Состав пилотажно-навигационного оборудования
Пилотажно-навигационный комплекс (ПНК)
Понятие пилотажно-навигационные комплексы (ПНК) появилось с внедрением вычислительной техники на борту ЛА как аналоговой, так и цифровой.
Под пилотажно-навигационным комплексом ПНК понимают:
• совокупность бортовых функционально объединенных информационных средств (датчиков), вычислительно-программных, систем автоматического управления, систем индикации и сигнализации, предназначенных для решения задач самолетовождения и обеспечения работы других бортовых систем ЛА.
• Пилотажно-навигационные комплексы по сложности и многофункциональности относятся к категории больших информационно-управляющих систем.
Общее назначение ПНК:
• обеспечение самолетовождения на всех этапах полетов в простых и сложных метеорологических условиях, в любое время года и суток, при полете над морем и сушей;
• решение задач пилотирования, навигации и посадки;
• определение и выдача пилотажно-навигационной информации на индикацию и соответствующим потребителям для решения специальных задач полета.
Непосредственное управление самолетом осуществляется бортовым комплексом, который приняв навигационную информацию, формирует на ее основе командные пилотажные сигналы по крену, тангажу и воздушной скорости и реализует их через автопилот или командно-пилотажные (директорные) приборы.
Этапы развития вычислительных комплексов (ВК) ЛА
|
|
|
За последние 50 лет сменилось три поколения комплексов бортового оборудования. Для пассажирских самолетов независимый прицип построения ВК ЛА уходит в прошлое. Ему на смену пришел федеративный принцип построения ВК ЛА, который в настоящее время находится в эксплуатации и серийном производстве. Интегрированный принцип построения ВК ЛА – это перспективный принцип построенич ВК ЛА, кторорый постепенно вытесняет федеративный.
Первое поколение комплексов состояло из независимых систем, каждая из которых содержала свои собственные датчики, вычислители, индикаторы и пульты управления. Связи систем друг с другом были минимальны и представляли собой радиальные соединения источник-приемник. Измеренные параметры поступают на преобразователи и затем на шкальный прибор. Аппаратура характеризовалась наличием разнородных вычислительных устройств и различных систем. Первые вычислительные устройства этих систем были аналоговыми.
Примерная схема баровысотомера и акселерометра.
 |  | ||
1965—1975 – ПНО характеризуется совершенствованием аналоговых электронных и электромеханических вычислительных устройств за счет использования полупроводниковых приборов.
|
|
|
В этот период произошел переход от использования отдельных датчиков к измерительно-вычислительным системам и комплексам. В качестве навигационных измерительных систем начали использоваться платформенные инерциальные навигационные системы (ИНС) и инерциальные курсовертикали (ИKB).
1975-1985 – ПНО характеризуется расширением числа реализуемых функций, а также номенклатуры источников пилотажной и навигационной информации.
В бортовой аппаратуре началось применение цифровых вычислителей на основе микросхем и интегральных схем, масса ПНО уменьшилась в несколько раз, повысилась надежность работы, существенно возросла точность определения координат места самолетов, расширился диапазон метеорологических условий, при которых обеспечиваются безопасные полеты.
В этих системах предусматривалась автоматическая коррекция счисленных координат по данным радиотехнических систем ближней навигации. Средства управления полетом обеспечивали автоматическое самолетовождение по запрограммированным маршрутам, автоматический и директорный заход на посадку, автоматическое управление при уходе на второй круг и некоторые другие новые функции.
|
|
|
К первому поколению ПНО следует отнести комплексы Ил-62, Ту-154 и др.
Второе поколение имело федеративную архитектуру с использованием разными системами общих информационных ресурсов. Информация датчиков одной системы становится доступной для всех остальных, и надобность в самостоятельном сборе информации отпадает. Информационные ресурсы объединены едиными каналами связи. В феедеративной архитектуре появились специализированные БЦВМ, чьей задачей является только обработка информации.
За счет объединения ресурсов комплексы второго поколения обеспечили значительный выигрыш в массе, габаритах и надежности. Объединение приборов в единые информационные системы позволило значительно улучшить интерфейс пилот-ЛА, информация отображается на экранах от всех систем и оборудования ЛА.
1985-1995 - ПНО базируется на широком использовании цифровых вычислительных машин и созданных на их базе многомашинных вычислительных систем. В основу авионики положена структурная организация ПНО на базе вычислительных систем: самолетовождения (ВСС), управления полетом (ВСУП), управления тягой (ВСУТ), автоматизированной системы повышения устойчивости и управляемости и других.
|
|
|
Ко второму поколению ПНО следует отнести комплексы Ил-96, Ту-204 и др.
