×
27.04.2019
219.017.3ce5

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УГЛОМ ТАНГАЖА И ОГРАНИЧЕНИЯ УГЛА АТАКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата содержит задатчик угла тангажа, вычислитель автопилота угла тангажа, задатчик максимального угла атаки, два вычислителя автомата ограничения угла атаки, алгебраические селекторы максимального и минимального сигнала, сервопривод руля высоты, датчик угла тангажа, датчик угла атаки, задатчик минимального угла атаки, соединенные определенным образом. Обеспечивается необходимая точность ограничения угла атаки летательного аппарата, повышение надежности продольного управления. 2 ил.

Изобретение относится к области систем автоматического управления (САУ) углом тангажа летательного аппарата (ЛА).

Известны САУ, обеспечивающие отработку заданного угла тангажа ЛА с помощью автопилота, воздействующего на угол отклонения руля высоты ЛА [Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1973. - 506 с. Стр. 101, рис. 3.9], [Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. - М.: Наука, 1973. - 560 с. Стр. 179, рис. 5.2], [Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987. - с. 240. Стр. 192, рис. 14.2, стр. 194, рис. 14.4, стр. 198, рис. 14.7, стр. 201, рис. 14.9].

Эти САУ за счет астатизма системы обеспечивают хорошую точность поддержания заданного значения угла тангажа. Однако они не позволяют ограничивать значение угла атаки в процессе управления ЛА, что может привести к его сваливанию на больших углах атаки.

Наиболее близкой по достигаемому техническому результату, выбранной в качестве прототипа, принимается система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла тангажа и вычислитель автопилота угла тангажа, последовательно соединенные задатчик максимального угла атаки и первый вычислитель автомата ограничения угла атаки, последовательно соединенные алгебраический селектор максимального сигнала, сервопривод руля высоты, выходной сигнал которого определяет угол отклонения руля высоты летательного аппарата, и датчик угла тангажа летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу вычислителя автопилота угла тангажа, датчик угла атаки летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого вычислителя автомата ограничения угла атаки [Патент №2434785 РФ на изобретение: МПК 8 В64С 13/18. Система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата / В.И. Петунии, Э.Ю. Абдуллина, В.Н. Ефанов. - Заявка №2010107693/11; Заявл. 02.03.2010; Зарегистр. в Государственном реестре изобретений РФ 27.11.2011. Бюл. №33].

Эта САУ обеспечивает хорошие статические и динамические характеристики канала управления углом тангажа ЛА и канала ограничения максимального угла атаки, но не позволяет ограничить минимальные значения угла атаки, что может привести к сваливанию ЛА и нарушению безопасности полета на больших отрицательных углах атаки.

Как известно, одним из наиболее важных ограничений при полете ЛА являются коэффициент подъемной силы су и угол атаки α, определяющиеся возможностью выхода самолета на режимы сваливания или тряски. Диапазон эксплуатационных углов атаки заключен между предельными допустимыми углами атаки αдоп.min и αдоп.max [Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987. - с. 240. Стр. 42, рис. 4.1].

Сваливанием самолета называют его непроизвольное быстро развивающееся движение со значительной угловой скоростью или амплитудой, обусловленное потерей устойчивости на больших околокритических и критических углах атаки. Сваливание возможно как на положительных, так и на отрицательных углах атаки, и сопровождается переходом в их закритическую область. Выход на околокритические и закритические углы атаки возможен в результате грубых ошибок пилотирования, при полете в сложных метеоусловиях. К выходу на критические углы атаки может привести и отказ в системе управления, связанный с быстрым неконтролируемым отклонением руля высоты. Для сваливания характерна быстрая потеря высоты, что особенно опасно на режимах взлета и захода на посадку.

Выход на углы сваливания при нормальной эксплуатации недопустим.

