RU2485568C2 - Modular electronic flight control system - Google Patents
Modular electronic flight control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485568C2 RU2485568C2 RU2007132059/08A RU2007132059A RU2485568C2 RU 2485568 C2 RU2485568 C2 RU 2485568C2 RU 2007132059/08 A RU2007132059/08 A RU 2007132059/08A RU 2007132059 A RU2007132059 A RU 2007132059A RU 2485568 C2 RU2485568 C2 RU 2485568C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flight control
- executive
- electronic
- control
- control system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
- B64C13/24—Transmitting means
- B64C13/38—Transmitting means with power amplification
- B64C13/50—Transmitting means with power amplification using electrical energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к модульной электронной системе управления полетом, в которой гидравлические и электромеханические исполнительные модули для приведения в движение поверхностей управления полетом управляются исполнительными электронными блоками управления (АСЕ: actuator control electronic).The invention relates to a modular electronic flight control system in which the hydraulic and electromechanical actuating modules for driving the flight control surfaces are controlled by executive electronic control units (ACE: actuator control electronic).
В таких электронных системах управления полетом особо важное значение имеет гарантия функционирования всей системы, даже если из-за дефектов из строя выходят отдельные элементы. С этой целью выбирают, как правило, избыточное конструктивное выполнение с наличием нескольких параллельно работающих подсистем для повышения безопасности и надежности всей системы.In such electronic flight control systems, it is particularly important to guarantee the functioning of the entire system, even if individual elements fail due to defects. To this end, they choose, as a rule, excessive structural design with the presence of several parallel operating subsystems to increase the safety and reliability of the entire system.
Известны применяемые для этого центральные, многократно избыточные вычислительные системы, в которых каждый из центральных управляющих компьютеров получает заданные пилотом значения, вводимые, например, через боковые ручки управления или обычные штурвальные колонки с датчиками, обрабатывает их и на основе обработанных заданных значений управляет несколькими или всеми исполнительными элементами.The central, repeatedly redundant computing systems used for this are known, in which each of the central control computers receives the values set by the pilot, entered, for example, through the side control knobs or conventional helm columns with sensors, processes them and, based on the processed set values, controls several or all executive elements.
Также из US-B93339 известна электронная система управления полетом, в которой несколько параллельно соединенных, главных вычислительных систем решают более сложные задачи регулирования, в то время как также параллельно соединенные исполнительные электронные блоки управления управляют исполнительными модулями, благодаря чему при выходе из строя главных вычислительных машин исполнительные модули по-прежнему могут управляться непосредственно исполнительными электронными блоками управления. Правда, в данном случае исполнительные электронные блоки управления представляют собой крупные центральные устройства, одновременно управляющие множеством исполнительных модулей. Отсюда следуют проблемы в отношении безопасности, так как выход из строя одного исполнительного электронного блока управления сразу сказывается на нескольких исполнительных модулях. Кроме того, управляющие устройства имеют сложную конструкцию, что затрудняет обнаружение неисправностей в программном и аппаратном обеспечении. Также возникают проблемы, связанные с техническим обслуживанием и затратами, так как при наличии дефекта приходится полностью заменять центральные устройства. Кроме того, требуется также заново разрабатывать комплексную систему по каждому типу самолета с учетом разного количества исполнительных модулей.Also, from US-B93339, an electronic flight control system is known in which several parallel-connected, main computer systems solve more complex control problems, while also parallel-connected executive electronic control units control the executive modules, so that when the main computers fail executive modules can still be controlled directly by executive electronic control units. True, in this case, the executive electronic control units are large central devices that simultaneously control many executive modules. This leads to problems with respect to safety, since the failure of one executive electronic control unit immediately affects several executive modules. In addition, the control devices have a complex structure, which makes it difficult to detect malfunctions in software and hardware. There are also problems associated with maintenance and costs, since in the presence of a defect it is necessary to completely replace the central devices. In addition, it is also required to re-develop a comprehensive system for each type of aircraft, taking into account the different number of executive modules.
Задачей изобретения является, поэтому создание электронной системы управления полетом, которая способна надежно и просто подвергаться техническому обслуживанию, а также легко приводиться в соответствие с разными моделями самолетов.The objective of the invention is, therefore, the creation of an electronic flight control system, which is able to reliably and simply undergo maintenance, as well as easily be brought into line with different models of aircraft.
Согласно изобретению данная задача решается с помощью модульной электронной системы управления полетом по пункту 1 формулы изобретения. Такая модульная электронная система управления полетом включает в себя центральную систему, состоящую из исполнительных модулей и исполнительных электронных блоков управления, причем каждому исполнительному модулю придан отдельный исполнительный электронный блок управления, воспринимающий непосредственно заданные пилотом значения и способный управлять с их помощью исполнительным модулем.According to the invention, this problem is solved using a modular electronic flight control system according to
Модульное исполнение является особо надежным, так как при выходе из строя одного исполнительного электронного блока управления другие исполнительные электронные блоки управления сохраняются исправными и, следовательно, все другие исполнительные модули продолжают работать. Следовательно, избыточные системы могут быть просто созданы за счет того, что на каждой оси управления полетом будет расположено несколько исполнительных модулей с приданными им исполнительными электронными блоками управления. В случае выхода из строя одного из исполнительных электронных блоков управления или одного из исполнительных модулей сохраняются другие модули, способные надежно управлять соответствующей функцией. Также модульное исполнение облегчает техническое обслуживание, так как возможно легко тестировать функциональность подсистем и в случае наличия дефекта требуется лишь заменять неисправную деталь. Кроме того, такую модульную систему можно легко привести в соответствие с разными типами самолетов, поскольку при разном количестве необходимых исполнительных модулей требуется лишь просто дополнить систему другими модулями с приданными им исполнительными электронными блоками управления. В результате того, что исполнительный модуль должен управляться только одним исполнительным электронным блоком, исполнительный электронный блок управления может быть конструктивно выполнен относительно простым, благодаря чему снижаются конструкторские затраты и повышается безопасность, так как легче выявляются ошибки программного и аппаратного обеспечения.The modular design is particularly reliable, since when one executive electronic control unit fails, the other executive electronic control units are kept intact and, therefore, all other executive modules continue to work. Therefore, redundant systems can simply be created due to the fact that on each axis of the flight control will be located several executive modules attached to them by executive electronic control units. In the event of failure of one of the executive electronic control units or one of the executive modules, other modules that are able to reliably control the corresponding function are stored. Also, the modular design facilitates maintenance, since it is possible to easily test the functionality of the subsystems and in the event of a defect, it is only necessary to replace the defective part. In addition, such a modular system can easily be brought into line with different types of aircraft, since with a different number of required executive modules, it is only necessary to supplement the system with other modules with the executive electronic control units attached to them. As a result of the fact that the actuator module must be controlled by only one actuator electronic unit, the actuator electronic control unit can be relatively simple structurally, thereby reducing design costs and increasing security, since software and hardware errors are more easily detected.
