Как управляется автопилот самолета
Автопилот самолета, принцип работы, фото
Зарождение авиастроения большое количество чего поменяло в их управлении и конструкции самолётов. Еще 20-30 лет назад таковой прибор, как автопилот, был малоизвестен фактически никому. За эти годы обстановка в корне изменилась. Солидную часть полета управление огромными пассажирскими самолётами реализовывают как раз автопилоты. Возможно заявить, что пилот участвует лишь на взлёте и рулении, по окончании чего передает управление совокупности.
Кроме этого необходимо вмешательство пилота при посадке судна. Бортовой компьютер самолетов существенно упрощает задачи в управлении и контроле.
Пилоты современных моделей «Эйрбаса» довольно часто шутят, что для управления новыми моделями пассажирских лайнеров хватает собаки и одного человека. Собака нужна, дабы кусать пилота, дабы тот не тянулся к кнопкам и рычагам управления, а человек нужен чтобы кормить пса. Конечно же, это шутка, которая показалась за счет современных систем управления, таких как fly-by-wire, иными словами, это радиодистанционное управление аппаратом.
Оно разрешает обеспечить передачу сигналов от самого пилота к механизмам лайнера в виде электрических сигналов. Это значит, что вместо применения ветхой гидравлики пилоты реализовывают управление, отправляя сигналы через компьютер к отдельным механизмам автомобили.
Что же такое автопилот в широком понимании данного термина? Это программно-аппаратная совокупность, которая имеет возможность вести транспортное средство по заданному маршруту. Из года в год инноваций делается все больше во многих отраслях транспортного строения.
Все же лидирующие позиции занимает воздушный транспорт.
Автопилот самолета создан для стабилизации всех ведения полета и параметров судна по заданному курсу. Наряду с этим соблюдается установленная пилотом высота и скорость полета. Перед тем как переводить летательный аппарат на режим автопилота, нужно создать четкий полет без скольжения либо завала автомобили. По окончании стабилизации самолета по всем плоскостям возможно создавать включение совокупности автоматического управления, но наряду с этим нужно проводить регулярный контроль показателей.
Необходимо подчеркнуть, что и армейские самолеты имеют такие совокупности.
Более сложные в собственной конструкции и качественные 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 в собственности американской компании Sperry Corporation, которая смогла создать совокупность, удерживающую самолет на заданной траектории, наряду с этим стабилизируя крен. Это было достигнуто за счет связи высотометра и компаса с рулями высоты и направления.
Сообщение была настроена за счет гидравлического привода и использования блока.
На схеме продемонстрировано, как трудится обычный автопилот.
Заблаговременно вычисленные параметры полета вводятся в компьютеры самолета (1).
По окончании взлета автопилот вступает в воздействие.
Два дисплея(2)показывают положение самолета, его предполагаемый маршрут и высоту.
Изменение положения мелких заслонок(3) на наружной поверхности самолета оповещает компьютеры о мельчайшем трансформации в ориентации самолета.
Для определения положения употребляется глобальная совокупность навигации (ГСН) (4).
Приемник расположен на верхней части корпуса (5).
Компьютеры смотрят за маршрутом и автоматические создают нужные трансформации при помощи сервомеханизмов (6),
каковые руководят рулем (7),
и настройкой дросселей двигателей (11)
При необходимости пилот может в любую секунду отключить автопилот и перейти к ручному управлению (12)
Начиная с 30-х годов 20 века, автопилотами начали оснащать кое-какие пассажирские самолеты. Новый виток в развитие автоматических совокупностей управления внесла Вторая мировая война, которая потребовала аналогичных разработок для дальних бомбардировщиков. В первый раз всецело непроизвольный полет через Атлантику, включая взлёт и посадку, осуществил самолет C-54, принадлежавший США.
Это случилось во второй половине 40-ых годов двадцатого века.
