответственно с восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым входами блока 25 определения момента крена, выход которого является выходом вычислителя 27 момента крена.The roll
Вычислитель 27 момента крена содержит восемнадцать блоков переменных коэффициентов 28-1÷18, семнадцать умножителей 11-3÷19, два делителя 14-2÷3 и сумматор 23-2. Первый вход вычислителя 27 момента крена соединен с первыми входами блоков 28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8 переменных коэффициентов, второй вход вычислителя 27 момента крена соединен с первыми входами блоков 28-9, 28-10, 28-11, 28-12, 28-13, 28-14 переменных коэффициентов и вторыми входами блоков 28-1, 28-4 переменных коэффициентов, третий вход вычислителя 27 момента крена соединен с двумя входами третьего умножителя 11-3, первыми входами второго 14-2 и третьего 14-3 делителя, вторые входы которых соединены соответственно с выходами четвертого 11-4 и пятого 11-5 умножителей, выходы второго 14-2 и третьего 14-3 делителя соединены с входами второго сумматора 23-2, четвертый вход вычислителя 27 момента крена соединен со вторыми входами блоков 28-9, 28-10, 28-11, 28-12, 28-13, 28-14 переменных коэффициентов и первым входом блока 28-15 переменных коэффициентов, пятый вход вычислителя 27 момента крена соединен с первым входом блока 28-16 переменных коэффициентов, второй вход которого, как и вторые входы блоков 28-2, 28-3, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8, 28-17, 28-18 переменных коэффициентов, соединен с шестым входом вычислителя 27 момента крена, а выход - с входом шестого умножителя 11-6, второй вход которого соединен с выходом блока 28-5 переменных коэффициентов, а выход - с входом седьмого умножителя 11-7, второй вход которого соединен с выходом блока 28-12 переменных коэффициентов, выход седьмого умножителя 11-7 соединен с входом второго сумматора 23-2, седьмой вход вычислителя 27 момента крена соединен с первым входом восьмого умножителя 11-8, второй вход которого соединен с выходом блока 28-11 переменных коэффициентов, а выход - с первым входом девятого умножителя 11-9, второй вход которого соединен с выходом блока 28-4 переменных коэффициентов, выход девятого умножителя 11-9 соединен с первым входом десятого умножителя 11-10, второй вход которого соединен с выходом блока 28-3 переменных коэффициентов, выход десятого умножителя 11-10 соединен с входом второго сумматора 23-2, восьмой вход вычислителя 27 момента крена соединен с первым входом блока 28-17 переменных коэффициентов, выход которого соединен с входом одиннадцатого умножителя 11-11, второй вход которого соединен с выходом блока 28-14 переменных коэффициентов, выход одиннадцатого умножителя 11-11 соединен с первым входом двенадцатого умножителя 11-12, второй вход которого соединен с выходом блока 28-8 переменных коэффициентов, а выход - с входом второго сумматора 23-2, девятый вход вычислителя 27 момента крена соединен с первым входом блока 28-18 переменных коэффициентов, выход которого соединен с тринадцатым умножителем 11-13, второй вход которого соединен с выходом блока 28-9 переменных коэффициентов, выход тринадцатого умножителя 11-13 соединен с первым входом четырнадцатого умножителя 11-14, второй вход которого соединен с выходом блока 28-7 переменных коэффициентов, а выход - с входом второго сумматора 23-2, десятый вход вычислителя 27 момента крена соединен с первым входом пятнадцатого умножителя 11-15, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого умножителя 11-16, а выход - с первым входом пятого умножителя 11-5, второй вход которого соединен с выходом блока 28-2 переменных коэффициентов, первый вход шестнадцатого умножителя 11-16 соединен с выходом блока 28-1 переменных коэффициентов, второй вход - с выходом блока 28-10 переменных коэффициентов, одиннадцатый вход вычислителя 27 момента крена соединен с входом семнадцатого умножителя 11-17, второй вход которого соединен с выходом блока 28-13 переменных коэффициентов, а выход - с первым входом четвертого умножителя 11-4, второй вход четвертого умножителя 11-4 соединен с выходом блока 28-6 переменных коэффициентов, выход второго сумматора 23-2 соединен с входом восемнадцатого умножителя 11-18, второй вход которого соединен с выходом третьего умножителя 11-3, а выход, как и выход блока 28-15 переменных коэффициентов, вторым входом подключенного к двенадцатому входу вычислителя 27 момента крена, соединен с входами девятнадцатого умножителя 11-19, выход девятнадцатого умножителя 11-19 является выходом вычислителя 27 момента крена.The
Коммутатор 13 содержит три пары нормально замкнутых контактов 29-1, 29-2, 29-3 так, что первый вход коммутатора 13 через нормально замкнутые контакты 29-2, 29-3 соединен со вторым и третьим выходом, а четвертый вход коммутатора 13 через нормально замкнутый контакт 29-1 соединен с первым выходом коммутатора 13, третий вход - управляющий вход синхронного переключения нормально замкнутых контактов 29-1, 29-2, 29-3, при котором происходит только соединение второго входа коммутатора 13 с его третьим выходом.The
Блок управления 26 содержит семь блоков 17-4÷10 сравнения и четыре схемы 30-1÷4 И. Первый вход блока 26 управления соединен с входами блоков 17-4, 17-5, 17-6 сравнения, второй вход блока 26 управления соединен с входами блоков 17-7, 17-8, 17-9, 17-10 сравнения. Первый вход схемы 30-1 И, как и первый вход схемы 30-2 И, соединен с выходом блока 17-4 сравнения, второй вход - с выходом блока 17-8 сравнения, а выход - с первым выходом шины управления. Второй вход схемы 30-2 И соединен с выходом блока 17-7 сравнения, а выход - со вторым выходом шины управления. Первый вход схемы 30-3 И соединен с выходом блока 17-5 сравнения, второй вход - с выходом блока 17-9 сравнения, а выход - с третьим выходом шины управления. Первый вход схемы 30-4 И соединен с выходом блока 17-6 сравнения, второй вход - с выходом блока 17-10 сравнения, а выход - с четвертым выходом шины управления.The