Предпочтительно, чтобы модульная электронная система управления полетом согласно изобретению содержала наряду с центральной системой также, по меньшей мере, одну главную вычислительную машину для управления полетом, которая обрабатывает заданные пилотом значения и в нормальном режиме направляет в исполнительные электронные блоки управления уставки вместо непосредственно заданных пилотом значений. Комплексные задачи регулирования, облегчающие пилотам управление самолетом, могут выполняться главными вычислительными машинами для управления полетом, выполненными раздельно от центральной системы. В случае выхода из строя этих главных вычислительных машин самолет по-прежнему может управляться непосредственно пилотом с помощью центральной системы.Preferably, the modular electronic flight control system according to the invention contains, along with the central system, at least one main flight control computer, which processes the values set by the pilot and normally sends the settings to the executive electronic control units instead of the values directly set by the pilot . Comprehensive regulatory tasks that make it easier for pilots to control aircraft can be performed by host computers for flight control, performed separately from the central system. In the event of failure of these main computers, the aircraft can still be controlled directly by the pilot using a central system.
Исполнительные электронные блоки управления содержат предпочтительно логическую схему выбора, которая решает, будут ли применяться непосредственно заданные пилотом значения или же уставки главных вычислительных машин для управления полетом, предназначенные для управления исполнительными модулями. Такой логической схемой выбора обеспечивается положение, при котором в аварийном случае возможен переход на прямое управление с помощью центральной системы, чем достигается повышенная безопасность.The executive electronic control units preferably comprise a selection logic that decides whether the values directly set by the pilot or the settings of the main flight control computers intended for controlling the executive modules will be used. Such a selection logic provides a position in which in an emergency it is possible to switch to direct control with the help of a central system, thereby achieving increased safety.
Кроме того, предпочтительно логическая схема выбора использует непосредственно заданные пилотом значения для управления исполнительными модулями в том случае, когда уставки главных вычислительных машин для управления полетом отсутствуют или являются ошибочными или противоречивыми. В результате надежно выявляются выход из строя или ошибки главных вычислительных машин для управления полетом и обеспечивается надежное управление с помощью центральной системы. Также в случае применения нескольких главных вычислительных машин для управления полетом логическая схема выбора может решить путем сравнения поступивших от них уставок, которая из них является правильной и которая затем используется для управления исполнительными модулями. В противном случае, в целях безопасности, необходимо будет использовать непосредственно задаваемые пилотам значения.In addition, preferably, the selection logic circuit uses the values directly set by the pilot to control the executive modules when the settings of the main computers for flight control are absent or erroneous or inconsistent. As a result, failure or errors of the main computers for flight control are reliably detected and reliable control is provided using a central system. Also, if several main computers are used for flight control, the logic of the choice can be solved by comparing the settings received from them, which of them is correct and which is then used to control the executive modules. Otherwise, for safety reasons, it will be necessary to use the values directly set by the pilots.
Предпочтительно, чтобы каждый исполнительный электронный блок управления состоял из дуплексной избыточной, автоматически обнаруживающей дефекты вычислительной системы, состоящей из устройства управления и контрольного устройства. В результате исключается наличие не обнаруженного дефекта в исполнительных электронных блоках управления, так как дефект устройства управления выявляется параллельно подключенным контрольным устройством. В случае необходимости исполнительный электронный блок управления переходит затем в надежное пассивное состояние.Preferably, each executive electronic control unit consists of a duplex redundant, automatically detecting defects computing system consisting of a control device and a control device. As a result, the presence of an undetected defect in the executive electronic control units is excluded, since a defect in the control device is detected in parallel with the control device. If necessary, the executive electronic control unit then passes into a reliable passive state.
Предпочтительно, чтобы устройство управления и контрольное устройство исполнительных электронных блоков управления отличались между собой как выполнением программного обеспечения, так и выполнением аппаратного обеспечения. Этим достигается положение, при котором в устройствах управления и в контрольных устройствах не могут происходить одинаковые совместные сбои, что дополнительно повышает безопасность.Preferably, the control device and the control device of the executive electronic control units differ from each other both in the execution of the software and in the execution of the hardware. This achieves a situation in which identical joint failures cannot occur in control devices and control devices, which further increases safety.
Предпочтительно, чтобы исполнительные электронные блоки управления и исполнительные модули были выполнены раздельными, благодаря чему электронная часть может располагаться на центральном участке, иметь облегченный доступ и, следовательно, облегчается ее техническое обслуживание.It is preferable that the actuating electronic control units and actuating modules are separate, so that the electronic part can be located in the central section, have easy access and, therefore, its maintenance is facilitated.