Современный этап развития автоматизированных совокупностей управления самолетами достиг как следует нового уровня. На сегодня лайнеры комплектуются совокупностями ВБСУ либо САУ. Совокупность автоматического управления «САУ» осуществляет качественную стабилизацию судна на маршруте и в пространстве. Совокупность агрегатов совокупности разрешает руководить аппаратом на всех этапах полета.
Самые современные разработки разрешают осуществлять полет в так именуемом штурвальном режиме, это разрешает максимально уменьшить работу пилота, минимизировать его вмешательство. Такие совокупности самостоятельно стабилизируют самолет от сноса, скольжения либо болтанки, смогут переходить кроме того на критические режимы полета, наряду с этим частенько игнорируя действия пилотов.
Автопилот самолета ведет аппарат по заданному маршруту, наряду с этим употребляется комплексная информация навигационных устройств собственных и наземных датчиков, каковые выполняют анализ полета. Эта совокупность проводит управление всеми агрегатами летательного судна. Кроме этого трудятся траекторные совокупности, каковые выполняют заход на посадку с высокими показателями точности без каких-либо действий пилотов.
Управляющие устройства в стандартном их виде (рычаги, педали) фактически не употребляются. Высокая степень автоматизации довела управление до подачи электрических импульсов ко всем частям самолетов без применения гидравлики в совокупности управления. Электромеханические устройства управления разрешают воссоздать более привычные условия пилотам.
В кабинах пилотов все чаще устанавливаются боковые рычаги управления по типу «сайдстик».
Неприятности автоматического управления самолетами
Конечно же, первоочередной и самой основной проблемой при создании автопилотов есть сохранение безопасности полета. В большинстве ветхих автоматических совокупностей управления пилот имеет возможность в любое время произвести срочное отключение автопилота и перейти на ручное управление. При нарушении либо поломке автопилота очень нужно отключение совокупности простым методом либо механическим. В аппарате Ту-134 вероятно проведение «отстрела» автопилота установленным пиропатроном.
При разработке автопилота шепетильно продумываются варианты его отключения при поломки без вреда для полета.
Для увеличения безопасности автоматика управления трудится в многоканальном режиме. Параллельно смогут трудиться сходу четыре совокупности пилотирования с возможностями и одинаковыми параметрами. Кроме этого совокупность проводит мониторинг входящих и постоянный анализ информационных сигналов.
Полет осуществляется на базе так именуемого способа кворумирования, что складывается из принятия ответа согласно данным большинства совокупностей.
При поломки автопилот может сам выбрать предстоящий режим управления. Это возможно переключение на другой канал управления либо передача управления пилоту. Для проверки работы совокупностей нужно проводить так называемый предполетный прогон совокупностей.
Этот тест складывается из запуска пошаговой программы, которая подает имитацию сигналов полета.
Все же ни одна проверка не разрешает достигнуть 100%-й работы и гарантии безопасности в полете. Из-за нестандартных обстановок в воздухе смогут появляться дополнительные неприятности с автоматикой управления. Кое-какие автопилоты имеют разные программы, каковые разрешают самый безопасно проводить полет соответствующего самолета.
Все же полет на одном автопилоте без антропогенного фактора весьма страшен и фактически неосуществим. Возможно сделать один логический вывод, что чем «умнее» самолет и сложнее его конструкция, тем меньше шансов на полет без людской вмешательства. Чем больше новых автоматизированных совокупностей употребляется, тем больше возрастают шансы на их отказ в полете. Просчитать все варианты отказа фактически нереально.
Как раз исходя из этого навыки пилота останутся востребованными неизменно, потому, что любой летчик проходит большой путь к управлению пассажирскими лайнерами. Соответственно, быстрое принятие и навыки ответов остаются более серьёзными, нежели действия компьютерных программ.
Самые современные системы автоматического управления типа fly-by-wire разрешили существенно снизить неспециализированную массу конструкции самолета. Наряду с этим надежность бортовых совокупностей возросла в разы. Оборудование реагирует без промедлений, и способно исправлять неточности, вызванные антропогенным причиной при управлении. Это показывает, что совокупность не разрешит пилоту завести машину в страшную для нее и пассажиров на борту обстановку.