При эксплуатации самолета ограничивают предельные углы атаки допустимыми значениями с заданным запасом по отношению к углу сваливания [Аэромеханика самолета: Динамика полета / Под ред. А.Ф. Бочкарева и В.В. Андриевского. - М.: Машиностроение, 1985. - 360 с. Стр. 340, рис. 19.1].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности продольного управления и сохранение нормальной эксплуатации летательного аппарата в заданном диапазоне углов атаки.

Техническим результатом является обеспечение необходимой точности ограничения угла атаки летательного аппарата за счет включения в систему автоматического управления углом тангажа каналов ограничения максимального и минимального углов атаки с помощью алгебраических селекторов минимального и максимального сигналов.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в систему автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата, содержащую последовательно соединенные задатчик угла тангажа и вычислитель автопилота угла тангажа, последовательно соединенные задатчик максимального угла атаки и первый вычислитель автомата ограничения угла атаки, последовательно соединенные алгебраический селектор максимального сигнала, сервопривод руля высоты, выходной сигнал которого определяет угол отклонения руля высоты летательного аппарата, и датчик угла тангажа летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу вычислителя автопилота угла тангажа, датчик угла атаки летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого вычислителя автомата ограничения угла атаки, в отличие от прототипа дополнительно введены последовательно соединенные задатчик минимального угла атаки и второй вычислитель автомата ограничения угла атаки, второй вход которого соединен с выходом датчика угла атаки, а выход с первым входом алгебраического селектора максимального сигнала, алгебраический селектор минимального сигнала, первый вход которого соединен с выходом первого вычислителя автомата ограничения угла атаки, второй вход соединен с выходом вычислителя автопилота угла тангажа, а выход соединен со вторым входом алгебраического селектора максимального сигнала. Существо изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемой системы автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата.

На фиг. 2 представлены результаты моделирования переходных процессов: а - графики переходных процессов в САУ углом тангажа ϑ при ограничении положительного угла атаки α, б - графики переходных процессов в САУ углом тангажа ϑ при ограничения отрицательного угла атаки α.

Система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла тангажа 1 и вычислитель автопилота угла тангажа 2, последовательно соединенные задатчик максимального угла атаки 3 и первый вычислитель автомата ограничения угла атаки 4, последовательно соединенные алгебраический селектор максимального сигнала 5, сервопривод руля высоты 6, выходной сигнал которого определяет угол отклонения руля высоты летательного аппарата 7, и датчик угла тангажа 8 летательного аппарата 7, имеющий выход, подключенный ко второму входу вычислителя автопилота угла тангажа 2, датчик угла атаки 9 летательного аппарата 7, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого вычислителя автомата ограничения угла атаки 4, отличающаяся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные задатчик минимального угла атаки 10 и второй вычислитель автомата ограничения угла атаки 11, второй вход которого соединен с выходом датчика угла атаки 9, а выход с первым входом алгебраического селектора максимального сигнала 5, алгебраический селектор минимального сигнала 12, первый вход которого соединен с выходом первого вычислителя автомата ограничения угла атаки 4, второй вход соединен с выходом вычислителя автопилота угла тангажа 2, а выход соединен со вторым входом алгебраического селектора максимального сигнала 5.

Ограничение отрицательного угла атаки в приведенной системе достигается за счет введения в ее структуру задатчика минимального угла атаки 10, второго вычислителя автомата ограничения угла атаки 11 и алгебраического селектора минимального сигнала 12.

Система автоматического управления углом тангажа с вычислителем автомата ограничения угла атаки работает следующим образом.

Сигнал заданного угла тангажа ϑзад с выхода задатчика угла тангажа 1 поступает на первый вход вычислителя автопилота угла тангажа 2, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла тангажа ϑ с выхода датчика угла тангажа 8. На выходе вычислителя автопилота угла тангажа 2 формируется сигнал

поступающий на второй вход алгебраического селектора минимального сигнала 12. Здесь - передаточные числа автопилота.