Также предпочтительно, чтобы исполнительные электронные блоки управления располагались в одном или нескольких выступающих корпусах, благодаря чему упрощаются электрические и механические интерфейсы. При наличии критических в отношении безопасности осей управления полетом предпочтительно исключается одновременный выход из строя всех исполнительных электронных блоков управления из-за совместного сбоя благодаря расположению модулей в двух выступающих корпусах и применению двух разных видов исполнительных электронных блоков управления, причем оба вида исполнительных электронных блоков управления различаются между собой как в отношении выполнения аппаратного обеспечения, так и в отношении выполнения программного обеспечения.It is also preferred that the actuating electronic control units are located in one or more protruding bodies, thereby simplifying electrical and mechanical interfaces. In the presence of safety critical flight control axes, the simultaneous failure of all executive electronic control units due to a joint failure due to the arrangement of the modules in two protruding cases and the use of two different types of executive electronic control units is preferably eliminated, both types of executive electronic control units being different among themselves, both in terms of hardware execution, and in terms of software execution.
При этом на критическую в отношении безопасности поверхность управления воздействуют два исполнительных модуля, причем один из них управляется исполнительным электронным блоком одного типа, а другой исполнительный модуль - исполнительным электронным блоком другого типа. Поскольку для приведения в движение поверхности управления достаточно только одного исполнительного модуля, то активным является только один исполнительный модуль, в то время как другой исполнительный модуль остается пассивным и находится в режиме ожидания. Если же в активном исполнительном модуле или его устройстве управления возникает дефект, то этот модуль переключается в безопасный пассивный режим, а пребывавший до этого в пассивном состоянии исполнительный модуль начинает управлять поверхностью управления.At the same time, two actuating modules act on a safety-critical control surface, one of them being controlled by an executive electronic unit of one type, and the other by an executive electronic module of another type. Since only one executive module is enough to set the control surface in motion, only one executive module is active, while the other executive module remains passive and is in standby mode. If a defect occurs in the active executive module or its control device, this module switches to safe passive mode, and the executive module that was previously in the passive state starts to control the control surface.
Поскольку существующие электронные системы управления полетом основаны на аналоговых исполнительных электронных блоках управления и механических устройствах аварийного управления, то с их помощью создается модульная, полностью основанная на микропроцессоре электронная установка в целом с четырьмя разными, не похожими каналами ВМ для каждой поверхности управления.Since the existing electronic flight control systems are based on analogue executive electronic control units and mechanical emergency control devices, with their help a modular, completely microprocessor-based electronic installation is created with four different, different VM channels for each control surface.
При использовании, по меньшей мере, одной главной вычислительной машины для управления полетом заданные пилотом значения модулируются в главной вычислительной машине предпочтительно с помощью разных статических и динамических параметров положения и ситуации во время полета с получением заданных регулирующих законов и затем в виде уставок снова направляются в исполнительные электронные блоки управления. На основании этих уставок исполнительные электронные блоки управляют исполнительными модулями. Вследствие переменного прикладного программного обеспечения вычислительных машин для управления полетом объем и вид регулирующих законов являются существенно произвольными и заново определяются от самолета к самолету на основе аэродинамических и функциональных требований. Это также снижает расходы, так как приходится изменять только программное обеспечение для главных вычислительных машин для управления полетом, в то время как исполнительные электронные блоки управления могут применяться на всех типах самолетов.When using at least one main computing machine for flight control, the values set by the pilot are modulated in the main computing machine, preferably using different static and dynamic parameters of the position and situation during the flight, obtaining the given regulatory laws and then again sent to the executive electronic control units. Based on these settings, the executive electronic units control the executive modules. Due to the variable application software of flight control computers, the volume and type of regulatory laws are essentially arbitrary and are redefined from aircraft to aircraft based on aerodynamic and functional requirements. This also reduces costs, since you only have to change the software for the main computers for flight control, while the executive electronic control units can be used on all types of aircraft.
Предпочтительно, чтобы также и главные вычислительные машины для управления полетом представляли собой дуплексную избыточную, автоматически обнаруживающую дефекты вычислительную систему, состоящую из устройства управления и контрольного устройства. Также и в этом случае устройство управления и контрольное устройство главных вычислительных машин управления полетом отличаются предпочтительно между собой как выполнением своего программного обеспечения, так и выполнением своего аппаратного обеспечения. Аналогично исполнительным электронным блокам управления здесь также исключается благодаря такой конструкции ошибочная генерация уставок для центральной системы из-за одинакового сбоя. Если между устройством управления и контрольным устройством произойдет рассогласование, то главная вычислительная машина для управления полетом автоматически переключится в надежный пассивный режим.Preferably, the main flight control computers are also a duplex redundant, automatically defect-detecting computer system consisting of a control device and a control device. Also in this case, the control device and the control device of the main flight control computers are preferably different from each other both in the execution of their software and in the execution of their hardware. Like executive electronic control units, this design also eliminates erroneous generation of settings for the central system due to the same failure. If a mismatch occurs between the control device and the control device, the main flight computer will automatically switch to reliable passive mode.
В то время как сегодняшний уровень техники предусматривает для подобных случаев применения жесткую конфигурацию вычислительных машин, то описываемые здесь главные вычислительные машины для управления полетом являются гибкими в отношении своего количества. В зависимости от требования к коэффициенту готовности могут одновременно применяться одна или несколько вычислительных машин для управления полетом.While the current state of the art provides for the rigorous configuration of computers for such applications, the main flight control computers described here are flexible in terms of quantity. Depending on the requirements for availability, one or more computers can be simultaneously used for flight control.
