Меню Рубрики

Установка автопилота на самолет

Автопилот в самолете

Зарождение авиастроения много чего изменило в конструкции самолетов и их управлении. Еще 20-30 лет назад такой прибор, как автопилот, был неизвестен практически никому. За эти годы ситуация в корне изменилась. Большую часть полета управление огромными пассажирскими авиалайнерами осуществляют именно автопилоты. Можно сказать, что пилот активно участвует только на рулении и взлете, после чего передает управление системе. Также нужно вмешательство пилота при посадке судна. Бортовой компьютер самолетов значительно упрощает задачи в управлении и контроле.

Пилоты современных моделей «Эйрбаса» часто шутят, что для управления новыми моделями пассажирских лайнеров достаточно собаки и одного человека. Собака необходима, чтобы кусать пилота, чтобы тот не тянулся к рычагам и кнопкам управления, а человек нужен для того, чтобы кормить пса. Конечно же, это шутка, которая появилась за счет современных систем управления, таких как fly-by-wire, иными словами, это радиодистанционное управление аппаратом. Оно позволяет обеспечить передачу сигналов от самого пилота к механизмам лайнера в виде электрических сигналов. Это значит, что вместо использования старой гидравлики пилоты осуществляют управление, посылая сигналы через компьютер к отдельным механизмам машины.

Что же такое автопилот в широком понимании данного термина? Это программно-аппаратная система, которая имеет возможность вести транспортное средство по заданному маршруту. С каждым годом инноваций становится все больше во многих отраслях транспортного строения. Все же лидирующие позиции занимает воздушный транспорт.

Автопилот самолета создан для стабилизации всех параметров полета судна и ведения по заданному курсу. При этом соблюдается установленная пилотом скорость и высота полета. Перед тем как переводить летательный аппарат на режим автопилота, необходимо создать четкий полет без скольжения или завала машины. После стабилизации самолета по всем плоскостям можно производить включение системы автоматического управления, но при этом необходимо проводить регулярный контроль показателей. Стоит отметить, что и военные самолеты имеют такие системы.

Более сложные в своей конструкции и надежные автопилоты начали устанавливаться на отечественные самолеты с конца 70-х годов.

Краткая история создания автопилота

Первый автопилот в мире был создан еще в далеком 1912 году. Изобретение принадлежит американской компании Sperry Corporation, которая смогла создать систему, удерживающую самолет на заданной траектории, при этом стабилизируя крен. Это было достигнуто за счет связи высотометра и компаса с рулями направления и высоты. Связь была настроена за счет использования блока и гидравлического привода.

На схеме показано, как работает типичный автопилот.

Заранее рассчитанные параметры полета вводятся в компьютеры самолета (1).

После взлета автопилот вступает в действие.

Два дисплея(2)показывают положение самолета, его предполагаемый маршрут и высоту.

Изменение положения маленьких заслонок(3) на наружной поверхности самолета оповещает компьютеры о малейшем изменении в ориентации самолета.

Для определения положения используется глобальная система навигации (ГСН) (4).

Приемник расположен на верхней части корпуса (5).

Компьютеры следят за маршрутом и автоматические производят необходимые изменения посредством сервомеханизмов (6),

которые управляют рулем (7),

и настройкой дросселей двигателей (11)

При необходимости пилот может в любой момент отключить автопилот и перейти к ручному управлению (12)

Начиная с 30-х годов 20 века, автопилотами начали оснащать некоторые пассажирские авиалайнеры. Новый виток в развитие автоматических систем управления внесла Вторая мировая война, которая требовала подобных технологий для дальних бомбардировщиков. Впервые полностью автоматический полет через Атлантику, включая посадку и взлет, осуществил самолет C-54, принадлежавший США. Это произошло в 1947 году.

Современный этап развития автоматизированных систем управления самолетами достиг качественно нового уровня. На сегодняшний день лайнеры комплектуются системами ВБСУ или САУ. Система автоматического управления «САУ» осуществляет качественную стабилизацию судна на маршруте и в пространстве. Совокупность агрегатов системы позволяет управлять аппаратом на всех этапах полета. Самые современные разработки позволяют осуществлять полет в так называемом штурвальном режиме, это позволяет максимально облегчить работу пилота, минимизировать его вмешательство. Такие системы самостоятельно стабилизируют самолет от сноса, скольжения или болтанки, могут переходить даже на критические режимы полета, при этом очень часто игнорируя действия пилотов.