Для построения САУ с ограничением параметров ЛА можно использовать логические устройства, реализующие алгоритмы алгебраического селектирования каналов. Обычно применяется принцип селектирования, согласно которому регулируется параметр многомерного объекта управления, наиболее приблизившийся к величине, определяемой программой управления [Петунии В.И. Синтез систем автоматического управления летательными аппаратами с автоматами ограничений предельных параметров // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Том 53. №10. - С.18-24.].

Для того чтобы регулируемые параметры не превысили максимальных допустимых значений (ограничение сверху), селектор должен пропустить на управление сигнал, соответствующий получению минимальной величины управляющего сигнала. Такое селектирование называют селектированием по минимуму, а селектор - селектором минимальных сигналов управления.

Если же ограничивают минимальные значения параметров (ограничение снизу), то предпочтение отдается регулятору параметра, для поддержания которого требуется наибольший управляющий сигнал, т.е. осуществляется селектирование по максимуму. В этом случае используют селектор максимальных сигналов управления.

В отличие от прототипа знак коэффициента передачи объекта управления - летательного аппарата 7 здесь не учитывается.

Сигнал заданного максимального угла атаки αmax с выхода задатчика максимального угла атаки 3 поступает на первый вход первого вычислителя автомата ограничения угла атаки 4, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла атаки α с выхода датчика угла атаки 9. На выходе первого вычислителя автомата ограничения угла атаки 4 формируется сигнал

поступающий на первый вход алгебраического селектора минимального сигнала 12. Здесь - передаточные числа автомата ограничения.

Сигнал заданного минимального угла атаки αmin с выхода задатчика минимального угла атаки 10 поступает на первый вход второго вычислителя автомата ограничения угла атаки 11, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла атаки α с выхода датчика угла атаки 9. На выходе второго вычислителя автомата ограничения угла атаки 11 формируется сигнал

поступающий на первый вход алгебраического селектора максимального сигнала 5. Здесь - передаточные числа автомата ограничения.

Выходной сигнал U12 алгебраического селектора минимального сигнала 12

U12=min(U1, U2)

поступает на второй вход алгебраического селектора максимального сигнала 5.

Выходной сигнал U алгебраического селектора максимального сигнала 5

U=max(C3, U12)=max[U3, min(U1, U2)]

поступает на вход астатического сервопривода руля высоты 6 с передаточной функцией

изменяющего угол отклонения руля высоты δв летательного аппарата 7

δв=Wсп(p)U.

При этом происходит изменение угла тангажа ЛА ϑ и требуемое ограничение угла атаки α.

Селекторы вводятся в САУ для плавного переключения каналов управления и обеспечивают во всех условиях работы управляющее воздействие только одного из нескольких каналов управления, включаемых в работу в зависимости от режима работы объекта управления. При этом каждый из каналов управления работает автономно, и его параметры обычно выбираются без учета взаимодействия с другими каналами. Это позволяет сохранить статическую точность и запасы устойчивости, свойственные отдельным каналам управления.

Следовательно, алгебраический селектор обеспечивает плавное переключение с одного канала на другой, например, с автопилота на автомат ограничения и обратно на автопилот.

Аналитический синтез передаточных чисел автопилота угла тангажа и автомата ограничения угла атаки с учетом заданного качества САУ проведен в работе [Петунии В.И. Синтез систем автоматического управления летательными аппаратами с автоматами ограничений предельных параметров // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Том 53. №10. - С. 18-24.].

Результаты синтеза подтверждаются результатами моделирования переходных процессов в заявляемой САУ углом тангажа и ограничения положительного и отрицательного углов атаки ЛА, представленными на фиг. 2, где задающие воздействия каналов: ϑзад=1; αmax=0,2; αmin=-0,2.

Переходные процессы: а, полученные в САУ углом тангажа с ограничением максимального угла атаки αmax, и б, полученные в САУ углом тангажа с ограничением минимального угла атаки αmin, являются удовлетворительными, поскольку показывают необходимую точность ограничения |α|≤αогр=0,2 и хорошее качество управления на режимах переключения каналов системы.