Блок 28-1÷18 переменных коэффициентов содержит источник 31 постоянного сигнала, умножитель 11-20, сумматор 23-3 и усилители 32-1÷3 с переменными коэффициентами усиления. Первый, второй, третий, четвертый управляющие входы усилителей 32-1÷3 соединены с одноименными входами шины управления и на втором входе блоков 28-1÷18 переменных коэффициентов. Пятый вход усилителя 32-1 с переменным коэффициентом усиления соединен с выходом источника 31 постоянного сигнала, а выход - с первым входом сумматора 23-3. Пятый вход усилителя 32-2 с переменным коэффициентом усиления, как и входы умножителя 11-20, соединен с первым входом блока 28-1÷18 переменного коэффициента усиления, а выход - со вторым входом сумматора 23-3. Пятый вход усилителя 32-3 с переменным коэффициентом усиления соединен с выходом умножителя 11-20, а выход - с третьим входом сумматора 23-3, выход которого является выходом блоков 28-1÷18 переменных коэффициентов.Block 28-1 ÷ 18 variable coefficients contains a
Практическая реализация устройства для полетного контроля веса топлива самолета возможна на элементах аналоговой и цифровой схемотехнической базы [12]. Однако предпочтение здесь следует отдать дополнительным программным средствам серийной вычислительной системы управления полетом типа ВСУП-85 комплекса стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования КСЦПНО (например самолетов Ту-204/214, Ил-96) [13, с.63; 14, с.141], который уже содержит все необходимые измерительные средства предлагаемого устройства. Так датчик 1 угла атаки, датчик 2 числа Маха, датчик 3 скорости, датчик 4 высоты, датчик 19 угла скольжения, датчик 22 температуры реализованы в системе воздушных сигналов СВС-85, а датчик 8 скорости крена, датчик 9 скорости тангажа, датчик 10 скорости рыскания - в бесплатформенной лазерной инерциальной системе И-42-1С на датчиках угловых скоростей КМ-11. Обмен информацией между указанными системами, датчиком 5 углов отклонения интерцепторов, датчиком 6 отклонения закрылков, датчиком 7 углов отклонения предкрылков, датчиком 20 углов отклонения руля направления, датчиком 21 углов отклонения элеронов и ЦВМ-80-40001 в КСЦПНО осуществляется последовательным биполярным кодом асинхронным способом в соответствии с ГОСТ 18977-79 и представляется на пульте управления и индикации ПУИ-85М. При этом умножители 11-1, 11-2, дифференциаторы 12-1, 12-2, коммутатор 13, делитель 14-1, блок 15 памяти, схема 16 ИЛИ, блоки 17-1, 17-2, 17-3 сравнения, функциональный преобразователь 18, сумматор 23-1 и блок 25 определения момента крена с блоком 26 управления и вычислителем 27 момента крена с их связями реализуются программно в ЦВМ-80, что обеспечивает высокую точность и надежность работы устройства. Для более современной комплексной системы электронной индикации и сигнализации КСЭИС-148 и вычислительной системы самолетовождения ВСС-100 (самолета ан-148) с вычислителями типа ВЦ-3, информационным комплексом высотно-скоростных параметров ИКВСП, бесплатформенной системой курса и вертикали LCR-93 реализация устройства дает еще более высокие результаты [15].The practical implementation of the device for flight control of the fuel weight of the aircraft is possible on the elements of the analog and digital circuitry base [12]. However, preference here should be given to additional software of a serial computing flight control system such as VSUP-85 of a complex of standard digital flight-navigation equipment KSCSPNO (for example, Tu-204/214, Il-96 aircraft) [13, p. 63; 14, p.141], which already contains all the necessary measuring means of the proposed device. So the sensor of the angle of
Устройство для полетного контроля веса топлива самолета работает следующим образом. Сигналы, пропорциональные углу α атаки, числу Маха М, скорости V, высоте Н, углу δИ отклонения интерцепторов, углу δЗ отклонения закрылков, углу δП отклонения предкрылков, углу β скольжения, углу δН отклонения руля направления, углу δЭ отклонения элеронов, угловой скорости ωХ крена, угловой скорости ωY рыскания и температуре Т, поступают соответственно на первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый входы блока 25 определения момента крена, где производится вычисление текущего значения момента MX крена, действующего на самолет по его продольной оси. Сигнал, пропорциональный величине этого момента, с выхода блока 25 определения момента крена, поступает на первый суммирующий вход первого сумматора 23-1 и вход блока 17-2 сравнения. Одновременно сигнал, пропорциональный угловой скорости ωZ тангажа, поступает на один вход первого умножителя 11-1, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости ωY рыскания, с датчика 10 скорости рыскания, а на выходе образуется сигнал, пропорциональный ωZωY. Он поступает на второй вычитающий вход первого сумматора 23-1 и первый вычитающий вход схемы 24 вычитания. Сигнал, пропорциональный угловой скорости ωX крена, с датчика 8 скорости крена, поступает на первый дифференциатор 12-1 и один вход второго умножителя 11-2, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости ωY, с датчика 10 скорости рыскания. На выходе умножителя 11-2 получается сигнал, пропорциональный ωXωY, который поступает на третий вычитающий вход сумматора 23-1, на четвертый суммирующий вход которого поступает продифференцированный в дифференциаторе 12-2 сигнал, пропорциональный угловой скорости ωY. Так на выходе сумматора 23-1 получается сигнал, пропорциональныйA device for flight control of the weight of the fuel of the aircraft works as follows. Signals proportional to angle of attack α, Mach number M, speed V, height H, angle δ And deflection of the interceptors, angle δ Z of deflection of the flaps, angle δ P of deflection of the slats, angle β of slip, angle δ H of the deviation of the rudder, angle δ of E of the deviation ailerons, angular velocity ω X roll, angular velocity ω Y yaw and temperature T, respectively, are supplied to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth inputs of the
где (IZ-IY)0 - независимая от веса mT топлива разность моментов инерции IZ и IY самолета; IXY0 - независимое от веса mT топлива значение центробежного момента инерции IXY самолета. Соотношение получается из выражения (1) при учете известной для типа самолета зависимости его моментов инерции от веса mT топлива. По выражению (1) определяется и зависимая от веса mT топлива часть в видеwhere (I Z -I Y ) 0 is the difference between the moments of inertia I Z and I Y of the aircraft independent of the weight m T of fuel; I XY0 is the centrifugal moment of inertia I XY of the aircraft independent of the weight m T of fuel. The relation is obtained from expression (1) when taking into account the dependence of its moments of inertia on the weight m T of fuel, which is known for the type of aircraft. According to expression (1), the part depending on the weight m T of fuel is also determined in the form