Предпочтительно главные вычислительные машины для управления полетом управляют исполнительными электронными блоками управления в нормальном режиме управления полетом через задание уставок, в то время как в режиме прямого управления полетом центральная система управляется непосредственно с помощью заданных пилотом значений. Таким образом при нормальном режиме управления полетом самолета используются сложные регулирующие функции главных вычислительных машин для управления полетом. Если в них происходят сбои или же главные вычислительные машины для управления полетом полностью выходят из строя, то можно переключиться на режим прямого управления полетом, в котором исполнительные электронные блоки управления и, следовательно, исполнительные модули управляются непосредственно с помощью заданных пилотом значений. Следовательно, такая многократно избыточная система дополнительно повышает безопасность.Preferably, the main flight control computers control the executive electronic control units in the normal flight control mode by setting the settings, while in the direct flight control mode, the central system is controlled directly by the values set by the pilot. Thus, in the normal flight control mode of the aircraft, the complex regulatory functions of the main computers for flight control are used. If malfunctions occur in them or the main computers for flight control completely fail, then you can switch to the direct flight control mode in which the executive electronic control units and, therefore, the executive modules are controlled directly using the values set by the pilot. Therefore, such a multiple redundant system further enhances safety.
Предпочтительно, чтобы исключительными компонентами нормального режима управления полетом служили такие функции, которые не являются критическими в отношении безопасности. Благодаря этому становится возможным применение для главных вычислительных машин управления полетом только одного типа аппаратуры. Правда, при этом выход из строя всех главных вычислительных машин для управления полетом вследствие совместного отказа не является чрезвычайно невероятным в смысле документа FAR 25, что, однако не представляет собой проблему для безопасности, так как все критические в отношении безопасности функции предусмотрены в режиме прямого управления полетом. Такое конструктивное выполнение с применением нескольких главных вычислительных машин одинакового типа для управления полетом имеет то преимущество, что в большинстве случаев не критические, но относительно сложные и объемные функции нормального режима управления полетом должны разрабатываться и допускаться только для двух несхожих каналов ВМ.Preferably, the exclusive components of the normal flight control mode are functions that are not critical to safety. Due to this, it becomes possible to use only one type of equipment for flight control computers. True, in this case, the failure of all the main flight control computers due to a joint failure is not extremely improbable in the sense of the FAR 25 document, which, however, does not pose a security problem, since all safety-critical functions are provided in the direct control mode flight. Such a constructive implementation using several main computers of the same type for flight control has the advantage that in most cases not critical, but relatively complex and voluminous functions of the normal flight control mode should be developed and allowed only for two dissimilar VM channels.
Само собой разумеется, что модульная система управления полетом (согласно изобретению) не исключает возможности применения, в целях повышения безопасности, двух, отличающихся программным и аппаратным обеспечением типов главных вычислительных машин для управления полетом.It goes without saying that the modular flight control system (according to the invention) does not exclude the possibility of using, in order to increase safety, two types of main flight control computers that differ in software and hardware.
В случае сбоя или рассогласования по данным всех главных вычислительных машин предпочтительно переходят с нормального режима управления полетом на режим прямого управления полетом, вследствие чего вся модульная электронная система управления полетом после выхода из нормального режима управления полетом поддерживается центральной системой, выполняющей все критические в отношении безопасности функции. Это гарантируется, в частности, тем, что все функции режима прямого управления полетом относятся к исполнительным электронным блокам управления.In the event of a malfunction or inconsistency according to the data of all the main computers, it is preferable to switch from the normal flight control mode to the direct flight control mode, as a result of which the entire modular electronic flight control system after exiting the normal flight control mode is supported by a central system that performs all safety-critical functions . This is guaranteed, in particular, by the fact that all the functions of the direct flight control mode relate to the executive electronic control units.
Для этого исполнительные электронные блоки управления модульной электронной системы управления полетом согласно изобретению содержат предпочтительно логическую схему выбора, которая решает, будут ли применяться для управления исполнительными модулями непосредственно заданные пилотом значения или уставки вычислительных машин управления полетом. Это соответствует переключению с нормального режима управления полетом на режим прямого управления полетом.For this, the executive electronic control units of the modular electronic flight control system according to the invention preferably comprise a selection logic that decides whether the pilot-defined values or settings of the flight control computers will be used to control the executive modules. This corresponds to switching from normal flight control mode to direct flight control mode.
Затем предпочтительно перейти с нормального режима управления на прямой режим, если поступающие от нескольких главных вычислительных машин для управления полетом уставки окажутся ошибочными или противоречивыми или будут полностью отсутствовать. В результате при использовании двух одновременно работающих главных вычислительных машин для управления полетом обеспечивается положение, при котором в случае сбоя одной из главных вычислительных машин для управления полетом для обеспечения безопасности переходят на центральную систему, если при этом не удается установить, какая из главных вычислительных машин для управления полетом формирует ошибочный сигнал. В случае применения более двух одновременно работающих вычислительных машин ошибочный сигнал может быть опознан выбором по правилу большинства и применен правильный сигнал для управления исполнительными модулямиThen it is preferable to switch from the normal control mode to direct mode if the settings coming from several main computers for flight control turn out to be erroneous or inconsistent or completely absent. As a result, when using two simultaneously operating main computers for flight control, a situation is ensured in which, in the event of a failure of one of the main computers for flight control, for security, they switch to the central system if it is not possible to establish which of the main computers for flight control generates an erroneous signal. In the case of using more than two simultaneously working computers, the erroneous signal can be recognized by the choice of the majority rule and the correct signal is used to control the executive modules
В существующих модульных электронных системах управления полетом команды пилота задаются преимущественно вручную через элементы ввода в кабине экипажа, такие, например, как боковые ручки управления или традиционные рулевые колонки для осей крена и тангажа или педали для оси рыскания, преобразуются электронными датчиками положения в электрические, преимущественно двукратно избыточные сигналы и подаются в исполнительные электронные блоки управления в виде заданных значений.In existing modular electronic flight control systems, pilot commands are predominantly manually entered via input elements in the cockpit, such as, for example, side control knobs or traditional steering columns for roll and pitch axes or pedals for the yaw axis, are converted by electronic position sensors into electric, mainly twice redundant signals and served in the Executive electronic control units in the form of specified values.
