Разработка системы стабилизации угла тангажа

ВСТУП

        Системи автоматичного управління польотом займають важливе місце на сучасних літальних апаратах. Без таких систем неможливо ефективне застосування авіації, космічних апаратів та балістичних ракет.

        Система автоматичного управління польотом ЛА складається з датчиків, призначених для отримання інформації про режими і умови польоту; обчислювачів і коригувальних пристроїв, що служать для переробки інформації та формування законів управління; підсилюючих пристроїв і виконавчих механізмів, що служать для посилення сигналів і передач  на органи управління. Структурні особливості САУ оцінюються її законом управління, під яким розуміють необхідну залежність вихідних сигналів виконавчих механізмів від сукупності вхідних сигналів.

        Одним із основних завдань, які розв’язуються автопілотом, є стабілізація кута тангажу і автоматичне керування ним. Це завдання виконується за допомогою поздовжнього каналу автопілота, що впливає або тільки на кермо висоти або одночасно на кермо висоти і двигун.

Автоматичне управління кутовим положенням здійснюється шляхом відхилення рулів при появі неузгодженостей між поточними і необхідними значеннями кутових параметрів положення літака.

        Сучасний етап розвитку систем управління характеризується широким впровадженням принципів адаптації; застосуванням бортових цифрових пристроїв для формування алгоритмів управління та контролю, підвищенням надійності засобів отримання та переробки інформації,  виконання команд управління.

        Сприятливий вплив автоматики на процес управління літаком виявляється в поліпшенні якості перехідних процесів повернення літака до вихідного режиму за кутовими параметрами після мимовільного відхилення через зовнішні збурення.

1 ОЦІНКА СТАНУ ПРОБЛЕМИ СИСТЕМИ СТАБІЛІЗАЦІЇ ЛІТАКА У ПРОДОЛЬНОМУ РУСІ

1. Стан проблеми

Необхідність управління кутом тангажу обумовлена ​​статичністю літака як об'єкта управління за цією координатою в поздовжньому короткоперіодичному русі під дією зовнішнього моменту тангажу або вертикального вітру. Під час розв’язання цього завдання, пілот, спостерігаючи за зміною утла тангажу по вказівнику авіагоризонту, користується колонкою штурвала і відхиляє кермо висоти таким чином, щоб літак утримував необхідне значення утла тангажу або змінював його відповідним чином. Для звільнення пілота від необхідності ручної стабілізації та  керування поздовжнім короткоперіодичним рухом літака призначений автопілот кута тангажу. Важливим параметром при керуванні літаком є ​​стабілізація (збереження) необхідного значення утла тангажу, особливу увагу слід приділяти стабілізації висоти під час посадки та зльоту  літака.

Одним із основних завдань, які вирішуються автопілотом, є стабілізація кута тангажу і автоматичне керування ним. Це завдання виконується за допомогою поздовжнього каналу автопілота, що діє або тільки на кермо висоти або одночасно на кермо висоти і двигун. Автоматичне управління кутовим положенням літака - одне із основних завдань, що виникають при пілотуванні. Факти історії авіаційної техніки свідчать, що зазначена проблема виникла і вирішувалася навіть раніше, ніж питання автоматичного демпфірування і поліпшення стійкості й керованості літака.

          Тому автоматичні засоби управління кутовим положенням літака – автопілот - стали прообразами сучасних систем автоматичного управління польотом. Автоматичне управління кутовим положенням здійснюється шляхом відхилення рулів при появі неузгодженостей між поточними і необхідними значеннями кутових параметрів положення літака.

Автоматичне управління кутом тангажу літака пов'язано як з обертанням літака щодо поперечної осі, тобто зі зміною самого кута тангажу, так і з поворотом вектора швидкості. Якщо обертання літака щодо поперечної осі відбувається під впливом поздовжніх моментів, то поворот вектора швидкості викликається зміною нормальних сил. Обертання поздовжньої осі описується рівнянням поздовжніх моментів, а обертання повороту вектора швидкості - рівнянням нормальних сил. Причому повороти подовжньої осі й вектора швидкості взаємно пов'язані через кут атаки. Як зміна кута тангажу, так і зміна кута нахилу траєкторії змінюють кут атаки, яким визначається, з одного боку, величина поздовжнього моменту власної стійкості, а з іншого - величина підйомної сили.