Состав пилотажно-навигационного оборудования
В качестве средств отображения пилотажно-навигационной информации используются системы электронной индикации (СЭИ) на основе сначала цветные электронных лучевых трубок и затем ЖК-панелей.
Вычислительная система самолетовождения (ВСС) обеспечивает самолетовождение по оптимальным траекториям на всех фазах полета в соответствии с заложенным планом полета. ВСС хранит навигационную базу данных и базу характеристик ЛА. Введенный план полета и навигационные данные пролетаемого участка местности (радиомаяки, точки обязательного донесения, аэродромы и т.д.) ВСС передает в систему индикации для построения изображения схематической радионавигационной карты. ВСС вычисляет текущие параметры полета.
Вычислительная система управления полетом (ВСУП) выполняет основные автопилотные функции и управляет автоматической посадкой самолета. Выходные управляющие сигналы ВСУП поступают на руль высоты, элероны и руль направления. Для управления используются сигналы обратной связи о положении как сервоприводов, так и самих управляющих поверхностей.
Вычислительная система управления тягой (ВСУТ) вычисляет предельную тягу, возможную для данного режима полета, и осуществляет автоматическое управление тягой двигателей по вычисленной предельной тяге или в ответ на команды других систем автоматического управления.
Система электронной индикации (СЭИ) – предназначена для приема, преобразования и отображения на экранах многофункциональных индикаторов пилотажно-навигационной информации, информации о работе силовой установки и самолётных систем.
Комплексный пульт радиотехнических средств (КПРТС) – предназначен для управления в ручном и автоматическом режимах радиотехническими средствами, радионавигационными системами ближней навигации.
Третье поколение (современное) бортовых комплексов представляет собой интегрированный структуру построения вычислительного комплекса ЛА. Новое поколение отличается гораздо более высокой степенью интеграции и обобщения ресурсов. Внедрение их на борт началось в 1990-х годах.
Идея заключается в том, чтобы не разбивать комплекс на ряд автономных систем, а построить его на основе единой вычислительной платформы, в которой функции систем комплекса выполняют программные приложения.
Аппаратура вычислительной платформы представляет собой интегрированную модульную авионику (ИМА), которая состоит из набора аппаратных функциональных вычислительных модулей малых размеров. Каждый модуль приспособлен для выполнения определенных вычислительных функций – вычисления, хранения данных, интерфейса приёма и передачи и др. Аппаратный модуль может быть размещен в любом месте ЛА и за счет быстродействующей сети передачи данных он связан с другими модулями так же тесно, как если бы они находились в одном электронном блоке.
Прикладное ПО не зависит от типов применяемых процессоров, их взаимодействие строится через промежуточные стандартные интерфейсы. Это позволяет совершенствовать аппаратную среду без необходимости переделывать ПО.
Авиационные комплексы структуры ИМА имеют существенные преимущества перед федеративными. Использование общих ресурсов позволяет уменьшить массогабаритные характеристики ПНО, применение однотипных модулей позволяет уменьшить стоимость оборудования и облегчает техническое обслуживание.
Комплекс ИМА функционирует как локальная сеть высокопроизводительных компьютеров. Все данные, формируемые какой-либо функцией в составе комплекса, глобально доступны для любой другой функции. Открытая модульная архитектура позволяет включать новые задачи и модернизировать, не затрагивая уже работающие функции, а также применить сертификацию только переменной части аппаратуры или ПО.
Открытые системы (ОС) или системы с открытой архитектурой, появились в авиации с целью продлить срок жизни бортовых систем и уменьшить затраты на их сопровождение в эксплуатации.
Использование стандартных интерфейсов между частями системы позволяет в максимально степени изолировать части системы, сделать их независимыми. Тогда их можно независимо заменять: при замене одной части не будет затронута другая, она даже не «почувствует», что замененная часть изменилась.
Приборное оборудование пассажирского самолета Airbus A-380 выполнено по концепции ИМА (масса электронного оборудования в эквиваленте снижена на 40% при сохранении числа решаемых задач). БРЭО пассажирского самолета Boeing-787 «Dreamliner» также разработано в классе структур ИМА.
В структуре ИМА создано оборудование российских самолетов Сухой Суперджет и МС-21.
   |
Независимый принцип построения ВК
 |
Федеративный принцип построения ВК
 |
Интегрированный принцип построения ВК
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 85; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!