УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ С ТАКТИЛЬНО-ИМПУЛЬСНОЙ СИГНАЛИЗАЦИЕЙ ДЛЯ КООРДИНАЦИИ УПРАВЛЯЮЩИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ЭКИПАЖА

Полезная модель относится к системам управления летательного аппарата, управляемого поочередно двумя летчиками с помощью рычагов управления, не связанных механически и может быть использована в системах дистанционного управления различными объектами, например, самолетами.
Обеспечение каждого из летчиков тактильно-импульсной сигнализацией о текущем перемещении рычага управления другим летчиком, размещаемой на рычагах управления, позволяет обеспечить мгновенную реакцию летчика на вмешательство для координации управляющих взаимодействий экипажа, что повышает точность управления и безопасность эксплуатации самолета. Тактильно-импульсная сигнализация частотой импульсов сигналов своевременно информирует управляющего летчика о приближении к предельным режимам полета, а также о направлении требуемого отклонения ручки в канале управления, и о вмешательстве другого летчика.
Известен способ управления динамическими объектами с обеспечением взаимосвязи двух рычагов управления, заключающийся в том, что передают воздействие от одного рычага к другому и наоборот с помощью соединяющей их механической проводки (Моргунов Н.Н. Самолет ЛИ-2, М.: Транспорт, 1968, с.54). Недостатками этого способа являются ухудшение динамических характеристик передачи управляющих воздействий операторов из-за инерционности, трения, люфтов и упругости конструкции механической проводки, особенно в случае большого расстояния между рычагами управления, громоздкость, конструктивная сложность, сложность взаимодействия операторов при использовании малогабаритных рычагов управления с относительно малыми загрузочными усилиями по сравнению с максимальными физическими возможностями летчика.
Известна дистанционная система управления, в которой механическая проводка отсутствует и нет необходимости прикладывать значительные усилия для ее перемещения, в связи, с чем переходят на малогабаритные механически не связанные рычаги управления на самолете фирмы Эрбас Индастри А-320 (Техническая информация ОНТИ ЦАГИ, №9, 1986 г., с10-12). Проблема обеспечения взаимосвязи двух рычагов управления в таких системах весьма актуальна.
Известны способ и устройство дистанционного управления динамическими объектами с помощью двух рычагов управления от операторов, в которых в зависимости от величины разности сигналов управляющих воздействий рычагов управления выдвигают расположенные в рукоятках рычагов элементы-раздражители так, чтобы направление и величина их выдвижения для каждого рычага управления сообщали оператору, в каком направлении и какой величины требуется дополнительное воздействие на рычаг управления для приведения его в положение, идентичное положению рычага управления другого оператора. Устройство содержит датчики сигналов управляющих воздействий, сумматоры, блок формирования сигнала тактильной взаимосвязи, следящие приводы, элементы раздражители рычагов управления, см. пат. RU 2025411, 92 г.
При этом с помощью устройства решают задачу отслеживания пилотом своим рычагом управления положения рычага управления другого оператора для минимизации рассогласования управляющих воздействий между пилотами высокой квалификации; однако, вероятность безопасного полета при пилотировании ЛА двумя летчиками одновременно в стрессовой ситуации снижается, ухудшается возможность вмешательства инструктора в управление для исправления отклонений второго пилота, например, на посадке. Возможностивмешательства командира сокращаются на критических режимах полета при ошибках в управлении второго пилота, связанное с запаздыванием реакции ЛА на отклонение ручки приводит, например, к раскачке на посадке.
Техническим решением полезной модели является расширение функциональных возможностей системы управления и повышение безопасности полета, путем размещения на рычагах в каждый канал двух блоков тактильно-импульсной сигнализации (ТИС), выполненной активной, мгновенно воспринимающих момент вмешательства второго летчика и сигнализирующих о направленности отклонений рычага, о канале управления.
Для достижения указанной цели в устройстве дистанционного управления летательным аппаратом с тактильно-импульсной сигнализацией для координации управляющих взаимодействий экипажа, содержащем два рычага с боковыми ручками управления (БРУ), не имеющими между собой и исполнительными органами механической связи, установленный в каждом канале управления на каждом рычаге датчик текущего значения контролируемого параметра режима движения, тактильно-импульсную сигнализацию (ТИС), блок формирования сигналов тактильной взаимосвязи (БФСТВ), связанный первым и вторым входами, соответственно, с первыми выходами датчиков сигнала управляющего воздействия левой и правой БРУ, блок формирования общего управляющего сигнала (БФС), связанный входами со вторыми выходами датчиков сигналов управляющих воздействий от двух БРУ, и выходом, подключенным к входу управляющей системы приведения в действие поверхностей управления ЛА, в каждый канал первой и второй БРУ введено по два блока ТИС, содержащими толкатели, расположенные в противоположных сторонах от нейтрального положения основания БРУ по ходу рычага под БРУ.