Предпочтительно, чтобы при этом каждому исполнительному электронному блоку управления было придано несколько избыточных электронных датчиков положения, чем достигается модульное исполнение и в кабине экипажа. И лишь разные элементы ввода должны содержать одинаковое количество пар датчиков.It is preferable that in this case, several redundant electronic position sensors are attached to each executive electronic control unit, thereby achieving a modular design in the cockpit. And only different input elements should contain the same number of pairs of sensors.
Исполнительные электронные блоки управления и главные вычислительные машины для управления полетом состоят, само собой разумеется, из цифровых процессоров с соответствующим программным обеспечением.Executive electronic control units and main flight control computers consist, of course, of digital processors with associated software.
Предпочтительно, чтобы главные вычислительные машины для управления полетом были связаны с помощью системы шин с исполнительными электронными блоками управления для упрощения модульной конструкции, расширения системы и обеспечения надежной и быстрой связи.Preferably, the main flight control computers are connected via a bus system to executive electronic control units to simplify the modular design, expand the system, and provide reliable and fast communications.
Также предпочтительно, чтобы исполнительные электронные блоки управления были связаны между собой через систему шин также для упрощения модульной конструкции, расширения системы и обеспечения надежной и быстрой связи.It is also preferred that the actuator electronic control units are interconnected via a bus system also to simplify the modular design, expand the system, and ensure reliable and fast communication.
Предпочтительно, чтобы в главные вычислительные машины для управления полетом заданные пилотом значения поступали через исполнительные электронные блоки управления, в результате чего для приема заданных пилотом значений главным вычислительным машинам управления полетом потребуется только эта связь.It is preferable that the pilot-defined values enter the main flight control computers through the executive electronic control units, as a result of which only the communication will be required for the main flight control computers to receive the pilot-defined values.
Исполнительные модули содержат гидравлические, электрические или электрогидравлические приводы, для управления которыми исполнительные электронные блоки управления могут включать в себя цифроаналоговые преобразователи.Executive modules contain hydraulic, electric or electro-hydraulic actuators, for the control of which executive electronic control units can include digital-to-analog converters.
При этом также возможно, чтобы исполнительные модули сами содержали указанные электронные преобразователи и получали управляющие команды от исполнительных электронных блоков управления.It is also possible that the executive modules themselves contain the indicated electronic converters and receive control commands from the executive electronic control units.
Примеры выполнения настоящего изобретения подробнее поясняются ниже с помощью чертежей, на которых изображено:Examples of the implementation of the present invention are explained in more detail below using the drawings, which depict:
фиг.1 - в схематическом виде первый пример выполнения модульной электронной системы управления полетом согласно изобретению;figure 1 is a schematic view of a first embodiment of a modular electronic flight control system according to the invention;
фиг.2 - в схематическом виде пример выполнения исполнительного электронного блока управления и главной вычислительной машины для управления полетом согласно изобретению;figure 2 - in schematic form, an example of execution of the Executive electronic control unit and the main computer for flight control according to the invention;
фиг.3 - в другом схематическом виде пример выполнения исполнительного электронного блока управления и главной вычислительной машины для управления полетом согласно изобретению;figure 3 - in another schematic form, an example of execution of the Executive electronic control unit and the main computer for flight control according to the invention;
фиг.4 - в схематическом виде общее изображение модульной электронной системы управления полетом согласно изобретению.4 is a schematic representation of a general image of a modular electronic flight control system according to the invention.
На фиг.1 показан первый пример выполнения модульной электронной системы управления полетом согласно изобретению. Системой управляют пилот и второй пилот, вводя вручную через элементы ввода 40 заданные величины. В качестве элементов ввода 40 в первом примере выполнения используются так называемые боковые ручки управления, с помощью которых возможно выполнение сложных заданных значений по управлению. Само собой разумеется, что возможны и другие элементы ввода, которые также могут подключаться к модульной электронной системе управления полетом и которые приводят в действие другие исполнительные элементы. В целях упрощения, в первом примере выполнения показан только этот один элемент ввода 40, предназначенный для пилота и второго пилота. В этих элементах ввода 40 вводимые вручную заданные значения преобразуются электронными датчиками положения в электрические сигналы, причем в первом примере выполнения применяются дуплексные избыточные электрические сигналы. В данном случае элементы ввода 40 служат для управления поверхностями управления 15, движением которых может управляться самолет.1 shows a first embodiment of a modular electronic flight control system according to the invention. The system is controlled by the pilot and co-pilot, manually entering the set values through
Дуплексные избыточные управляющие сигналы поступают от элементов ввода 40 по сигнальным шинам 70 в исполнительные электронные блоки управления 20, 21. При этом каждый из исполнительных электронных блоков управления 20, 21 обеспечивает точное управление исполнительным модулем 10 или 11.Duplex redundant control signals are supplied from