Итак, заявляемое изобретение, благодаря введению в структуру САУ углом тангажа ЛА автомата ограничения положительного и отрицательного углов атаки с помощью алгебраических селекторов минимального и максимального сигнала, позволяет обеспечить необходимую точность ограничения углов атаки и плавные переходные процессы при переключении каналов.

Система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла тангажа и вычислитель автопилота угла тангажа, последовательно соединенные задатчик максимального угла атаки и первый вычислитель автомата ограничения угла атаки, последовательно соединенные алгебраический селектор максимального сигнала, сервопривод руля высоты, выходной сигнал которого определяет угол отклонения руля высоты летательного аппарата, и датчик угла тангажа летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу вычислителя автопилота угла тангажа, датчик угла атаки летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого вычислителя автомата ограничения угла атаки, отличающаяся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные задатчик минимального угла атаки и второй вычислитель автомата ограничения угла атаки, второй вход которого соединен с выходом датчика угла атаки, а выход с первым входом алгебраического селектора максимального сигнала, алгебраический селектор минимального сигнала, первый вход которого соединен с выходом первого вычислителя автомата ограничения угла атаки, второй вход соединен с выходом вычислителя автопилота угла тангажа, а выход соединен со вторым входом алгебраического селектора максимального сигнала.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УГЛОМ ТАНГАЖА И ОГРАНИЧЕНИЯ УГЛА АТАКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УГЛОМ ТАНГАЖА И ОГРАНИЧЕНИЯ УГЛА АТАКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УГЛОМ ТАНГАЖА И ОГРАНИЧЕНИЯ УГЛА АТАКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-130 of 146 items.
21.03.2020
№220.018.0eed

Способ интенсификации процесса низкотемпературного ионного азотирования изделий из титановых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, в медицине и деталей в других отраслях промышленности, работающих в условиях изнашивания....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717124
Дата охранного документа: 18.03.2020
28.03.2020
№220.018.1167

Рабочее колесо центробежного вентилятора с пустотелыми лопатками

Изобретение относится к вентиляторостроению, в частности к рабочим колесам центробежных вентиляторов, и может быть использовано для проветривания помещений, в транспортном машиностроении и др. Рабочее колесо центробежного вентилятора, содержащее коренной и покрывной диски, лопатки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717866
Дата охранного документа: 26.03.2020
01.04.2020
№220.018.1217

Матрица для высадки многогранных деталей

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица для высадки содержит корпус, в который запрессована коническая вставка с многогранным отверстием, и цилиндрическую вставку с местом для формирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718029
Дата охранного документа: 30.03.2020
20.04.2020
№220.018.163d

Способ электрополирования моноколеса с лопатками и устройство для его реализации

Изобретение относится к электрополированию лопаток моноколеса и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке лопаток моноколеса компрессоров газотурбинных двигателей и установок. Способ включает электрохимическое полирование лопаток моноколеса с последующим полированием в среде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719217
Дата охранного документа: 17.04.2020
22.04.2020
№220.018.1761

Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности, минимизация тепловыделений обмотки статора и, как следствие, повышение КПД электрической машины. Статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения содержит магнитопровод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719287
Дата охранного документа: 17.04.2020
04.07.2020
№220.018.2e51

Способ электролитно-плазменной обработки детали

Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке металлических деталей и может быть использовано для полирования лопаток турбомашин из никелевых и титановых сплавов. Способ включает погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725516
Дата охранного документа: 02.07.2020
11.07.2020
№220.018.31b1

Универсальный бортовой подъемник для пассажиров с ограниченными возможностями

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов. Универсальный бортовой подъемник для пассажиров с ограниченными возможностями содержит наклонно устанавливаемую в рабочее положение несущую раму (2), состоящую из направляющих рельсов, поперечин и стопорных устройств. Рама (2) снабжена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726211
Дата охранного документа: 09.07.2020
24.07.2020
№220.018.3711