Современные самолеты типа Airbus прекратили комплектоваться педалями управления и стандартными рычагами, вместо этого устанавливаются джойстики. Все это разрешает пилотам не вспоминать над тем, какую команду и как нужно передать отдельному агрегату. Не требуется продумывать угол отклонения элеронов либо закрылок, достаточно наклонить компьютер и – джойстик управления сделает все сам.
Все же, не обращая внимания на всю радужную картину, по вине автопилотов случилось много аварий и крушений, каковые стали причиной людским жертвам. История авиакатастроф по вине автоматических совокупностей управления, к сожалению, весьма богата фактами ненадежности таких совокупностей.
Системы управления самолетом на примере Airbus A320
Увлекательные записи:
Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:
Самолет типа Су-26 являет собой спортивную машину, которая способна делать сверхсложные фигуры пилотажа. Она может переносить громадные перегрузки впредь…
Шасси самолета – это совокупность, складывающаяся из опор, каковые разрешают летательному аппарату осуществлять стоянку, перемещение машины по аэропорту…
Истребитель модели Су-27СМ являет собой как следует новую и глубоко модернизированную версию самолета типа Су-27. самые существенные отличия в этих…
Самолет Ан-30 есть аппаратом, предназначенным для наблюдения и аэрофотосъёмки за местностью. По кодификации организации НАТО его обозначают «Лязг», а…
Фактически каждые два месяца на отечественной планете терпят крушение пассажирские самолеты, в следствии чего гибнут люди, много пассажиров, каковые…
Одним из способов реализации принципа актуальной операционализации есть создание так сложных элементов управления, что их операциональное задействование…
Автопилот
Автопилот — устройство или программно-аппаратный комплекс, ведущий транспортное средство по определённой траектории. Наиболее часто автопилоты применяются для управления летательными аппаратами (в связи с тем, что полёт чаще всего происходит в пространстве, не содержащем большого количества препятствий), а также для управления транспортными средствами, движущимися по рельсовым путям. Современный автопилот позволяет автоматизировать все этапы полёта или движения другого транспортного средства.
Содержание
Автопилот в авиации
Авиационный автопилот предусматривает автоматическую стабилизацию параметров движения летательного аппарата (автопарирование возмущений по курсу, крену и тангажу) и в качестве дополнительных функций — стабилизацию высоты и V скорости. Предварительно, перед включением автопилота в работу, летательный аппарат выставляется в стабилизированный полёт без тенденции к завалам и скольжению, то есть стабилизируется по трём осям (по курсу-крену-тангажу) триммерами. После включения автопилота требуется периодический контроль его работоспособности и периодическая корректировка дрейфа рулевых машин, обусловленная несовершенством схемы и параметрическим разбросом комплектующих. На военных машинах управление самолётом по крену через автопилот может передаваться штурману, через бомбовый прицел, для разгрузки лётчика в процессе прицеливания и бомбометания.
В общем, классические автопилоты в современной авиации установлены на довольно старых машинах. Начиная с 1970-80-х годов, в СССР строились вполне сложные многофунциональные структуризированные системы автоматического управления летательными аппаратами.