Сигнал, пропорциональный угловым ускорениям в круглых скобках, получается на выходе схемы 24 вычитания. В том случае, если этот сигнал меньше , что проверяется в блоке 17-1 сравнения, то сигнал, пройдя через четвертый вход и первый выход коммутатора 13, поступает на первый вход делителя 14-1. Если одновременно выполняется и условие MX≥MXmin, которое проверяется в блоке 17-2 сравнения, то делитель 14-1 выполняет деление сигнала с выхода сумматора 23-1, пропорционального выражению (17), на сигнал, имеющийся на первом входе делителя 14-1 так, что получается сигнал, пропорциональный моменту инерцииA signal proportional to the angular accelerations in parentheses is obtained at the output of the subtraction circuit 24. In the event that this signal is less that is checked in block 17-1 comparison, the signal, passing through the fourth input and the first output of the
С выхода делителя 14-1 он поступает на первый вход коммутатора 13 и через его нормальнозамкнутые контакты на второй и третий выходы. Со второго выхода коммутатора 13 сигнал поступает на второй сигнальный вход блока 15 памяти, где происходит его повторение без запоминания, так как на первом управляющем входе блока 15 памяти нет сигнала. С третьего выхода коммутатора 13 сигнал поступает на функциональный преобразователь 18, реализующий обратную функцию (8) зависимости момента инерции IX(mT) от веса топлива. Одновременно сигнал с третьего выхода коммутатора 13 через дифференциатор 12-3 поступает на вход блока 17-3 сравнения. При этом проверяется условие ограниченного по скорости нормальной выработки топлива изменения момента инерции . При симметричной выработке топлива из правых и левых крыльевых баков самолета отрицательная скорость изменения момента инерции İx должна быть ограничена весьма малой величиной. Несимметричная выработка топлива из-за отказа топливного насоса, нарушения герметичности баков, неисправности топливной системы одного из двигателей, приводящие к неравномерному потреблению топлива и нарушению центровки, приводят к повышению момента инерции IX, изменению величины и знака его производной, что и фиксируется блоком 17-3 сравнения. Контроль веса топлива на выходе функционального преобразователя 18 производится как в автоматическом, так и полуатоматическом режиме, когда ведется визуальное сопоставление пилотом показаний заявляемого устройства с топливомером или суммирующим расходомером, фиксируемое бортовым регистратором.From the output of the divider 14-1, it enters the first input of the
При невыполнении одного или обоих условий (5) в блоках 17-1 и 17-2 сравнения на выходе одного или обоих блоков 17-1 и/или 17-2 сравнения появляется сигнал, который, пройдя схему 16 ИЛИ, поступает на первый вход блока 15 памяти и третий управляющий вход коммутатора 13. Одновременно переключаются все контактные пары коммутатора 13 так, что сигналы делителя 14-1 не поступают на его третий выход, а значит и входы функционального преобразователя 18 и блока 17-3 сравнения. Сигнал на первом входе управления блока 15 памяти переводит его в режим хранения значения сигнала, поступающего на его второй сигнальный вход в предшествующий момент времени. Нормально разомкнутый контакт коммутатора 13 соединяет его второй вход с третьим выходом и запомненное значение сигнала, пропорциональное моменту инерции IX(mT), вычисленное в предшествующий момент времени, поступает в функциональный преобразователь 18 и через дифференциатор 12-3 на блок 17-3 сравнения. Устройство полетного контроля веса топлива работает в режиме памяти. Этот режим сохраняет для экипажа непрерывную информацию о весе топлива mT до момента времени, пока вновь не будут выполнены условия (5).If one or both of the conditions (5) is not satisfied, in the comparison blocks 17-1 and 17-2, a signal appears at the output of one or both comparison blocks 17-1 and / or 17-2, which, having passed the OR circuit 16, is fed to the first input of the block 15 memory and the third control input of the
Длительность этого режима зависит от точности измерений параметров, динамики самолета и его управления летчиком.The duration of this mode depends on the accuracy of the measurement of parameters, the dynamics of the aircraft and its control by the pilot.
Блок 25 определения момента крена работает следующим образом. Сигналы датчика 1 угла атаки, датчика 2 числа Маха, датчика 3 скорости, датчика 4 высоты, датчика 5 углов отклонения интерцепторов поступают соответственно на первый, второй, третий, четвертый, пятый входы блока 25 определения момента крена и одноименные входы вычислителя 27 момента крена. Одновременно с датчика 19 угла скольжения, датчика 20 углов отклонения руля направления, датчика 21 углов отклонения элеронов, датчика 22 температуры сигналы поступают соответственно на восьмой, девятый, десятый, тринадцатый входы блока 25 определения момента крена, на одиннадцатый и двенадцатый входы которого поступают соответственно выходные сигналы датчика 8 скорости крена и датчика 10 скорости рыскания. Сигналы с восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого входов блока 25 определения момента крена поступают соответственно на седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый входы вычислителя 27 момента крена, управление которым ведется по сигналу u на его шестом входе. На шестой вход вычислителя 27 момента крена поступает управляющий сигнал u по шине управления с блока 26 управления. Сигнал u формируется в блоке 26 управления для изменения переменных коэффициентов в вычислителе 27 момента крена. Для этого на первый и второй входы блока 26 управления поступают соответственно сигналы с шестого и седьмого входов блока 25 определения момента крена. Они получаются на выходах соответственно датчика 6 углов отклонения закрылков и датчика 7 углов отклонения предкрылков. Тем самым учитывается влияние изменения аэродинамики самолета при работе механизации крыла на взлете, наборе высоты, крейсерском полете и посадке.