Рассматриваемый пример выполнения модульной электронной системы управления полетом согласно изобретению характеризуется многократной избыточностью. Для этого на каждую поверхность управления 15 воздействуют два исполнительных модуля 10, 11, управляемые двумя разными исполнительными электронными блоками управления 20, 21. При этом исполнительные электронные блоки управления 20 отличаются от таких же блоков 21 как структурой аппаратного обеспечения, так структурой программного обеспечения. Благодаря этому достигается положение, при котором одновременно не могут произойти одинаковые сбои, которые могли бы привести в обоих исполнительных электронных блоках управления к выходу из строя и, следовательно, отключению. Оба исполнительных модуля 10, 11 способны самостоятельно управлять поверхностью 15 управления, однако в активном состоянии пребывает только один исполнительный модуль. Другой же исполнительный модуль, в данном случае это - модуль 11, находится в спящем резервном режиме.The considered embodiment of a modular electronic flight control system according to the invention is characterized by multiple redundancy. To this end, two
Если в исполнительном электронном блоке 20, управляющем активным исполнительным модулем 10, обнаружится дефект, то исполнительный электронный блок управления 20 перейдет в пассивный режим, в котором исполнительный модуль 10 переключится в спящий резервный режим. Тогда исполнительный электронный блок управления 21 переключит управляемый им исполнительный модуль 11 в активный режим, в котором поверхность управления 15 будет управляться исполнительным электронным блоком 21 и исполнительным модулем 11. При этом исполнительные электронные блоки управления 20, 21 связаны между собой системой 72 шин, в результате чего находящийся в режиме ожидания исполнительный электронный блок управления обнаружит дефект в активном исполнительном электронном блоке управления и возьмет на себя управление.If a defect is detected in the executive
Кроме того, в примере выполнения исполнительные электронные блоки управления 20, 21 связаны с главными вычислительными машинами для управления полетом 30, 31 через систему 72 шин. С одной стороны, главные вычислительные машины 30, 31 для управления полетом получают заданные пилотом значения через исполнительные электронные блоки управления 20, 21, с другой стороны, главные вычислительные машины 30, 31 для управления полетом направляют уставки обратно в исполнительные электронные блоки управления.In addition, in an exemplary embodiment, the executive
В режиме прямого управления полетом непосредственно заданные пилотом значения поступают в исполнительные электронные блоки управления 20, 21 от элементов ввода 40, в то время как в нормальном режиме управления полетом уставки поступают от главных вычислительных машин для управления полетом 30, 31 для управления исполнительными модулями 10, 11. При этом главные вычислительные машины 30, 31 для управления полетом выполняют расчеты всех регулирующих функций нормального режима управления полетом. Для этого заданные пилотом значения поступают в исполнительные электронные блоки управления, модулируются посредством разных статических и динамических параметров положения и ситуации во время полета в заданные регулирующие законы и в виде уставок снова поступают в исполнительные электронные блоки управления. Объем и тип регулирующих законов являются вследствие переменного прикладного программного обеспечения главных вычислительных машин для управления полетом совершенно производными и заново определяются от самолета к самолету на основе аэродинамических и функциональных требований.In direct flight control mode, the values directly set by the pilot are transmitted to the executive
Первый пример выполнения согласно изобретению реализуется следующим образом.The first embodiment according to the invention is implemented as follows.
После подключения линий электрического и гидравлического питания исполнительные электронные блоки управления 20 приводят управляемые ими исполнительные модули 10, прежде всего в активный режим, в то время как исполнительные электронные блоки управления 21 поддерживают свои исполнительные модули 11 в режиме ожидания. Для обеспечения быстрого и надежного переключения между активным и ожидающим режимами исполнительные электронные блоки управления 20 и 21 связаны между собой, в частности, те из них, которые управляют одинаковой поверхностью управления 15, связаны через систему 72 шин, в данном случае через систему шин ARINC 429.After connecting the electric and hydraulic power lines, the executive
Если в активном исполнительном модуле 10 возникают гидравлические или электрические проблемы, то это обнаруживает управляющий исполнительный электронный блок 20 через соответствующие контрольные функции, который посылает через систему 72 шин соответствующее сообщение в другой исполнительный электронный блок управления 21. Этот блок переключает свой исполнительный модуль 11 в активный режим. Если и во втором исполнительном модуле 11 возникает проблема, то первый исполнительный электронный блок управления 20 может быть снова переведен в активный режим при условии устранения появившейся ранее проблемы.If hydraulic or electrical problems occur in the active
На фиг.2 более точно показано конструктивное устройство главных вычислительных машин 30, 31 для управления полетом и исполнительных электронных блоков управления 20 в первом примере выполнения. При этом исполнительный электронный блок управления 20 получает от не показанных элементов ввода 40 по сигнальным шинам 70 заданные пилотом значения в электронном виде. Для обработки этих сигналов исполнительный электронный блок управления 20 содержит контрольно-мониторную структуру, состоящую из устройства управления 25 и контрольного устройства 26. Благодаря этому исполнительный электронный блок управления 20 является дуплексным, избыточным и автоматически обнаруживающим дефекты, так как контрольное устройство 26 опознает дефекты в устройстве управления 25. При обнаружении дефекта исполнительный электронный блок управления 20 переходит в надежное пассивное состояние, переключает подключенный к нему исполнительный модуль 10 в спящий резервный режим и посылает сообщение в другой исполнительный электронный блок управления 21. При этом устройство управления 25 и контрольное устройство 26 выполнены разными как в отношении программного обеспечения, так и в отношении аппаратного обеспечения. Благодаря таким несхожим структурам исключаются не опознанные дефектные свойства исполнительного электронного блока управления вследствие одинакового сбоя (Common-Mode). Исполнительный модуль 10 управляется исполнительным электронным блоком управления 20 через исполнительный интерфейс 24, связь с другими исполнительными электронными блоками управления 21 и главными вычислительными машинами для управления полетом обеспечивается через систему 71, 72 шин.Figure 2 shows more precisely the structural device of the