Автопилот самолета ведет аппарат по заданному маршруту, при этом используется комплексная информация навигационных приборов собственных и наземных датчиков, которые проводят анализ полета. Данная система проводит управление всеми агрегатами летательного судна. Также работают траекторные системы, которые проводят заход на посадку с высокими показателями точности без каких-либо действий пилотов.

Управляющие устройства в стандартном их виде (рычаги, педали) практически не используются. Высокая степень автоматизации довела управление до подачи электрических импульсов ко всем частям самолетов без применения гидравлики в системе управления. Электромеханические приборы управления позволяют воссоздать более привычные условия пилотам. В кабинах пилотов все чаще устанавливаются боковые рычаги управления по типу «сайдстик».

Проблемы автоматического управления самолетами

Конечно же, первоочередной и самой главной проблемой при создании автопилотов является сохранение безопасности полета. В большинстве старых автоматических систем управления пилот имеет возможность в любое время произвести срочное отключение автопилота и перейти на ручное управление. При нарушении или поломке автопилота крайне необходимо отключение системы обычным способом или механическим. В аппарате Ту-134 возможно проведение «отстрела» автопилота установленным пиропатроном. При разработке автопилота тщательно продумываются варианты его отключения в случае поломки без вреда для полета.

Для повышения безопасности автоматика управления работает в многоканальном режиме. Параллельно могут работать сразу четыре системы пилотирования с одинаковыми параметрами и возможностями. Также система проводит постоянный анализ и мониторинг входящих информационных сигналов. Полет осуществляется на основе так называемого метода кворумирования, который состоит из принятия решения по данным большинства систем.

Читайте также:  Установка при поиске работы

В случае поломки автопилот способен самостоятельно выбрать дальнейший режим управления. Это может быть переключение на другой канал управления или передача управления пилоту. Для проверки работы систем необходимо проводить так называемый предполетный прогон систем. Данный тест состоит из запуска пошаговой программы, которая подает имитацию сигналов полета.

Все же ни одна проверка не позволяет достичь 100%-й гарантии безопасности и работы в полете. Из-за нестандартных ситуаций в воздухе могут возникать дополнительные проблемы с автоматикой управления. Некоторые автопилоты имеют различные программы, которые позволяют наиболее безопасно проводить полет соответствующего авиалайнера.

Все же полет на одном автопилоте без человеческого фактора очень опасен и практически невозможен. Можно сделать один логический вывод, что чем «умнее» самолет и сложнее его конструкция, тем меньше шансов на полет без человеческого вмешательства. Чем больше новых автоматизированных систем используется, тем значительнее возрастают шансы на их отказ в полете. Просчитать все варианты отказа практически невозможно. Именно поэтому навыки пилота останутся востребованными постоянно, поскольку каждый летчик проходит очень большой путь к управлению пассажирскими лайнерами. Соответственно, навыки и быстрое принятие решений остаются более важными, нежели действия компьютерных программ.

Самые современные системы автоматического управления типа fly-by-wire позволили значительно снизить общую массу конструкции самолета. При этом надежность бортовых систем возросла в разы. Оборудование реагирует без промедлений, а также способно исправлять ошибки, вызванные человеческим фактором при управлении. Это говорит о том, что система не позволит пилоту завести машину в опасную для нее и пассажиров на борту ситуацию. Современные самолеты типа Airbus перестали комплектоваться стандартными рычагами и педалями управления, вместо этого устанавливаются джойстики. Все это позволяет пилотам не задумываться над тем, какую команду и как необходимо передать отдельному агрегату. Не нужно продумывать угол отклонения элеронов или закрылок, достаточно наклонить джойстик управления – и компьютер сделает все сам.

Все же, несмотря на всю радужную картину, по вине автопилотов произошло немало крушений и аварий, которые привели к человеческим жертвам. История авиакатастроф по вине автоматических систем управления, к сожалению, очень богата фактами ненадежности таких систем.

источник

Как работает автопилот на самолетах

Сейчас машины могут ездить без участия человека, это говорит о том, что мы живем в ногу со временем, так? Если системы автопилота в авто только начинают развиваться, то авиация уже далеко ушла вперед.

Давайте разберемся, что из себя представляет автопилот и как он работает. Но сначала нужно узнать для чего он был изобретен.

