system kontroli lotu samolot - Aircraft flight control system


Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
kontroluje typowego samolotu pierwotnego lotu w ruchu

Konwencjonalny stałopłatowymi układ sterowania lotem samolotów składa się z powierzchni sterowania lotem , odpowiednich kontroli kokpitu, powiązań łączących oraz niezbędnych mechanizmów operacyjnych w celu kontrolowania kierunku statku powietrznego w locie. Kontrola silnika lotniczego są również uważane za kontroli lotów ze zmianą prędkości.

Podstawy kontroli samolotów są wyjaśnione dynamiki lotu . Ten artykuł skupia się na mechanizmach obsługi kontroli lotów. Podstawowy system używany w samolotach raz pierwszy pojawił się w łatwo rozpoznawalnej formie już w kwietniu 1908 roku, na Louis Blériot „s Blériot VIII pionierem ery monoplan projektu.

kontrole w kokpicie

kontrole podstawowe

Generalnie kontrole lotu w kokpicie pierwotne są rozmieszczone w następujący sposób:

  • jarzmo sterowania (znany również jako kolumnie kontrolnej), środek kij lub boczne przywieraniu (oba także potocznie znane jako kontroli lub joystick ) reguluje samolotu rolkę i skoku przesuwając lotki (lub aktywowania skrzydła wypaczenia w niektórych bardzo projekty wcześnie samolotu) po włączeniu lub odchylone w lewo i prawo, i przenosi windy , kiedy przeniósł się do przodu lub do tyłu
  • pedały steru, lub wcześniej, pre-1919 „bar ster”, aby kontrolować odchylenia , które poruszają się steru ; lewa noga do przodu ruszy ster lewo na przykład.
  • przepustnicy steruje kontrolować prędkość obrotową silnika lub ciąg dla szybowców.

Do sterowania jarzma również różnią się znacznie między samolotów. Istnieje jarzma, gdy rolka jest kontrolowane przez obrót jarzma w prawo / lewo (jak kierownicy samochodu) i skoku jest sterowane przez pochylanie kolumnę sterującą w kierunku do siebie lub od siebie, ale w innych podziałka jest regulowana przez przesuwanie jarzma do i tablicy rozdzielczej (jak większość Cessnas, takie jak 152 i 172), a w niektórych rolki jest regulowana przez przesuwanie całego jarzmo na lewo i na prawo (jak Cessna 162). Centrum kije również różnią się między samolotów. Niektóre z nich są podłączone bezpośrednio do powierzchni sterowania za pomocą przewodów, inne (fly-by-wire samoloty) mają komputer w, między którymi steruje siłownikami elektrycznymi.

Blériot VIII w Issy-les-Moulineaux , pierwszy projekt flightworthy samolot mieć wstępną formę nowoczesnych kontroli lotu dla pilota

Nawet wtedy, gdy samolot wykorzystuje powierzchnie sterowania lotem wariant taki jak ruddervator V-tail , klapolotki lub sterolotek , aby uniknąć nieporozumień pilotażowy system kontroli lotu samolotu nadal będzie tak skonstruowany, że kij lub jarzmo kontroluje wysokość i rolkę konwencjonalnie, jak będzie pedały steru dla odchylenia. Podstawowy wzór dla współczesnych kontroli lotów był pionierem francuskiego rysunek lotnictwo Robert Esnault-Pelterie z kolega francuski lotnik Louis Blériot popularyzacji formatu sterowania Esnault-Pelterie jest początkowo na Louisa Blériot VIII jednopłatowiec w kwietniu 1908 roku, i standaryzacji formatu na lipiec 1909 Kanału -crossing Bleriot XI . Sterowania lotem dawna uczy się w taki sposób przez wiele dziesięcioleci, a spopularyzował w ab initio książek instruktażowych, takich jak praca 1944 Stick i steru .

W niektórych samolotach, powierzchnie kontrolne nie są zmieniane za pomocą podnośnika. W samolotów ultralekkich i motorowej lotnie, na przykład, nie ma mechanizmu w ogóle. Zamiast tego, pilot tylko chwyta powierzchni nośnych ręcznie (sztywną ramę, która unosi się od spodu) i przemieszcza się go.

kontrole wtórne

Oprócz podstawowych sterowania lotem na rolki, smoła i zbaczanie, często Przyciski sterujące dostępne otrzymując wysterowania drobniejsze nad locie lub zmniejszenia obciążenia. Najpowszechniej dostępne kontroli jest koło lub inne urządzenie do sterowania windy wykończenia , tak, że pilot nie musi utrzymywać stałą tyłu lub do przodu presji zorganizowania konkretnego skoku postawę (inne rodzaje wykończenia, na ster i lotki są powszechne na większy samolot, ale może również pojawić się na mniejsze). Wiele samolotów mają klapy , kontrolowane za pomocą przełącznika lub dźwigni mechanicznej lub w niektórych przypadkach są w pełni zautomatyzowane przez sterowane komputerowo, które zmieniają kształt skrzydła dla lepszej kontroli przy wolniejszych prędkościach stosowanych do startu i lądowania. Inne systemy sterowania lotem wtórne mogą być dostępne, w tym listew , spoilery , hamulce pneumatyczne i zmiennym przemiatania skrzydeł .

systemy sterowania lotem

Mechaniczny

De Havilland Tiger Moth windy i steru kable

Mechaniczne lub ręczne systemy kontroli lotu są najbardziej podstawową metodą kontrolowania statku powietrznego. Zostały one wykorzystane na początku samolotu i są obecnie stosowane w małych samolotów, gdzie siły aerodynamiczne nie są nadmierne. Bardzo wcześnie samolotu, takie jak Wright Flyer I , Blériot XI i Fokker Eindecker stosowany system skrzydła wypaczenia , gdzie nie konwencjonalnie zawiasach powierzchnie sterowe były używane na skrzydle, a czasem nawet do kontroli boiska na Wright Flyer I i oryginalnych wersjach od 1909 Taube , który miał tylko na zawiasach / obracania steru Oprócz kołysania kontroli wypaczenia mechanicznie. Ręczne sterowanie lotu wykorzystuje zbiór części mechaniczne, takie jak popychacze, kabli naprężających, krążki i przeciwwagi, a czasem łańcuchów, do transmisji sił działających w kabinie steruje bezpośrednio na powierzchniach kontrolnych. Ściągacze są często stosowane w celu dostosowania regulacji naprężenia kabla. Cessna Skyhawk jest typowym przykładem samolotu, który korzysta z tego typu systemu. Zamki podmuchów są często stosowane w zaparkowanego samolotu z układów mechanicznych do ochrony powierzchni sterowych i powiązania z uszkodzeniami wiatru. Niektóre samoloty mają gust zamki zamontowane jako część systemu sterowania.

Wzrost powierzchni kontroli wymaganych przez dużych samolotów lub większych obciążeń spowodowanych przez wysokich prędkościach w małych ołowiu samolotu do dużego wzrostu sił potrzebnych, aby przenieść je konsekwencji skomplikowane mechaniczne zazębiające ustalenia zostały opracowane, aby wydobyć maksimum korzyści mechanicznej w celu zmniejszenia siły wymagane od pilotów. Układ ten znajduje się na większej lub wyższej śrubowego statku powietrznego, takiego jak Fokkerze 50 .

Niektóre mechaniczne systemy sterowania lotem używać kart serwo , które zapewniają pomoc aerodynamiczny. Klapki siłowniki są małe powierzchnie zawiasowo na powierzchniach kontrolnych. Mechanizmy kontroli lotu przenieść te wypustki, siły aerodynamiczne z kolei ruch lub wspierać ruch powierzchni sterowania, zmniejszając ilość siły mechanicznej. Układ ten użyto na początku tłokowym samolotu transportowego i na początku strumieniowych transportu. Boeing 737 wykorzystuje system, w którym w mało prawdopodobnym przypadku całkowitej awarii systemu hydraulicznego, automatycznie i bez powraca do sterowanego za pośrednictwem siłownika zakładki.

Hydro-mechanicznych

Złożoność i waga mechanicznych systemów sterowania lotem znacznie wzrasta wraz z wielkością i osiągów samolotu. Hydraulicznie napędzane powierzchnie sterowe pomóc przezwyciężyć te ograniczenia. Z hydraulicznych systemów sterowania lotem, wielkość i wydajność samolotu są ograniczone przez ekonomię zamiast siły mięśniowej pilota. Początkowo systemy tylko częściowo pobudzały-użyto w którym pilot mógł nadal czuć niektórych obciążeń aerodynamicznych na powierzchniach kontrolnych (sprzężenie zwrotne).

Hydro-mechaniczny system sterowania lotem ma dwie części:

  • Układ mechaniczny , który łączy kokpit steruje z obwodów hydraulicznych. Podobnie jak w przypadku mechanicznego układu sterowania lotem, składa się z prętów, kabli, kół pasowych, a czasami łańcuchów.
  • Obwód hydrauliczny , który posiada hydrauliczne pompy, zbiorniki, filtry, rury, zawory i siłowniki. Elementy uruchamiające są napędzane przez ciśnienie hydrauliczna wytwarzana przez pompy w obiegu hydraulicznym. Siłowniki hydrauliczne do konwertowania ciśnienie ruchów powierzchni sterowych. W serwozawory elektrohydrauliczne kontrolować ruch siłowników.

Ruch pilota od kontroli powoduje, że układ mechaniczny, aby otworzyć zawór dopasowanie serwo w obwodzie hydraulicznym. Uprawnienia obwód hydrauliczny siłowników, które przemieszczają powierzchnie sterujące. W miarę przesuwania uruchamiającego, serwozawór jest zamknięty za pomocą mechanicznego sprzężenia wiązaniem - taki, który zatrzymuje przemieszczanie się powierzchni sterującej w żądanym położeniu.

Układ ten został znaleziony w starszych zaprojektowane transportów odrzutowych oraz w niektórych samolotach wysokiej wydajności. Przykłady obejmują Antonov An-225 i Lockheed SR-71 .

Sztuczne urządzenia feel

Z czysto mechanicznych układów sterowania lotem, aerodynamiczne siły na powierzchnie sterujące są przesyłane za pośrednictwem mechanizmów i odczuwane bezpośrednio przez pilota, umożliwiając dotykowe sprzężenie zwrotne prędkości rzeczywistej. Hydromechanicznego z systemów sterowania lotem, jednak ładunek na powierzchni nie mogą być odczuwalne i istnieje ryzyko przeciążenia samolotu przez nadmierny ruch powierzchni sterowej. Aby rozwiązać ten problem, sztuczne systemy czują, że mogą być użyte. Na przykład, dla kontroli z RAF jest avro Vulcan strumienia bombowca a RCAF jest Avro Canada CF-105 Strzałka naddźwiękowego przechwytujących (obu rozwiązaniach 1950 ery) wymagany force feedback został osiągnięty za pomocą urządzenia sprężynowego. Podparcia tego urządzenia przeniesiono proporcjonalnie do kwadratu prędkości powietrza (dla wind), uzyskując wzrost oporu przy większych prędkościach. Za sterami amerykańskiej Vought F-8 Crusader i LTV Corsair II A-7 samolotów bojowych, a „Bob-ciężar” został wykorzystany w osi skoku drążka sterującego dając siłowego sprzężenia zwrotnego, który był proporcjonalny do samolotu normalnego przyspieszania.

shaker kij

Drgania drążka to urządzenie (dostępne w niektórych samolotach hydraulicznym), która jest przymocowana do kolumny sterowania, który wstrząsa kolumnę sterującą, gdy statek powietrzny znajduje się na zwłokę. Również w niektórych samolotach niczym McDonnell Douglas DC-10 nie jest / był z powrotem w górę do źródła energii elektrycznej, że pilot może włączyć się ponownie aktywować shaker kij w przypadku przyłącze hydrauliczne na wytrząsarce kij jest stracone.

Power-by-wire

W większości obecnego systemu zasilanie jest dostarczane do siłowników sterujących przez wysokociśnieniowych systemów hydraulicznych. W systemach fly-by-wire, zawory sterujące tych systemów są aktywowane przez sygnały elektryczne. W systemach zasilania by-wire moc prowadzi do członów wykonawczych za pomocą kabli elektrycznych. Są lżejsze od rur hydraulicznych, łatwiejsze w instalacji i utrzymaniu i bardziej niezawodne. Elementy F-35 systemu sterowania lotem są power-by-wire. Siłowniki w takim układzie elektro-hydrostatyczne uruchamiającego (EHA) są hydrauliczne urządzenia samodzielne, małe zamkniętym obiegiem hydraulicznym. Ogólnym celem jest ku więcej- czy wszystkie elektryczne samolotu i wczesnym przykładem podejścia był Avro Vulcan . Poważne rozważono stosując podejście Airbus A380.

Fly-by-wire systemy sterowania

System fly-by-wire (FBW) zastępuje ręczną kontrolę lotu samolotu z interfejsem elektronicznym. Ruchy kontroli lotu są konwertowane na sygnały elektroniczne przesyłane przez przewody (stąd określenie fly-by-wire ) komputery i kontroli lotu określić jak poruszać się siłowniki na każdej powierzchni kontrolnej, aby zapewnić oczekiwaną odpowiedź. Polecenia z komputerów są również wejście bez wiedzy pilota do ustabilizowania samolotu i wykonywać inne zadania. Elektronika dla systemów sterowania lotem samolotów są częścią dziedziny zwanej awioniki .

Fly-by-optyki, znany również jako fly-by-light , jest dalszy rozwój przy użyciu kabli światłowodowych .

Badania

Istnieje kilka wysiłków badawczych i rozwojowych technologii zintegrować funkcje systemów sterowania lotem, takich jak lotki , windach , sterolotek , klap i klapolotki pod skrzydłami wykonać aerodynamiczny cel z zalet mniej: masa, kosztów, drag, bezwładności (na szybsze , silniejszą odpowiedź kontrolna), złożoność (mechanicznie prostsze, mniej części ruchomych lub na powierzchnie, mniej konserwacji), a przekrój radarowy do ukrycia . Mogą być one stosowane w wielu bezzałogowych statków powietrznych (UAV) i 6. generacji samolotów myśliwskich . Dwa obiecujące podejścia są elastyczne skrzydełka i płynami.

elastyczne skrzydełka

W elastycznych skrzydeł, dużo lub wszystkich z powierzchni skrzydła może zmieniać kształt w locie, aby odwrócić przepływ powietrza dużo jak ornitopter . Skrzydła zgodne adaptacyjne są wojskowych i wysiłek handlowy. X-53 Aktywny aeroelastyczne Skrzydło było US Air Force, NASA i Boeinga wysiłku.

Aktywny Flow Control

W aktywnej kontroli przepływu , siły w pojazdach występować za pośrednictwem regulacji krążenia, w których większe bardziej skomplikowane elementy mechaniczne są zastępowane przez mniejsze prostych układów płynowych (Szczeliny emitujące przepływ powietrza), w których większe siły w płynach jest odwracana przez mniejsze dysze lub strumienie płynu okresowo, aby zmienić kierunek pojazdów. W tym zastosowaniu, aktywne obiecuje kontroli przepływu prostota i dolna masa, koszty (maksymalnie o połowę mniej) i bezwładności oraz czas reakcji. Zostało to wykazane w Demon UAV , który przyleciał po raz pierwszy w Wielkiej Brytanii, we wrześniu 2010 roku.

Zobacz też

Referencje

Uwagi

Bibliografia

  • Spitzer, Cary R. awioniki Handbook , CRC Press , ISBN  0-8493-8348-X
  • Stengel, RF Toward Inteligentnej Kontroli Lotów , IEEE Trans. Systems, Man i Cybernetyki , Vol. 23, nr 6, listopad-grudzień 1993, str. 1699/17.
  • Taylor, John WR lore of Flight , Londyn Universal Books Ltd., 1990. ISBN  0-9509620-1-5 .
  • W Grotów (Richard organowe, Ron Page, Don Watson, Les Wilkinson). Avro Arrow: historia Avro Arrow from swojej ewolucji do jego wyginięcia , Erin, Ontario, Kanada: Boston Mills Prasa 1980 (wydanie poprawione 2004). ISBN  1-55046-047-1 .
  • Thom, Trevor. Powietrze Pilot Obsługi 4-Samolot-techniczne . 1988. Shrewsbury, Shropshire, Anglia. Airlife Publishing Ltd. ISBN  1-85310-017-X
  • USAF i NATO Zgłoś RTO-TR-015 AC / 323 / (HFM-015) / TP-1 (2001).

Linki zewnętrzne