Главные вычислительные машины для управления полетом 30, 31 также имеют контрольно-мониторную архитектуру, состоящую из устройства управления 35 и контрольного устройства 36. Также и эти оба устройства выполнены разными в отношении программного и аппаратного обеспечения, в результате чего исключаются не опознанные дефектные свойства вследствие одинакового сбоя. В противоположность исполнительным электронным блокам управления 20, 21, характеризующимся в данном примере выполнения несхожей структурой программного и аппаратного обеспечения, все главные вычислительные машины 30, 31 для управления полетом имеют одинаковое строение. При этом главные вычислительные машины 30, 31 для управления полетом могут применяться в разном количестве. Поскольку все они имеют одинаковую конструкцию, то конструкторские расходы не возрастают вследствие применения нескольких параллельно работающих главных вычислительных машин для управления полетом, благодаря чему количество этих главных вычислительных машин 30, 31 для управления полетом может быть увеличено для обеспечения избыточности системы, при этом конструкторские затраты пропорционально не возрастают. Главные вычислительные машины 30, 31 для управления полетом связаны между собой через X-LINK или же систему шин, через которую они могут быть также связаны с другими системными компьютерами самолета. Эти системы содержат, например, самописец полета, автопилот, инерциальную платформу и индикаторную систему в кабине экипажа.The main
Если вследствие дефектов из строя выходит устройство управления 35, то это замечает контрольное устройство 36 и через управляющий переключатель 37 может прервать подачу уставок. Главные вычислительные машины 31 для управления полетом продолжают выполнять задания нормального режима управления полетом. Если же и они выходят из строя, то возможно переключение с помощью логической схемы выбора исполнительных электронных блоков управления 20 в режим прямого управления полетом.If, due to defects, the
На фиг.3 показан пример выполнения главной вычислительной машины 30 для управления полетом и исполнительных электронных блоков управления 20, причем, в частности, показано переключение с нормального режима управления полета на режим его прямого управления. По сигнальным шинам 70 заданные пилотом значения поступают в исполнительные электронные блоки управления 20 от элементов ввода 40, в данном случае от боковой ручки управления. Эти заданные пилотом значения, с одной стороны, дополнительно обрабатываются с помощью функций режима 50 прямого управления полетом и, с другой стороны, направляются через систему 71 шин в главную вычислительную машину 30 для управления полетом.Figure 3 shows an example of the execution of the
Здесь выполняются функции нормального режима 60 управления полетом, которые модулируют заданные пилотом значения с помощью разных статических и динамических параметров положения и ситуации во время полета в определенные регулирующие законы и таким образом формируют уставки для исполнительных электронных блоков управления. Это происходит как в устройстве управления 35, так и в контрольном устройстве 36, в результате чего оба значения могут сравниваться между собой, и при выявлении ошибок главная вычислительная машина 30 может быть приведена с помощью выключателя 65 в надежное пассивное состояние.Here, the functions of the normal
Уставки, рассчитанные в нормальном режиме 60 управления полетом, снова направляются обратно в исполнительные электронные блоки управления 20 по системе 71 шин. Исполнительный электронный блок управления 20 получает также уставки от других главных вычислительных машин 31 для управления полетом. С помощью логической схемы выбора 70 определяется, содержат ли уставки, образованные главными вычислительными машинами 30, 31 для управления полетом, погрешности. Если сигнал опознается как правильный, то после своего прохождения через ограничитель 71 повышения скорости он используется с помощью выключателя 75 для управления исполнительным модулем 10. Если же от главных вычислительных машин 30, 31 не поступила правильная уставка, то логическая схема выбора 70 устанавливает переключатель 75 в такое положение, в котором для управления исполнительным модулем 10 используются параметры режима прямого управления полетом.The settings calculated in the normal
Этот режим прямого управления полетом включает в себя все функции, которые являются критическими в отношении безопасности во время управления самолетом. При выходе из строя главных вычислительных машин 30, 31 для управления полетом или при наличии дефектов в этих вычислительных машинах самолет может надежно управляться в режиме 50 прямого управления полетом. За переключателем 75 предусмотрено устройство управления 76 для регулирования положения исполнительного модуля, в котором используются сигналы либо режима 50 прямого управления полетом, либо нормального режима 60 управления полетом в качестве уставки для определения положения исполнительного элемента.This direct flight control mode includes all functions that are critical to safety when flying. In case of failure of the
В исполнительном электронном блоке управления 20 также предусмотрены устройство управления 25 и контрольное устройство 26, выполненные с разным программным и аппаратным обеспечением и осуществляющие взаимный контроль.In the Executive
На фиг.4 показана установка полностью, в то время как на фиг.1 показана только деталь по оси управления.Figure 4 shows the installation completely, while figure 1 shows only the part along the control axis.