Когда самолёты только появились им нужно было пристальное внимание пилотов. По этому летчик воздушного судна все время держал штурвал. Когда самолеты стали больше и смогли летать на огромные расстояния, то пилотам становилось все труднее управлять ими, ведь люди это не машины. Людям нужен отдых и перерыв между рабочим временем. Эта причина натолкнула инженеров на идею создать систему, которая снимет часть задач и будет делать определенную работу за них.

В 1912 году Американская компания SPERRY CORPORATION изобрела первый автопилот. Он мог обеспечить удержание курса и стабилизацию крена автоматически без прямого участия пилота.

Вскоре Королевское Авиаинженерное Предприятие разработало автопилот, который мог самостоятельно двигать органами управления. Это был большой шаг вперед.

Но всё-таки те системы были не такими совершенными, как сейчас. Раньше самолеты летали только днём и при солнечной погоде.

Но с развитием технологий и расширением географии полета авиаперевозок автопилот стал гораздо сложнее. Его оборудовали радионавигационными средствами, которые позволяли ему летать в плохую погоду и даже ночью.

Это покажется вам смешным, но даже сейчас не все частные самолёты оборудованы автопилотом и до сих пор управляются только вручную.

Бывает, что и у реактивных самолётов тоже нет автопилота. Вместо этого им управляют два пилота.

Обычно у таких самолётов менее двадцати посадочных мест.

Если сидений больше, то по правилам международной авиации наличие автопилота на борту обязательно.

Что всё-таки такое «автопилот»?

Автопилот называют Программно Аппаратный Комплекс. Он играет большую роль в управлении самолетом. Но чем объяснять, как он работает, лучше рассказать основы управления самолетом и тогда вам всё станет ясно.

Если говорить другими словами, как судно изменяет высоту и направление

Управление самолетом происходит с помощью связанной системы координат: Рыскания, Тангажа и Крена.

Наверное нужно объяснить подробно

Вам нужно вытянуть руку перед собой, пальцы вместе, ладонь смотрит вниз. Держите руку прямо, но поворачивайте ладонь вправо и влево — это Рыскание или вертикальная ось.

Теперь согните руку в запястье и опустите пальцы вниз к полу, а потом вверх к потолку — это движение поперечная ось или Тангаж.

А слово Крен скорей всего знакомо многим. Тут нужно поворачивать всю руку целиком. Переверните ладонь наверх. Вы только что сделали Крен по продольной оси.

За осуществление этих движений отвечают различные части самолета. Руль направления или вертикальная часть хвоста управляет рысканием. Его поворот приводит к тому, что нос самолета поворачивается вправо или влево.

Читайте также:  Установка дефлектора на капот митсубиси асх

Также есть Элевоны горизонтальные части хвоста, которые меняют Тангаж. Если Элевоны двигаются вниз или вверх, то нос самолета делает то же самое.

Наконец есть Элероны — это внешние части крыльев. Они тоже двигаются вверх или вниз, чтобы поднять одно из крыльев или накренить самолет влево или вправо.

Ладно, теперь вернемся к автопилоту

Существует несколько типов автопилотов, которые управляют одной или всеми частями самолета упомянутыми ранее.

Например один из типов — это одноосный автопилот. Он может управлять эленорами, которые отвечают за угол крена самолета. Такой автопилот придерживает крылья самолета в ровном положении.

Скудеющим будет двуосный автопилот. Он может управлять элеронами и элевонами. С помощью него самолет может сохранять ровное положение относительно продольной и поперечной оси.

Есть мысль, как называется третий автопилот? Это трёхосный автопилот. Он управляет рулём управления, элевонами и элеронами.

Все эти органы управления самолетом имеют внутри сенсоры и эти сенсоры соединены с высокоскоростными процессорами. От которых они получают информацию для управления воздушным судном. Эти процессоры тоже очень умные. Они собирают данные со всех систем самолета, а потом самостоятельно принимают решение и выполняют соответствующие действия.

Они также сравнивают имеющиеся данные, полученными от пилотов, и проводят собственные вычисления.

Когда пилоты поднимаются на борт воздушного судна, они настраивают систему управления самолетом, иначе говоря нужную высоту и направление.

Потом сверх умные, и сверх скоростные процессоры занимаются вычислением для того, чтобы узнать слушается ли воздушное судно команды пилота.

В общем автопилот — это посредник задача которого состоит в том, чтобы убедится, что все органы управления самолета слушаются пилотов.

Когда процессоры считывают всю информацию с сенсоров, они отправляют сигнал различным блокам следящей системы.

Это устройство, которое механически управляет рулем управления, элевонами и элеронами.