Вычислитель 27 момента крена работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный углу α атаки, с первого входа вычислителя 27 момента крена поступает на первые входы блоков 28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8 переменных коэффициентов. При этом учитывается зависимость составляющих коэффициента момента (10) от угла атаки самолета. Сигнал, пропорциональный числу М, со второго входа вычислителя 27 момента крена поступает на первые входы блоков 28-9, 28-10, 28-11, 28-12, 28-13, 28-14 переменных коэффициентов, вторые входы блоков 28-1, 28-4 переменных коэффициентов. Сигнал, пропорциональный V, с третьего входа вычислителя 27 момента крена поступает на оба входа умножителя 11-3, первые входы второго 14-2 и третьего 14-3 делителя, на вторые входы которых поступают соответственно сигналы с выходов умножителей 11-4, 11-5. С выхода делителя 14-2 сигнал, пропорциональный , поступает на вход сумматора 23-2, аналогично на вход с выхода делителя 14-3 поступает сигнал, пропорциональный
The
Сигнал, пропорциональный высоте Н, с четвертого входа вычислителя 27 момента крена поступает на вторые входы блоков 28-9, 28-10, 28-11, 28-12, 28-13, 28-14 переменных коэффициентов и первый вход блока 28-15 переменных коэффициентов. Сигнал, пропорциональный углу δИ отклонения интерцепторов, с пятого входа вычислителя 27 момента крена поступает на первый вход блока 28-16 переменных коэффициентов, на второй вход которого, как и на вторые входы блоков 28-2, 28-3, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8, 28-17, 28-18 переменных коэффициентов, поступает сигнал u управления с шестого входа вычислителя 27 момента крена. Выходной сигнал блока 28-16 переменных коэффициентов поступает на вход умножителя 11-6, на второй вход которого поступает выходной сигнал блока 28-5 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-6 поступает на вход умножителя 1-7, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-12 переменных коэффициентов. С выхода умножителя 11-7 сигнал, пропорциональный mХ.ИН, поступает на вход сумматора 23-2. Сигнал, пропорциональный углу β скольжения, с седьмого входа вычислителя 27 момента крена поступает на вход умножителя 11-8, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-11 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-8 поступает на первый вход умножителя 11-9, на второй вход которого поступает выходной сигнал блока 28-4 переменных коэффициентов. С выхода умножителя 11-9 сигнал поступает на вход умножителя 11-10, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-3 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-10, пропорциональный , поступает на вход сумматора 23-2. Сигнал, пропорциональный углу δН отклонения руля направления, с восьмого входа вычислителя 27 момента крена поступает на первый вход блока 28-17 переменных коэффициентов. Выходной сигнал блока 28-17 переменных коэффициентов поступает на вход умножителя 11-11, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-14 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-11 поступает на вход умножителя 11-12, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-8 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-12, пропорциональный mX.РН, поступает на вход сумматора 23-2. Сигнал, пропорциональный углу δЭ отклонения элеронов, с девятого входа вычислителя 27 момента крена поступает на первый вход блока 28-18 переменных коэффициентов. Выходной сигнал блока 28-18 переменных коэффициентов поступает на вход умножителя 11-13, на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока 28-9 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-13 поступает на вход умножителя 11-14, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-7 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-14, пропорциональный тХ.ЭЛ, поступает на вход сумматора 23-2. Сигнал, пропорциональный скорости ωX крена, с десятого входа вычислителя 27 момента крена поступает на вход умножителя 11-15, на другой вход которого поступает выходной сигнал умножителя 11-16. При этом на один вход умножителя 11-16 поступает выходной сигнал блока 28-1 переменных коэффициентов, а на другой - выходной сигнал блока 28-10 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-15 поступает на вход умножителя 11-5, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-2 переменных коэффициентов. Далее выходной сигнал умножителя 11-5 через второй вход делителя 14-2 участвует в получении на входе сумматора 23-2 сигнала, пропорционального Сигнал, пропорциональный скорости ωY рыскания, с одиннадцатого входа вычислителя 27 момента крена поступает на вход умножителя 11-17, на другой вход которого поступает выходной сигнал с блока 28-13 переменных коэффициентов. Выходной сигнал умножителя 11-17 поступает на один вход умножителя 11-4, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-6 переменных коэффициентов. Далее выходной сигнал умножителя 11-4 через второй вход делителя 14-2 обеспечивает получение на входе сумматора 23-2 сигнала, пропорционального Выходной сигнал сумматора 23-2, пропорциональный коэффициенту момента mX (10), поступает на вход умножителя 11-18, где он умножается на выходной сигнал умножителя 11-3 так, что выходной сигнал умножителя 11-18 пропорционален Этот сигнал поступает на вход умножителя 11-9, на другой вход которого поступает выходной сигнал блока 28-15 переменных коэффициентов. На второй вход блока 28-15 поступает сигнал, пропорциональный температуре Т наружного воздуха на высоте Н полета самолета так, что выходной сигнал блока 28-15 переменных коэффициентов пропорционален плотности ρ воздуха на высоте полета. Выходной сигнал умножителя 11-19 пропорционален моменту крена MX (9).The signal proportional to the height H, from the fourth input of the
Коммутатор 13 работает следующим образом. При выполнении условия (5) нормально замкнутые контакты 29-1 обеспечивают передачу сигнала с четвертого входа коммутатора 13 на его первый выход. Этим обеспечивается подключение выходного сигнала схемы 24 вычитания к делителю 14-1. Одновременно сигнал с первого входа коммутатора 13 через нормально замкнутые контакты 29-2, 29-3 поступает на его второй и третий выходы. Выходной сигнал делителя 14-1 поступает на функциональный преобразователь 18 и через дифференциатор 12-3 на блок 17-3 сравнения. Выходной сигнал с блока 15 памяти на втором входе коммутатора 13 отключен от третьего выхода. При невыполнении условия (5) на третий управляющий вход коммутатора 13 поступает сигнал со схемы 16 ИЛИ. Происходит синхронное переключение нормально замкнутых контактов 29-1, 29-2, 29-3. Это обеспечивает отключение выходного сигнала делителя 14-1 от третьего выхода коммутатора 13 и подключение к нему выходного сигнала блока 15 памяти. Сигнал на третий выход коммутатора 13 поступает со второго входа через нормально разомкнутые контакты 29-3.The