Для каждого элемента ввода 40, такого, например, как боковая ручка управления 90 для пилота и 91 для второго пилота, рычаг 92 тормозных щитков, рычаг 93 бокового руля, рычаг 94 предкрылка и заслонки и подстроечный переключатель 101, предусмотрен, по меньшей мере, один исполнительный электронный блок управления 20 или 21.For each
В целях повышения безопасности каждому элементу ввода 40 придано, как правило, несколько одновременно работающих исполнительных электронных блоков управления, которые совместно с управляемыми ими исполнительными модулями воздействуют на одну и ту же поверхность управления. В частности, для управления элеронами 95, рулями высоты 96, заслонками 99, предкрылками 98 и горизонтальными стабилизаторами 102 предусмотрено два не похожих исполнительных электронных блока управления 20, 21. Для управления рулями направления 97 предусмотрено даже три одновременно работающих исполнительных электронных блока управления.In order to increase safety, each
Эти исполнительные электронные блоки управления 20, 21 связаны между собой с помощью системы 72 шин, в результате чего в случае выхода из строя одного из исполнительных электронных блоков управления 20 или подключенного к нему исполнительного модуля 10 в активное состояние может быть переведен другой, воздействующий на ту же поверхность управления исполнительный модуль 11 через другие исполнительные электронные блоки управления 21.These executive
Кроме того, исполнительные электронные блоки управления 20, 21 связаны также через систему 71 шин с главными вычислительными машинами 30, 31 для управления полетом, которые в нормальном режиме управления полетом решают комплексные задачи по управлению полетом и на основе заданных пилотом значений, которые они получают через исполнительные электронные блоки управления, направляют уставки обратно в эти блоки.In addition, the executive
Claims (27)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006039671.5 | 2006-08-24 | ||
| DE102006039671A DE102006039671A1 (en) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Modular electronic flight control system has actuator control-electronics having selection logic to decide whether to use directly received pilot guidelines or reference values of flight control processor for controlling actuator module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007132059A RU2007132059A (en) | 2009-02-27 |
| RU2485568C2 true RU2485568C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=39078762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132059/08A RU2485568C2 (en) | 2006-08-24 | 2007-08-23 | Modular electronic flight control system |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102006039671A1 (en) |
| IT (1) | ITMI20071688A1 (en) |
| RU (1) | RU2485568C2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008023628B4 (en) * | 2008-05-15 | 2015-10-08 | Airbus Operations Gmbh | Actuation system for a hydraulically actuated vertical fin and test method for checking the integrity of a positioning system |
| US9327825B2 (en) | 2011-03-29 | 2016-05-03 | Bae Systems Plc | Actuator control system |
| EP2505497A1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-03 | BAE Systems Plc | Actuator control system |
| DE102011115356A1 (en) | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Flight control system for electronic control of actuators of e.g. military aircraft, has flight control devices for performing signal transmissions via digital data bus i.e. triple-redundant bidirectional bus |
| DE102011115318B4 (en) * | 2011-10-07 | 2016-01-14 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Flight control system |
| DE102014008114A1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-03 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Electrically operated motor-pump unit |
| DE102017111527A1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Flight control system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0573106A1 (en) * | 1992-06-03 | 1993-12-08 | The Boeing Company | Multiaxis redundant fly-by-wire primary flight control system |
| RU2215668C1 (en) * | 2002-11-11 | 2003-11-10 | ОАО "ОКБ им. А.С. Яковлева" | Complex of on-board electronic equipment for light multi-purpose aircraft |
| DE69816889T2 (en) * | 1997-03-14 | 2004-06-09 | Airbus France Sas | Method and device for operating an elevator or a tilt rudder of an aircraft |
| RU2235043C1 (en) * | 2003-11-12 | 2004-08-27 | Оао "Миэа" | Aircraft control system |
| DE60108637T2 (en) * | 2000-07-14 | 2006-05-11 | Honeywell International Inc. | AIR CONTROL MODULES, BUILT IN THE INTEGRATED MODULAR AVIONICS |
-
2006
- 2006-08-24 DE DE102006039671A patent/DE102006039671A1/en active Pending
-
2007
- 2007-08-23 RU RU2007132059/08A patent/RU2485568C2/en active
- 2007-08-23 IT IT001688A patent/ITMI20071688A1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0573106A1 (en) * | 1992-06-03 | 1993-12-08 | The Boeing Company | Multiaxis redundant fly-by-wire primary flight control system |
| DE69816889T2 (en) * | 1997-03-14 | 2004-06-09 | Airbus France Sas | Method and device for operating an elevator or a tilt rudder of an aircraft |
| DE60108637T2 (en) * | 2000-07-14 | 2006-05-11 | Honeywell International Inc. | AIR CONTROL MODULES, BUILT IN THE INTEGRATED MODULAR AVIONICS |
| RU2215668C1 (en) * | 2002-11-11 | 2003-11-10 | ОАО "ОКБ им. А.С. Яковлева" | Complex of on-board electronic equipment for light multi-purpose aircraft |
| RU2235043C1 (en) * | 2003-11-12 | 2004-08-27 | Оао "Миэа" | Aircraft control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007132059A (en) | 2009-02-27 |
| ITMI20071688A1 (en) | 2008-02-25 |
| DE102006039671A1 (en) | 2008-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9540096B2 (en) | Fly-by-wire flight control system and method | |
| EP0573106B1 (en) | Multiaxis redundant fly-by-wire primary flight control system | |
| RU2485568C2 (en) | Modular electronic flight control system | |
| EP3428758B1 (en) | Fbw rotorcraft control using state comparison calculated by redundant processors | |
| US4644538A (en) | Autopilot flight director system | |
| US7017861B1 (en) | Control system for actuators in an aircraft | |
| CN112498664B (en) | Flight control system and flight control method | |
| US20110112705A1 (en) | Electronic control device for a piloting member with multifunctional microcontrollers, piloting device and aircraft | |
| RU2769359C2 (en) | Flight control system (versions) and method of its use | |
| CN110710164B (en) | Flight control system | |
| JP3965243B2 (en) | Control device | |
| CN113534656B (en) | Telex flight backup control system and telex flight backup control method | |
| US7182296B2 (en) | Methods and apparatus for error-tolerant wrap-back ACE monitor | |
| KR101362912B1 (en) | Flcc system having a failure management function and controlling method therefor | |
| CN113504720A (en) | Backup control system based on distributed fly-by-wire architecture and working method | |
| Xue et al. | The distributed dissimilar redundancy architecture of fly-by-wire flight control system | |
| EP4306431A1 (en) | An electronic unit for a tactile cueing apparatus | |
| US20220219810A1 (en) | Systems and methods for protecting flight control systems | |
| WO2024013482A1 (en) | An electronic unit for a tactile cueing apparatus | |
| GB2620633A (en) | An electronic unit for a tactile cueing apparatus | |
| CN117550066A (en) | Fly-by-wire control system and method | |
| Lin et al. | Multi-axis serially redundant, single channel, multi-path FBW flight control system | |
| EP4225638A1 (en) | Simplex flight control computer to be used in a flight control system |