В автопилоте есть по одному блоку следящей системы для каждого органа управления. Эти блоки получают команды от компьютера и с помощью гидравлики, и моторов двигают органами управления, чтобы самолет придерживался правильных высот и направления.

источник

Устройство автопилота на современном самолете

Ей, Cubertox, я слышал что современный лётчик летает «на руках» всего 5 секунд за полет?

-Да ладно, за что вам тогда столько денег платят?

-Черт побери, действительно за что?

Давайте разберем на примере одного из самых продвинутых в плане автоматизации самолетов — Airbus A320.

Прежде всего, данный пост является информационно-развлекательным, так что, постараемся избежать излишнего погружения в самолетные матаны, и наиболее простыми и доступными к пониманию словами разберем как же все таки происходит пилотирование современным самолетом с использованием автопилота?

-Аа, Cubertox, что за дела? Ты же обещал без матана, все так хорошо начиналось!

-Смотрите, суть этой схемы показать принципиальное устройство системы автоматического управления самолетом. Если не вдаваться в подробности то, информация от всех навигационных систем, систем управления двигателем, элеронами/стабилизатором, колесами, и даже принтером поступает в FMGS (Flight management guidance computer), который в свою очередь дает команду автопилоту.

Логично предположить, что при таком объеме поступающих данных, система может обеспечить управление самолетом в автоматическом режиме на всех этапах полета и при любых погодных условиях.

Так это или нет? Разберем в подробностях, по этапам полета.

Вот, вы загорелые, и слегка отдохнувшие в DutyFree, наконец добрались до прохладного салона самолета, и насколько это возможно с шагом в 30см между кресел, комфортно разместились на своих местах, согласно купленным билетам. Первый этап полета это буксировка и запуск двигателей.

Пока трудолюбивый тягач толкает самолет подальше от терминала, освобождая пространство для реактивной струи от самолетных двигателей, экипаж не теряя времени даром, приступает к запуску двигателей. И тут, Airbus предусмотрел первого электронного помощника, а именно FADEC (Full authority digital engine control system), который превращает процедуру запуска из первой картинки во вторую.

Дело в том, что само по себе устройство турбореактивного двигателя являет собой невероятно сложную систему, с огромным давлением и температурой внутри и подаваемым керосином снаружи. Газодинамическую устойчивость работы силовой установки, а так же надежный запуск и работу систем двигателя, как раз и обеспечивает FADEC, предоставляя летчикам контролировать параметры работы двигателя, не вмешиваясь непосредственно в управление его системами.

Удобно не правда ли? Внедрение таких систем, позволило на рубеже 80х-90х годов сократить экипаж с четырех до трех человек, навсегда оставив в прошлом профессию Бортинженера.

Вслед за запуском, идет этап руления. Эта часть полета.

хе-хе езда по аэродрому еще не полет

-нет, уважаемый Трололоша, все что следует за запуском двигателя, в авиации считается полетом

Итак, часть полета, которая называется рулением лишена автоматизации чуть более чем полностью (если так еще уместно выражаться в 2018м). Поездка по кочкам, объезд ям и канав осуществляется летчиками в ручном режиме, так что теперь, уважаемые пассажиры, вы знаете кого благодарить, если вас начало тошнить еще до взлета.

Взлетом в авиации принято считать момент от начала разбега по взлетно посадочной полосе, до момента достижения безопасной высоты в 10м.

-лол кек, 10 метров уже безопасная высота?

-именно так, понятие «безопасной высоты взлета» отдельная тема для обсуждения, не входящая в определение «поменьше матана»

Может-ли современный пассажирский самолет выполнить взлет самостоятельно, без помощи летчиков? Ответ — нет. Все взлеты всегда выполняются в ручном режиме, отчасти Airbus это аргументирует фразой «Due to malfunctions or conditions that give unambiguous indications that the aircraft will not fly safely» что может вольно трактоваться как «в связи с отказами или условиями которые могут нарушить безопасность взлета»

Читайте также:  Установка виджета на самсунг nstreamlmod

Что произойдет если на полосе во время взлета вдруг окажется крокодил?

Или автомобиль незадачливого водителя?

Или другой самолет, случайно перепутавший маршрут руления?

Все это реальные случаи которые могли стать причиной катастрофы, но благодаря грамотным действиям экипажа обошлось лишь анекдотом.