История разработки и внедрения автопилота в авиации
В современной авиации
В современной авиации более глубокое развитие автоматизации полёта получили системы автоматического управления (САУ или АБСУ) и более сложные структурированные комплексы. САУ, помимо стабилизации самолёта в пространстве и на маршруте, позволяет также реализовать программное управление на различных этапах полёта. Наиболее сложные системы автоматического управления берут на себя значительную часть функций по управлению самолётом в «штурвальном режиме», делая управление для лётчика лёгким и единообразным, парируя болтанку, предотвращая сносы, скольжения, выходы на критические режимы полёта и даже запрещая или игнорируя некоторые действия лётчика. Система управления в автоматических режимах ведёт самолёт по заданному маршруту (или реализует более сложную подпрограмму боевого применения), используя пилотажно-навигационную информацию от группы собственных датчиков, самолётных систем, наземных радионавигационных средств или даже выполняя команды бортового оборудования соседнего самолёта (некоторые боевые летательные аппараты могут работать в паре или группой, постоянно обмениваясь тактической информацией по радиоканалам, вырабатывая тактику совместных действий и выполняя полётное задание в автоматическом или, что происходит чаще, полуавтоматическом режиме). Подсистема траекторного управления позволяет выполнять заход на посадку с высокой точностью без вмешательства экипажа. В качестве управляющих органов уже давно стараются не применять рулевые машины, включённые в проводку управления, а используют прямое управление рулевыми агрегатами, подмешивая управляющие сигналы от системы автоматического управления в сигналы от штурвала (или ручной системы управления). На органах управления применяется довольно сложная электромеханическая система имитации загрузки для создания лётчику привычных усилий. В последнее время от этой практики постепенно отходят, резонно считая, что как ни имитируй, всё равно большая часть процесса управления воздушным судном автоматизирована. Всё чаще в кабинах современных самолётов применяются боковые ручки управления типа «сайдстик».
Проблемы систем автопилотирования
Основной проблемой при построении автопилотов и автоматических систем управления является безопасность полёта. В простейших и не только авиационных автопилотах предусматривается быстрое отключение автопилота лётчиком при нарушениях его нормальной работы, возможность «пересиливания» рулевых машин ручным управлением, механическое отключение рулевых машин от проводки управления и даже «отстрел» пиропатронами (Ту-134). Системы автоматического управления изначально проектируются с расчётом на отказы с сохранением основных функций работы, и предусматривается комплекс мер для повышения безопасности полёта. Системы автоматического управления проектируются многоканальными, то есть параллельно работают два, три и даже четыре абсолютно одинаковых канала управления на общий рулевой привод, и отказ одного-двух каналов никак не влияет на общую работоспособность системы. Система контроля постоянно отслеживает соответствие входных сигналов, прохождение сигналов по цепям и выполняет непрерывный контроль выходных параметров системы автоматического управления в течение всего полёта, как правило, по методу кворумирования (голосование большинством) или сравнения с эталоном. В случае возникновения какого-либо отказа система самостоятельно принимает решение на возможность дальнейшей работы режима, его переключения на резервный канал, дублирующий режим или передачи управления лётчику. Хорошим способом проверки общего контроля исправности системы автоматического управления считается предполётный тест-контроль, осуществляемый методом «прогона» пошаговой программы, подающей стимулирующие имитационные сигналы в различные входные цепи системы, что вызывает фактические отклонения рулевых и управляющих поверхностей самолёта в различных режимах работы.
Тем не менее, даже полная предполётная проверка автоматической системы управления с программным тест-контролем не может дать 100 % гарантии исправности системы. В связи с большой сложностью некоторые режимы просто невозможно симулировать в наземных условиях.
Автопилот в других транспортных средствах
Понятие «автопилот» (иногда в жаргонной форме) включает в себя, помимо классического авиационного автопилота, также и системы автоматического пилотирования, вождения или управления всевозможными шагающими, колёсными, плавающими или крылатыми машинами (роботами) и развивающиеся системы автоматического управления автомобилем в условиях шоссе. Примером канала автоматического управления автомобилем может служить система стабилизации текущей скорости движения, известная как «круиз-контроль» («автоспид», «автодрайв»)
См. также
Автоведение — система автоматического управления поездом.
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?
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.
злет.
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»
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.
-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.
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?
-Не, Autoland нельзя.
-A что если ВПП немного под уклоном?
-Не, Autoland нельзя.
-А что если аэродром в горах?
-Не, Autoland нельзя.
-Так а зачем он нужен?
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.