Блок 26 управления работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный углу δП отклонения предкрылков, поступает на первый вход блока 26 управления и далее на входы блоков 17-4, 17-5, 17-6 сравнения. Блоки 17-4, 17-5, 17-6 сравнения настроены соответственно на три возможных основных диапазона значений углов δП отклонения предкрылков механизации крылы: средний, нулевой и максимальный. Сигнал, пропорциональный углу δЗ отклонения закрылков, поступает на второй вход блока 26 управления и далее на входы блоков 17-7, 17-8, 17-9, 17-10 сравнения. Блоки 17-9, 17-7, 17-8, 17-10 сравнения настроены соответственно на четыре возможных основных диапазона значений углов δЗ отклонения закрылков механизации крыла: нулевой, минимальный, средний и максимальный. Пороги срабатывания блоков 17-4, 17-5, 17-6, 17-7, 17-8, 17-9, 17-10 сравнения перекрывают все диапазоны возможных значений соответственно углов δП, δЗ отклонения предкрылков и закрылков крыла. Основные комбинации углов δП, δЗ отклонений предкрылков и закрылков выделяются с помощью схем 30-1, 30-2, 30-3, 30-4 И. Эти комбинации влияют на значения переменных аэродинамических коэффициентов, реализованных в вычислителе 27 момента крена. В случае если сигнал, пропорциональный углу δП отклонения предкрылков, находится в среднем диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-4 сравнения, а сигнал, пропорциональный углу δЗ отклонения закрылков, находится также в среднем диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-8 сравнения, то выходные сигналы блоков 17-4, 17-8 сравнения, поступив на входы схемы 30-1 И, приведут к появлению сигнала на ее выходе. Этот сигнал поступает на первый выход шины u управления - выход блока 26 управления. Сигнал на первом выходе шины u управления соответствует взлетной конфигурации крыла самолета и соответствующим значениям переменных аэродинамических коэффициентов в вычислителе 27 момента крена. Если, сигнал пропорциональный углу δП отклонения предкрылков, находится в среднем диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-4 сравнения, а сигнал, пропорциональный углу δЗ отклонения закрылков, находится в минимальном диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-7 сравнения, то выходные сигналы блоков 17-4, 17-7 сравнения, поступив на входы схемы 30-2 И, приведут к появлению сигнала на ее выходе. Этот сигнал поступает на второй выход шины и управления - выход блока 26 управления. Сигнал на втором выходе шины u управления соответствует конфигурациям набора высоты и захода на посадку крыла самолета и соответствующим значениям переменных аэродинамических коэффициентов в вычислителе 27 момента крена. Если сигнал, пропорциональный углу δП отклонения предкрылков, находится в минимальном диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-5 сравнения, а сигнал, пропорциональный углу δЗ отклонения закрылков, находится в нулевом диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-9 сравнения, то выходные сигналы блоков 17-5, 17-9 сравнения, поступив на входы схемы 30-3 И, приведут к появлению сигнала на ее выходе. Этот сигнал поступает на третий выход шины и управления - выход блока 26 управления. Сигнал на третьем выходе шины u управления соответствует крейсерской конфигурации крыла самолета и соответствующим значениям переменных аэродинамических коэффициентов в вычислителе 27 момента крена. Если сигнал, пропорциональный углу δП отклонения предкрылков, находится в максимальном диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-6 сравнения, а сигнал, пропорциональный углу δЗ отклонения закрылков, находится также в максимальном диапазоне значений и приводит к срабатыванию блока 17-10 сравнения, то выходные сигналы блоков 17-6, 17-10 сравнения, поступив на входы схемы 30-4 И, приведут к появлению сигнала на ее выходе. Этот сигнал поступает на четвертый выход шины u управления - выход блока 26 управления. Сигнал на четвертом выходе шины u управления соответствует посадочной конфигурации крыла самолета и соответствующим значениям переменных аэродинамических коэффициентов в вычислителе 27 момента крена.The
Блок 28-1,…28-18 переменного коэффициента работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный параметру α, Н, М полета или углу отклонения аэродинамической поверхности, поступает на первый сигнальный вход блока 28-1,…,28-18 переменного коэффициента и далее на пятый вход усилителя 32-2 с переменным коэффициентом усиления и умножитель 11-20. На первый, второй, третий, четвертый управляющие входы усилителей 32-1, 32-2, 32-3 с переменным коэффициентом усиления по шине u управления поступают сигналы со второго управляющего входа блока 28-1,…,28-18 переменного коэффициента. Они формируются в блоке 26 управления и зависят от конфигурации крыла. На пятый сигнальный вход усилителя 32-1 с переменным коэффициентом усиления поступает постоянный сигнал с выхода источника 31 постоянного сигнала. При поступлении управляющего сигнала на один из управляющих входов усилителя 32-1 с переменным коэффициентом усиления его выходной сигнал изменяется так, чтобы соответствовать значению a0,j коэффициента аппроксимирующего полинома (11)-(16). С выхода усилителя 32-1 с переменным коэффициентом усиления сигнал поступает на первый вход сумматора 23-3. Синхронно выходной сигнал усилителя 32-2 с переменным коэффициентом усиления будет формировать зависимое от параметра х и управляющего сигнала на одном из управляющих входов значение a1,jx коэффициента аппроксимирующего полинома (11)-(16), который поступает на второй вход сумматора 23-3. Синхронно, по входному сигналу на пятом сигнальном входе усилителя 32-3 с переменным коэффициентом усиления, поступившему с выхода умножителя 11-20, будет формироваться зависимое от квадрата параметра x2 и управляющего сигнала на одном из управляющих входов значение a2,jx2 коэффициента аппроксимирующего полинома (11)-(16), который поступает на третий вход сумматора 23-3. Сумматор 23-3 объединяет три составляющие аппроксимирующего полинома и на его выходе получается сигнал, пропорциональный составляющей переменного коэффициента момента.Block 28-1, ... 28-18 variable coefficient works as follows. A signal proportional to the parameter α, H, M flight or the deviation angle of the aerodynamic surface is fed to the first signal input of the variable coefficient block 28-1, ..., 28-18 and then to the fifth input of the amplifier 32-2 with a variable gain and the multiplier 11- twenty. The first, second, third, fourth control inputs of the amplifiers 32-1, 32-2, 32-3 with a variable gain on the control bus u receive signals from the second control input of the block 28-1, ..., 28-18 of a variable coefficient. They are formed in the