Но вот, земля стала удаляться от нас, и теперь можно расслабиться, включить наконец, автопилот и приступить к набору высоты. Да, на самолетах Airbus, автопилот может включаться на высоте более 30м или через 5 секунд после отрыва от земли. Работа летчиков с автопилотом при наборе высоты напоминает управление круиз контролем автомобиля при движении по центру города. Необходимо постоянно указывать самолету требуемую скорость, направление и высоту полета через FCU, крутя ручки как безумный шашлычник крутит шампуры. Выполнять процедуры шумопонижения на местности, обходить опасные метео явления, работать с механизацией крыла и успевать отвечать службам управления воздушным движением по радиосвязи.

В общем пока самолет не наберет примерно километр высоты, летчикам запрещено даже разговаривать друг с другом на любые темы, кроме стандартных процедур взлета. И все становится еще веселее, если по каким-то причинам нет возможности использовать автопилот, и в добавление ко всему вышеперечисленному приходится вертеть штурвалом как безумный пират в штормовую погоду.

Но вот безумная горячка набора высоты сменяется относительным затишьем полета на эшелоне. Самолет самостоятельно следует по маршруту, в определенных пределах соблюдает скоростные ограничения, и следит за точностью навигационных параметров. Летчики в этот момент контролируют работу систем, расход топлива, принимают пищу, или если полет слишком утомительный, один из летчиков может поспать 40 минут на рабочем месте, передав управление и контроль соседу по кабине. Горизонтальный полет, это как раз та часть полёта, на которой запрещён полет без использования автоматики. Где заданные параметры, такие как скорость и высота автоматика выдерживает довольно точно.

Таким образом подумали и начальники от авиации и указали что использование автопилота на высоте более 8,5 тысяч метров (Fl290) — обязательно.

-А что же делать если автопилот сломается?

-Необходимо освободить воздушное пространство в кратчайшие сроки.

Специфический авиационный юмор на любителя.

Логическим завершением каждого полета является снижение и заход на посадку.

Наравне с взлетом, этот этап наиболее ответственный и опасный, по статистике 80% всех авиапроисшествий случаются именно на взлете или посадке. И в целях сокращения этой статистики призван на помощь «его величество Autoland» или говоря по простому — режим автоматической посадки.

Постепенно приближаясь все ближе и ближе к земле, пилоты крутят шампуры на FCU и вот уже в посадочной зоне аэропорта, огни которого манят так пленительно любого путника после долгой дороги.

И казалось бы, можно расслабится, отдавшись на волю автоматики, лениво следя за тем, как умный самолет везет тебя домой. Но что это?

А это всего-лишь не полный список требований к аэропорту, погоде и самолету, для того чтобы он мог безопасно совершить Autoland.

-A что если сегодня ветрено?

-A что если ВПП немного под уклоном?

-А что если аэродром в горах?

Вот тут то и собака зарыта! Autoland применяется только в условиях близких к идеальным, или при сильном тумане. Ну положим, в тумане — понятно, нет времени на пилотирование самолета, так как ничего не видно, ни огней ВПП, ни других ориентиров. А зачем в штиль-то его использовать? -Если экипаж устал.

Да, от самолетного бортпитания и 45 рейсов в месяц может устать даже самый крепкий летчик, и его силы могут иссякнуть в самый неподходящий момент. Как запасной вариант второй пилот, может воспользоваться Autoland’ом, для облегчения пилотирования в одиночку.

Но как на практике происходит посадка с Autoland’ом? Летчикам можно просто откинуться на спинку кресла и наблюдать как самолет все сделает сам?

Как следует из данного туториала, заход на посадку в автоматическом режиме, это практически такой-же заход как и в ручном, с одним маленьким исключением. Пилот управляет самолетом кнопками а не посредством штурвала (сайдстика, джойстика, как хотите).

Таким образом, напрашиваются следующие выводы: Системы современных самолетов не могут с необходимой точностью предвидеть опасность, и принять верное для данной ситуации решение.

Автопилот используется на тех этапах полета, на которых характерно отсутствие внезапной опасности, ибо построение алгоритмов действия, в аварийной ситуации, при комбинации возможных отказов оборудования и внешних условий, невыполнимая задача для таких сложных систем как самолет.

1. Правда-ли что пилоты используют автопилот 99% времени полета?

2. Правда-ли что автопилот может самостоятельно выполнять всю работу за летчика?

-Нет это не так, автопилот управляется летчиками.

3. Правда ли что вам так много платят? Со всеми проводницами переспал? Часто летаешь пьяным?

-На эти и многие другие темы мы поговорим в следующих постах.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector