Система контролю швидкості розбігу літака

Реферат: Система контролю швидкості розбігу літака належить до авіаційної техніки, системи контролю параметрів руху літаків при злеті. Система містить джерело інформації про швидкість літака, програмний блок і логічний пристрій, при цьому джерело інформації про швидкість літака містить постійний магніт, розташований безпосередньо на колесі шасі літака, та котушку, намотану на сердечнику з зазором і розташовану на штанзі шасі того ж колеса, а також містить функціональну схему пристрою обробки інформації, яка складається з формувача, логічного елемента І, подільника частоти, лічильника, обчислювача, тригера через перемикач, блока оператора, таймера, регістра, схеми затримки сигналу, генератора високої частоти та програмного блока. Технічний результат: підвищення точності контролю швидкості розбігу літака на етапі його злету і, відповідно, підвищення безпеки. UA 116160 C2 (12) UA 116160 C2 UA 116160 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до систем керування літаками і може бути використаний в авіаційній техніці при розробці систем контролю параметрів руху літаків при злеті. Відома система контролю швидкості розбігу літака із заданою програмою її зміни як функції часу або пройденої відстані [див. Рогожин В.О., Синеглазов В.М., Філяшкін М.К. Пілотажнонавігаційні комплекси повітряних суден: підручник [Текст]. К.: Книжкове видавництво НАУ, 2005. - 316 с.; стор. 141, рис. 6.5], яка вибрана як прототип, у своєму складі містить джерело інформації про швидкість літака, вихід якого з'єднаний з входом інтегратора, вихід якого з'єднаний з першим входом програмного блока, другий вхід якого з'єднаний з джерелом інформації про розрахункове значення прискорення, вихід якого з'єднаний з джерелом інформації про швидкість літака, вихід якого з'єднаний з входом логічного пристрою. Недоліком цієї системи є відносно низька точність контролю швидкості розбігу літака і, як наслідок, неточність видачі команди про припинення злету, що загалом знижує безпеку такого режиму. Задачею винаходу є підвищення точності контролю швидкості розбігу літака на етапі його злету і, відповідно, підвищення безпеки. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в системі контролю швидкості розбігу літака, яка містить у своєму складі джерело інформації про швидкість літака, програмний блок і логічний пристрій, згідно з винаходом, джерело інформації про швидкість літака містить постійний магніт, розташований безпосередньо на колесі шасі літака, та котушку, намотану на сердечнику з зазором і розташовану на штанзі шасі того ж колеса, вихід якої послідовно з'єднаний з формувачем, першим входом логічного елемента І, подільником частоти і лічильником, вихід якого з'єднаний з першим входом обчислювача, вихід формувача додатково з'єднаний з входом тригера через перемикач, який з'єднаний з блоком оператора, вихід тригера з'єднаний з першим входом таймера та другим входом логічного елемента І, вихід подільника частоти додатково з'єднаний з першим входом регістра та входом схеми затримки сигналу, вихід якої з'єднаний з другим входом таймера, вихід генератора високої частоти з'єднаний з третім входом таймера, вихід таймера з'єднаний з другим входом регістра, вихід регістра з'єднаний з другим входом обчислювача, блок оператора з'єднаний з входом програмного блока, вихід якого з'єднаний з третім входом обчислювача, вихід обчислювача з'єднаний з входом логічного пристрою, вихід якого з'єднаний з інформаційним виходом системи. Таким чином, поставлена задача вирішується завдяки специфічній схемі конструктивного рішення Джерела інформації: про швидкість літака при його русі по злітно-посадковій смузі (ЗПС) на етапі розбігу, та додаткових елементів обчислення поточної швидкості, пройденого шляху та прискорення. На фіг. 1 зображено розташування конструктивних елементів Джерела інформації: про швидкість літака; на фіг. 2 зображена функціональна схема пристрою обробки інформації; на фіг. 3 зображено осцилограми основних сигналів системи в процесі перетворення інформації, на фіг. 4 представлено графік зміни швидкості літака при розбігу від точки 0 до точки k. Конструктивно джерело інформації про швидкість літака складається з постійного магніту 2, розташованого безпосередньо на ободі колеса 1, котушки 4, розташованої на штанзі шасі 19, що несе колесо 1. Котушка намотана на сердечнику 3, що має зазор. До складу функціональної схеми пристрою обробки інформації входять котушка 4, формувач 5, логічний елемент І 6, подільник частоти 7, лічильник 8, схема затримки сигналу 9, генератор високої частоти 10, тригер 11, таймер 12, регістр 13, обчислювач 14, логічний пристрій 15, програмний блок 16, блок оператора 17, інформаційний вихід 18, перемикач 20. Сигнали з виходів формувача 5, подільника частоти 7 і таймера 12 на фіг. 3 позначені U5, U7, U12 відповідно. Вихід котушки 4 з'єднаний з входом формувача 5. Вихід формувача 5 з'єднаний з першим входом логічного елемента І 6, та через перемикач 20 з'єднаний з входом тригера 11. Вихід тригера 11 з'єднаний з другим входом логічного елемента І 6 та першим входом таймера 12. Вихід логічного елемента І 6 з'єднаний з входом подільника частоти 7. Вихід подільника частоти 7 з'єднаний з входом лічильника 8, вихід якого з'єднаний з першим входом обчислювача 14. Вихід подільника частоти 7 також з'єднаний з першим входом регістра 13 та входом схеми затримки сигналу 9, вихід якої з'єднаний з другим входом таймера 12. Вихід генератора високої частоти 10 з'єднаний з третім входом таймера 12. Вихід таймера 12 з'єднаний з другим входом регістра 13. Вихід регістра 13 з'єднаний з другим входом обчислювача 14. Блок оператора 17 з'єднаний з входом програмного блока 16, вихід якого з'єднаний з третім входом обчислювача 1 UA 116160 C2 5 14, вихід обчислювача 14 з'єднаний з входом логічного пристрою 15, вихід якого з'єднаний з інформаційним виходом системи 18. Оператор 17 має механічний зв'язок з перемикачем 20. Принцип дії системи контролю швидкості розбігу літака полягає у наступному. Спочатку розглянемо критерії, яких необхідно дотримуватись для безпечного виконання етапу розбігу літака при його злеті. При використанні алгоритмів порівняння поточного повздовжнього прискорення з розрахунковим середнім значенням прискорення останнє обчислюється за формулою a X розр   g 1 2   (  f )  2 ka  , (1) g - прискорення вільного падіння; P  G - відносна тягооснащеність літака ( P - сумарна тяга двигунів літака, G - сила ваги де 10 літака); ka  Ya X a - аеродинамічна якість при злітній конфігурації ( Ya - аеродинамічна підйомна сила, X a - сила лобового опору); f - коефіцієнт тертя коліс об поверхню ЗПС. 15 Необхідні початкові дані ( f , k a , P, G ) встановлюються відповідно конкретним умовам злету для конкретно взятого літака і характеристик ЗПС. Команда припинення злету може бути сформована за умови a X  a X розр , (2) a X розр заноситься до логічного блока 15 (див. фіг. 2). Оскільки при розбігу літака прискорення a X відносно швидко змінюється, то можна де значення 20 використати його середнє значення a X ср  де 25 2 Vш 2 L , (3) a X ср - середнє прискорення, Vш - шляхова швидкість, L - пройдений шлях. При цьому необхідне або задане значення середнього прискорення може бути визначене за критичними параметрами розбігу a X зад  30 LКР і VКР ,: 2 VКР 2 LКР , (4) де VКР - максимально допустима швидкість літака, обумовлена, наприклад, максимально допустимими обертами двигуна та його аеродинамічними характеристиками, LКР - максимально допустима довжина ЗПС. Таким чином, як видно з формул (2)-(4), команда "Припинити зліт" може бути сформована за умов: 2 2 Vш VКР  a X  a X зад , або LКР L . (5) 35 Виходячи з критеріїв (5), розглянемо принцип формування інформації про параметри L і Vш за допомогою запропонованої функціональної схеми системи, показаної на фіг. 2. 2 a X ср , UA 116160 C2 5 10 Перед початком розбігу літака по ЗПС оператор заносить необхідні дані щодо параметрів літака та ЗПС до програмного блока 16 та замикає перемикач 20. При русі літака по ЗПС колесо 1 з постійним магнітом 2 починає обертатися навколо своєї осі. Коли постійний магніт 2 перекриває зазор магнітопроводу 3, на виході котушки 4 формується імпульс. Цей імпульс надходить на вхід формувача 5, на виході якого формується прямокутний імпульс U5 (фіг. 3). Кожен такий імпульс формується з кожним обертом колеса 1. Перший імпульс від формувача 5 встановлює тригер 11 в "1", і вихідний сигнал тригера надходить на другий вхід логічного елемента І 6 та дозволяє проходження всіх імпульсів від формувача 5 на подільник частоти 7. Також вихідний сигнал тригера 11 надходить на перший вхід таймера 12 і дозволяє його роботу, тобто підрахунок імпульсів від генератора високої частоти 10 (ГВЧ). Якщо радіус колеса, на якому встановлений постійний магніт 2, дорівнює R, то за один оберт колесо проходить відстань l К  2R . (6) 15 20 Розіб'ємо злітно-посадкову смугу на m однакових відрізків. Це обумовлено тим, що програма набору швидкості (прискорення) літаком на кожному відрізку неоднакова (див. фіг. 4). На фіг. 4 введені такі позначення: 1 - злітно-посадкова смуга; 2 - напрям руху при розбігу літака; Vi , i  1, m - приріст швидкості на відповідному відрізку. Якщо позначити довжину відрізка як d, то на виході формувача 5 будемо мати наступну кількість імпульсів напруги U5 (див. фіг. 3) при проходженні літаком кожного відрізка: N d l К , (7) а довжина пройденого відрізка ЗПС може бути виражена як d  N  l К . (8) 25 30 35 Подільник частоти 7 має коефіцієнт ділення N, тобто кожний вихідний імпульс подільника відповідає проходженню колесом літака відрізка ЗПС довжиною d. Вихідні імпульси подільника частоти 7 підраховуються лічильником 8, на виході якого формується значення N8 кількості пройдених відрізків ЗПС. Вихідний сигнал U7 подільника частоти 7 використовується також для керування таймером 12 з метою виміру часу проходження кожного з k інтервалів ЗПС. Сигнал U7 подається на регістр 13 і зумовлює фіксацію поточного числового значення, сформованого в таймері 12. Також вихідний імпульс подільника 7 через схему затримки 9 подається на третій вхід таймера 12 для його обнуління (величина затримки має складати 1-2 періоди імпульсів ГВЧ 10). В результаті функціонування таймера 12 із регістром 13 на виході регістра формується значення n i кількості імпульсів від ГВЧ за час пробігу і-го відрізка ЗПС (див. осцилограму n i на фіг. 3). Час пробігу і-го відрізка може бути розрахований як Ti  ni   , (9) де  - період слідування імпульсів ГВЧ 10. Значення швидкості літака на i-му відрізку можна розрахувати як d N  lК N  C Ti ni   ni , (10) l C К Vi ,  40  - постійна величина. де Обчислення прискорення на кожному відрізку ЗПС можна виконувати за формулою ai  Vi 1  Vi , V  Ti Ti . (11) Розрахунок середнього значення прискорення здійснюється наступним чином: 3 UA 116160 C2 k a ср   (V i 0 i 1 k T i 1 5 10  Vi ) i . (12) Інформація про величину пройденого шляху літаком по ЗПС розраховується в обчислювачі за значенням числа М, отриманим з лічильника 8, що фактично відповідає кількості пройдених відрізків, величина яких завідомо відома. Таким чином, на виході обчислювача формується інформація як про швидкість літака на окремих відрізках ЗПС, так і про його прискорення і пройдену відстань від початку розбігу. Далі ця інформація передається в логічний блок, де перевіряється виконання сукупності умов (5) з підвищеною точністю за рахунок цифрової обробки інформації. Таким чином, поставлена задача підвищення точності контролю усіх параметрів розбігу літака на етапі його злету повністю вирішується, що є необхідною умовою для підвищення безпеки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 Система контролю швидкості розбігу літака, що містить у своєму складі джерело інформації про швидкість літака, програмний блок і логічний пристрій, яка відрізняється тим, що джерело інформації про швидкість літака містить постійний магніт, розташований безпосередньо на колесі шасі літака, та котушку, намотану на сердечнику з зазором і розташовану на штанзі шасі того ж колеса, вихід якої послідовно з'єднаний з формувачем, першим входом логічної схеми І, подільником частоти і лічильником, вихід якого з'єднаний з першим входом обчислювача, вихід формувача додатково з'єднаний з входом тригера через перемикач, який з'єднаний з блоком оператора, вихід тригера з'єднаний з першим входом таймера та другим входом логічного елемента І, вихід подільника частоти додатково з'єднаний з першим входом регістра та входом схеми затримки сигналу, вихід якої з'єднаний з другим входом таймера, вихід генератора високої частоти з'єднаний з третім входом таймера, вихід таймера з'єднаний з другим входом регістра, вихід регістра з'єднаний з другим входом обчислювача, блок оператора з'єднаний з входом програмного блока, вихід якого з'єднаний з третім входом обчислювача, вихід обчислювача з'єднаний з входом логічного пристрою, вихід якого з'єднаний з інформаційним виходом системи. 4 UA 116160 C2 5 UA 116160 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6