Как следует из вышеуказанного, достижение технического результата полетного контроля веса топлива самолета обеспечивается введением в устройство, принятое за прототип и содержащее датчик угла атаки, датчик числа Маха, датчик скорости, датчик высоты, датчик углов отклонения интерцепторов, датчик углов отклонения закрылков, датчик углов отклонения предкрылков, датчики скоростей крена, рыскания, тангажа, умножитель, коммутатор, делитель, блок памяти, схему ИЛИ, блоки сравнения, функциональный преобразователь, новых элементов, как то: датчика угла скольжения, датчика углов отклонения руля направления, датчика углов отклонения элеронов, датчика температуры, блока определения момента крена с вычислителем момента крена, второго умножителя и дифференциатора, второго сумматора на четыре входа со связями, указанными в формуле изобретения. Сопоставление параметров, характеризующих заявляемое изобретение и прототип, позволяет сделать вывод, что при большом числе совпадающих элементов и связей он не способен контролировать вес топлива. Аналоги способны контролировать вес топлива, но достоверная их работа обеспечивается лишь проверкой мостовых схем, следящих систем и указателя. В наиболее доверительной схеме комплексного топливомера с расходомером контроль веса топлива достигается значительным усложнением устройства, применением большого числа датчиков в пожароопасных отсеках топливной системы. Наиболее достоверна и точная наземная проверка с помощью контрольно-поверочной аппаратуры, но она длительная и возможна при демонтаже датчиков с пустыми баками самолета. Она существенно усложняет эксплуатацию самолета. Точность работы заявляемого устройства в наибольшей мере зависит от достижимой на современном этапе точности оценки аэродинамических параметров, которая составляет 3-5% [16, 17]. Оно способно для названных датчиков типового комплекса стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования (КСЦПНО) надежно Р4(2)=0,999600, на среднем времени полета 2 часа, контролировать вес топлива. При этом достоверность обнаружения отказа топливомера типа СУИТ (Р1(2)=0,998824) здесь будет Рд4(2)=0,746416. Это соответствует среднему времени достоверного контроля Тд4=6,84 часа, что больше времени полета. Аналогичный показатель комплексного топливомера с суммирующим расходомером Рд2(2)=0,674411 и среднее время - Тд2(2)=5,08 часа. Важно, что в заявляемом устройстве можно достоверно контролировать именно вес (массу) топлива, а не его уровень в баках, как в классических топливомерах, со всеми известными методическими ошибками и сложностями выявления отказа топливной системы [2, 4]. Контроль веса через оценку момента инерции здесь позволяет оценивать и поперечную центровку самолета, контроль которой, например из-за отказов топливных насосов, актуален для безопасности полетов с учетом ряда катастроф [5, 18-20]. Физические свойства (плотность, температура) топлива на работоспособность устройства здесь, представляется, не имеют такого большого значения, как в классических топливомерах, измеряющих, например, жидкий газ [2]. Он обладает наибольшей полнотой охвата важнейших элементов топливной системы при наименьшем весе, так как используются датчики, шины передачи данных бортовой сети КСЦПНО. При реализации на борту имеет место параллельная с классической, полностью от нее независимая цепь контроля веса топлива и топливной системы на ином, по отношению к проверяемой, физическом принципе ее работы. Заявляемое устройство может снизить вес топливной системы, уменьшить количество избыточных датчиков в баках и топливопроводах, сопутствующих им электрических сигнальных цепей на крыле. Это повышает пожаробезопасность, поскольку аэрометрические, инерциальные датчики, применяемые в устройстве, удаленно расположены от баков и топливопроводов, которые в условиях повышенных вибраций, перегрузок, повышенных температур имеют течи тем с большей вероятностью, чем больше в них швов, установочных отверстий, в том числе и для классических топливомеров или для крыльчаток расходомеров. Для дальних самолетов (типа ТУ-95, ТУ-142 число баков более 100) значимость сокращения веса датчиков и сигнальных цепей, повышение достоверности контроля веса при высокой пожаробезопасности особенно важно. При современных характеристиках БЦВМ объем памяти, быстродействие и сложность программного обеспечения на языках высокого уровня не имеют существенного значения для реализации устройства, а совместно с прототипом оно позволяет на базе уже имеющегося на борту оборудования создать интегрированную систему оптимизации режимов полета повышенной надежности и эффективности.As follows from the above, the achievement of the technical result of flight control of the fuel weight of the aircraft is ensured by introducing into the device adopted as a prototype and containing an angle of attack sensor, a Mach number sensor, a speed sensor, a height sensor, an interceptor deflection angle sensor, a flap deflection angle sensor, a deflection angle sensor slats, roll speed, yaw, pitch sensors, multiplier, switch, divider, memory block, OR circuit, comparison blocks, functional converter, new elements, such as sensors the glide angle, the rudder deflection angle sensor, the aileron deflection angle sensor, the temperature sensor, the roll moment determination unit with the roll moment calculator, the second multiplier and differentiator, the second adder for four inputs with the connections indicated in the claims. A comparison of the parameters characterizing the claimed invention and the prototype allows us to conclude that with a large number of matching elements and connections, it is not able to control the weight of the fuel. Analogs are able to control the weight of the fuel, but their reliable operation is ensured only by checking bridge circuits, tracking systems and a pointer. In the most trusting scheme of a complex fuel meter with a flow meter, fuel weight control is achieved by a significant complication of the device, the use of a large number of sensors in fire hazardous compartments of the fuel system. The most reliable and accurate ground check with the help of test equipment, but it is lengthy and possible when dismantling sensors with empty