Легкий беспилотный летательный аппарат вертолетного типа

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к малоразмерным беспилотным летательным аппаратам. Беспилотный летательный аппарат вертолетного типа содержит цилиндрический корпус, в центральной части которого по оси его симметрии размещена силовая установка с двумя соосными винтами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727333
Дата охранного документа: 21.07.2020
31.07.2020
№220.018.3921

Способ нанесения градиентных жаростойких покрытий y-mo-o плазмы вакуумно-дугового разряда

Изобретение относится к способу нанесения жаростойкого покрытия и может быть использовано для повышения надежности и долговечности широкого ряда деталей машин и инструмента. Осуществляют осаждение из плазмы вакуумно-дугового разряда с двух поочередно используемых однокомпонентных катодов Мо и Y...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728117
Дата охранного документа: 28.07.2020
31.07.2020
№220.018.39a4

Ротор магнитоэлектрической машины с низким уровнем нагрева постоянных магнитов (варианты)

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для изготовления роторов магнитоэлектрических машин. Технический результат - повышение энергоэффективности и снижение тепловыделений в роторе магнитоэлектрической машины. Ротор электрической машины с низким уровнем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728276
Дата охранного документа: 29.07.2020
Showing 1-7 of 7 items.
20.08.2015
№216.013.72cc

Система автоматического управления углом тангажа и ограничения предельных значений параметров летательного аппарата

Система автоматического управления углом тангажа и ограничения предельных значений параметров летательного аппарата содержит задатчик угла тангажа, вычислитель автопилота угла тангажа, алгебраический селектор, сервопривод руля высоты, датчик угла тангажа, задатчик максимального угла атаки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560958
Дата охранного документа: 20.08.2015
13.01.2017
№217.015.6dc7

Способ формирования траектории полета информационного летательного аппарата и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу и устройству для формирования траектории летательного аппарата. Для формирования траектории летательного аппарата в блок памяти передают сигналы, пропорциональные координатам, курсу и горизонтальной скорости цели, запоминают их на момент поступления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597309
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.83de

Помехоустойчивый самонастраивающийся измеритель температуры газа газотурбинного двигателя

Использование: в системах измерения температуры газа газотурбинных двигателей (ГТД). Технический результат: повышение помехоустойчивости измерителя температуры газа ГТД. Данный измеритель содержит первое пропорциональное звено, вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход подключен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601712
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.c420

Измеритель температуры газа газотурбинного двигателя

Использование - в системах измерения температуры газа газотурбинных двигателей (ГТД). Техническим результатом является повышение точности измерителя температуры газа ГТД на переходных режимах. Сущность изобретения: измеритель температуры газа газотурбинного двигателя дополнительно содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617221
Дата охранного документа: 24.04.2017
14.03.2019
№219.016.df01

Система автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата

Система автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата содержит задатчик угла курса, четыре элемента сравнения, вычислитель заданного угла крена, алгебраический селектор минимального сигнала, вычислитель автопилота угла крена, сервопривод элеронов, датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681817
Дата охранного документа: 12.03.2019
25.07.2019
№219.017.b88c

Система автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата

Система автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата содержит задатчик угла крена, задатчик максимальной угловой скорости крена и вычислитель автомата ограничения угловой скорости крена, датчик угла крена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695474
Дата охранного документа: 23.07.2019
02.10.2019
№219.017.cc14

Система автоматического управления углом крена и ограничения угловой скорости крена летательного аппарата

Система автоматического управления углом крена и ограничения угловой скорости крена летательного аппарата содержит задатчик угла крена, вычислитель автопилота угла крена, алгебраический селектор, сервопривод элеронов летательного аппарата, датчик угла крена летательного аппарата, задатчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701628
Дата охранного документа: 30.09.2019
+ добавить свой РИД