aircraft tanks. It significantly complicates the operation of the aircraft. The accuracy of the claimed device to the greatest extent depends on achievable at the present stage the accuracy of the assessment of aerodynamic parameters, which is 3-5% [16, 17]. It is capable of reliably P4 (2) = 0.999600 for average sensors flight time of 2 hours for the sensors of a typical complex of standard digital flight and navigation equipment (KSCSPNO), to control the weight of the fuel. At the same time, the reliability of failure detection of a SUIT type fuel meter (P1 (2) = 0.998824) here will be Рд4 (2) = 0.746416. This corresponds to the average time of reliable control TD4 = 6.84 hours, which is longer than the flight time. A similar indicator of a complex fuel meter with a totalizing flowmeter Рд2 (2) = 0.674411 and the average time - ТД2 (2) = 5.08 hours. It is important that in the inventive device it is possible to reliably control precisely the weight (mass) of the fuel, and not its level in the tanks, as in classic fuel meters, with all known methodological errors and difficulties in identifying a fuel system failure [2, 4]. Weight control through the estimation of the moment of inertia here also allows one to evaluate the lateral alignment of the aircraft, the control of which, for example, due to fuel pump failures, is relevant for flight safety taking into account a number of accidents [5, 18-20]. The physical properties (density, temperature) of the fuel on the operability of the device here does not seem to be as important as in classic fuel meters that measure, for example, liquid gas [2]. It has the greatest completeness of coverage of the most important elements of the fuel system with the smallest weight, since sensors, data buses of the on-board network of KSCSPNO are used. When implemented on board, there is a parallel to the classical, completely independent from it chain of control of the weight of the fuel and the fuel system on a different, with respect to the verified, physical principle of its operation. The inventive device can reduce the weight of the fuel system, reduce the number of redundant sensors in the tanks and fuel lines, the accompanying electrical signal circuits on the wing. This increases fire safety, since aerometric, inertial sensors used in the device are remotely located from tanks and fuel lines, which, under conditions of increased vibrations, overloads, and elevated temperatures, are more likely to leak the more seams and mounting holes, including and for classic fuel gauges or for impellers of flowmeters. For long-range aircraft (such as TU-95, TU-142, the number of tanks is more than 100), the importance of reducing the weight of sensors and signal circuits, increasing the reliability of weight control with high fire safety is especially important. With the modern characteristics of a digital computer, the amount of memory, speed and complexity of software in high-level languages are not significant for the implementation of the device, and together with the prototype it allows creating an integrated system for optimizing flight modes of increased reliability and efficiency on the basis of the equipment already on board.
Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:Thus, the above information proves that when implementing the claimed invention, the following conditions are met:
- средство, воплощающее устройство-изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в авиационной технике и, в частности, для комплексного контроля веса топлива систем управления пассажирских и транспортных самолетов классической схемы. Оно может использоваться для определения и контроля в полете текущего веса топлива самолета и его поперечной центровки;- a tool embodying the device of the invention in its implementation, is intended for use in aircraft and, in particular, for integrated control of the weight of the fuel control systems of passenger and transport aircraft of the classical scheme. It can be used to determine and control in flight the current weight of the aircraft fuel and its lateral alignment;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств;- for the claimed invention in the form described in the independent claim, the possibility of its implementation using the described or other means known prior to the filing date of the application has been confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to provide the specified technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Лещинер Л.Б., Ульянов И.Е. Проектирование топливных систем самолетов. М.: Машиностроение, 1975, 344 с.1. Leshchiner LB, Ulyanov I.E. Design of aircraft fuel systems. M .: Mechanical Engineering, 1975, 344 p.
2. Воробьев В.Г., Глухов В.В., Грохольский А.Л. и др. Авиационные приборы и измерительные системы. Учебн. для вузов ГА. Под ред. В.Г. Воробьева. М.: Транспорт, 1981, 391 с.2. Vorobyov V.G., Glukhov V.V., Groholsky A.L. et al. Aviation devices and measuring systems. Training for high schools of GA. Ed. V.G. Vorobyov. M .: Transport, 1981, 391 p.
3. Голинкевич Т.А. Оценка надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1969, 176 с.3. Golinkevich T.A. Reliability assessment of electronic equipment. M .: Sov. Radio, 1969, 176 pp.
4. Авиационные приборы. Под ред. С.С.Дорофеева. М.: Воен. издат., 1992, 496 с.4. Aviation devices. Ed. S.S.Dorofeeva. M .: Military. Publ., 1992, 496 p.
5. Орлов Б.А. Записки летчика-испытателя. М.: Авико Пресс, 1994, 171 с.5. Orlov B.A. Notes of the test pilot. M .: Aviko Press, 1994, 171 p.
6. Смирнов Н.Н., Ицковиич А.А. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию. М.: Транспорт, 1987, 272 с.6. Smirnov N.N., Itskoviich A.A. Maintenance and repair of aviation equipment as of. M .: Transport, 1987, 272 p.
7. Техническая эксплуатация авиационного оборудования: Учебн. для вузов / В.Г.Воробьев, В.Д.Константинов, В.Г.Денисов и др.; под ред. В.Г.Воробьева - М.: Транспорт, 1990, 296 с.7. Technical operation of aviation equipment: Textbook. for universities / V.G. Vorobyov, V.D. Konstantinov, V.G. Denisov and others; under the editorship of V.G. Vorobyova - M .: Transport, 1990, 296 p.
8. Динамика полета транспортных летательных аппаратов / Под ред. А.Я.Жукова. М.: Транспорт, 1996, 326 с.8. Flight Dynamics of Transport Aircraft / Ed. A.Ya. Zhukova. M .: Transport, 1996, 326 p.
9. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. Т.2. М.: Наука, 1971, 464 с.9. Butenin N.V., Lunts Ya.L., Merkin D.R. The course of theoretical mechanics. T.2. M .: Nauka, 1971, 464 p.
10. Летные испытания самолетов / К.К.Васильченко, В.А.Леонов, И.М.Пашковский, Б.К.Поплавский. М.: Машиностроение, 1996, 720 с.10. Flight tests of aircraft / K.K. Vasilchenko, V. A. Leonov, I. M. Pashkovsky, B. K. Poplavsky. M.: Mechanical Engineering, 1996, 720 p.
11. Катков М.С. Непрерывные системы адаптивного управления с идентификаторами. М.: МНИ, Мир книги, 1992, 386 с.11. Katkov M.S. Continuous adaptive management systems with identifiers. M .: MNI, World of books, 1992, 386 p.
12. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие/ Под ред. С.В.Якубовского. М.: Радио и связь, 1984, 432 с.12. Analog and Digital Integrated Circuits: Reference Guide / Ed. S.V.Yakubovsky. M .: Radio and communications, 1984, 432 p.
13. Авионика России. Энциклопедический справочник / Под общ. ред. С.Д.Бодрунова. СПб. Национальная Ассоциация авиаприборостроителей, 1999 г., с.780.13. Avionics of Russia. Encyclopedic Reference / Under the general. ed. S.D.Bodrunova. SPb. National Association of Aircraft Manufacturers, 1999, p. 780.
14. Алтухов В.Ю., Стадник В.В. Гироскопические приборы, автоматические бортовые системы управления самолетов и их техническая эксплуатация. М.: Машиностроение, 1991, 160 с.14. Altukhov V.Yu., Stadnik V.V. Gyroscopic instruments, automatic on-board aircraft control systems and their technical operation. M .: Engineering, 1991, 160 p.
15. Галуненко А.В., Годунов В.А., Грошев В.В., Панич В.П., Стрелков В.Т. Вычислительная система самолетовождения // Мир авионики, 2005, №2, с.48-50.15. Galunenko A.V., Godunov V.A., Groshev V.V., Panich V.P., Strelkov V.T. Aircraft navigation computing system // World of Avionics, 2005, No. 2, p. 48-50.
16. Зайцева Н.Н. Пассажирский самолет ЭРБАС ИНДАСТРИ A310. М.: ЦАГИ, 1990, 115 с.16. Zaitseva N.N. Passenger aircraft ERBAS INDUSTRY A310. M .: TsAGI, 1990, 115 p.
17. Зайцева Н.Н. Пассажирский самолет ЭРБАС ИНДАСТРИ А320. М.: ЦАГИ, 1993, 104 с.17. Zaitseva N.N. Passenger aircraft ERBAS INDUSTRY A320. M .: TsAGI, 1993, 104 pp.
18. www.nnews.ru/2001/7/5/russia/869.php318. www.nnews.ru/2001/7/5/russia/869.php3
19. http://vfnik.chat.ru/1990k.htm19. http://vfnik.chat.ru/1990k.htm
20. http://vfnik.chat.ru/1995k.htm20. http://vfnik.chat.ru/1995k.htm
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139125/28A RU2377507C1 (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Facility for gross weight control of aircraft fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139125/28A RU2377507C1 (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Facility for gross weight control of aircraft fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2377507C1 true RU2377507C1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41643088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008139125/28A RU2377507C1 (en) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | Facility for gross weight control of aircraft fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2377507C1 (en) |
-
2008
- 2008-10-01 RU RU2008139125/28A patent/RU2377507C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авионика России. Энциклопедический справочник / Под общ. Ред. С.Д.Бодрунова, СПб.: Национальная Ассоциация авиаприборостроителей, 1999, стр.780. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2460982C1 (en) | Method of determining aerodynamic characteristics of aircraft | |
CN102037421B (en) | Assistant method for auxiliary detection of so-called ''hard'' landing of aircraft | |
US6564628B1 (en) | Combined standby instruments for aircraft | |
CN108883824A (en) | The method and system of acquisition, the processing and flight condition monitoring of the data of aircraft | |
US20120089375A1 (en) | System and method for determining local accelerations, dynamic load distributions and aerodynamic data in an aircraft | |
CN104296829A (en) | Body axis system based oil level measuring method | |
Bollay | Aerodynamic stability and automatic control: The fourteenth wright brothers lecture | |
RU2341775C1 (en) | Method of determining aircraft aerodynamic angle | |
Preisighe Viana | Time-domain system identification of rigid-body multipoint loads model | |
Sevart | Development of active flutter suppression wind tunnel testing technology | |
Whitmore et al. | In-flight demonstration of a real-time flush airdata sensing system | |
RU2377507C1 (en) | Facility for gross weight control of aircraft fuel | |
Ranaudo et al. | Effects of horizontal tail ice on longitudinal aerodynamic derivatives | |
US8942867B2 (en) | Procedure and device for the determination of airspeeds of a rotorcraft in stationary flight and/or at low speeds | |
Grauer et al. | Identification of Bare-Airframe Dynamics from Closed-Loop Data Using Multisine Inputs and Frequency Responses | |
RU2564375C1 (en) | Method to determine centre of mass of aircraft and device for realisation | |
Tran et al. | Developing an Approach for Fault Detection and Diagnosis of Angular Velocity Sensors | |
Mayer et al. | A study of the use of controls and the resulting airplane response during service training operations of four jet fighter airplanes | |
Siu et al. | Flight test results of an angle of attack and angle of sideslip calibration method using Output-Error optimization | |
Jones | Experimental investigation into the aerodynamic ground effect of a tailless chevron-shaped UCAV | |
RU2260179C1 (en) | Device for flight control of plane load weight | |
Raab | Rapid aerodynamic parameter identification on a large transport aircraft | |
Benyamen et al. | Effects of propwash on horizontal tail aerodynamics of pusher UASS | |
RU99181U1 (en) | SYSTEM FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF ON-BOARD MEASUREMENTS FOR MEASURING AIR PARAMETERS AND FLIGHT TECHNICAL CHARACTERISTICS OF THE AIRCRAFT AT THE PERFORMANCE OF FLIGHT TESTS | |
Isom et al. | Flight test of technology for Virtual Monitoring of Loads |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111002 |