Толкатели кинематически связаны с электромагнитными соленоидами, выполнены с возможностью создания тактильно-импульсных воздействий на одну из четырех сторон основания ручки БРУ. Каждый вход двух блоков ТИС второго рычага через усилители подключен, соответственно, к первому и второму выходам БФСТВ для передачи сигнализации в одну из четырех сторон ТИС второго рычага о канале управления и о направленности отклонения первого рычага. К третьему, четвертому выходам БФСТВ подключены входы двух блоков сигнализации ТИС первого рычага через усилители для передачи сигнализации в одну из ТИС первого рычага о требуемом канале управления и направленности перемещения первого рычага.
Кроме того на каждой БРУ установлен переключатель, взаимосвязанный с выключателем ТИС на второй БРУ.
Более того, для усиления тактильно-импульсных воздействий, путем увеличения угловых отклонений БРУ в процессе управления в каналах тангажа и крена, датчики под БРУ установлены над фланцем с упругим элементом, выполненным в виде пакета, состоящего из разделенных прокладками - пластинами, соединенными между собой спиральными упругими перемычкам (пружинами), а для ориентации прикладываемых усилий на БРУ, плавного управления БРУ по каналам тангажа и крена ее основание жестко соединено с плоскостью верхней части их роликовых опор, установленных жестко под прямым углом к продольной оси самолета, а нижняя часть подпружиненных роликовых опор, установленных под углом 10° вдоль продольной оси самолета, соединена с установочной пластиной рычага БРУ и ТИС.
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство дистанционного управления летательным аппаратом с тактильно-импульсной силовой сигнализацией для четкой координации управляющих взаимодействий экипажа содержит два рычага с боковыми ручками управления (БРУ) 1 и 2, не имеющими между собой и исполнительными органами механической связи, установленный в каждом канале управления на каждом рычаге датчик текущего значения контролируемого параметра режима движения 4, 5, тактильно-импульсной сигнализацией (ТИС)3, блок формирования сигналов тактильной взаимосвязи (БФСТВ)6, связанный первым и вторым входами, соответственно, с первыми управляющими выходами датчиков сигнала управляющего воздействия 4, 5 левой БРУ и правой БРУ 1, 2, блок формирования общего управляющего сигнала (БФС) 7 с входами, соединенными со вторыми выходами датчиков сигналов управляющих воздействий от двух БРУ, и выходом, подключенным к входу управляющей системы приведения в действие поверхностей управления ЛА 8. В каждый канал первой и второй БРУ 1, 2 введено по два блока тактильно-импульсной сигнализации (ТИС)3, содержащих связанные с соленоидами электромагнитные толкатели 9, установленные в противоположных сторонах от нейтрального положения основания БРУ по ходу рычага в месте охвата рукой оператора под БРУ, выполненные с возможностью создания тактильно-импульсных воздействий на одну из четырех сторон ручки БРУ. Каждый вход двух блоков ТИС 3 второго рычага через усилители 10 подключен, соответственно, к первому, второму выходам БФСТВ 6. К третьему, четвертому выходам БФСТВ 6 подключены входы двух блоков сигнализации ТИС первого рычага через усилители для передачи сигнала в одну из ТИС первого рычага о требуемом канале управления и направленности отклонения первого рычага. На каждой БРУ установлены переключатели, взаимосвязанные с выключателями ТИС на второй БРУ. Датчики 4, 5 под БРУ установлены на фланец с упругим элементом, выполненным в виде пакета 12, состоящего из разделенных прокладками-пластинами, соединенными между собой спиральными упругими перемычкам (пружинами) 11, а для ориентации прикладываемых усилий на БРУ, плавного управления БРУ по каналам тангажа и крена ее основание жестко соединено с плоскостью верхней части роликовых опор 13, а нижняя часть роликовых опор 14 жестко соединена с установочной пластиной рычага 15 БРУ 1, 2 и ТИС 3.
Устройство работает следующим образом.
Летчики поочередно управляют ЛА с помощью рычагов 1 или 2, при этом сигналы датчиков текущего значения контролируемого параметра режима движения поступают на соответствующие входы блока формирования общего управляющего воздействия (БФС) 7, сигнал с выхода которого поступает на вход управляющей системы приведения в действие поверхностей управления 8. Одновременно сигналы датчиков поступают также на входы блока БФСТВ 6 в каждом канале. Поданные сигналы на вход блока 6, преобразуют в тактильно-импульсное воздействия на БРУ 1, 2. С первого, второго выходов БФСТВ 6 передается сигнал в одну из ТИС 3 второго рычага о направленности отклонений ручки и о канале управления на первом рычаге, а из третьего и четвертого выходов БФСТВ 6 передают сигнал в одну из двух(ТИС)3 первого рычага через усилители о требуемом канале управления и направленности отклонения первого рычага. При этом сигналы поступают на вход соленоида, электромагнитные толкатели которого тактильно-импульсно воздействуют на одну из четырех сторон ручки БРУ в момент вмешательства летчика и сигнализируют о требуемых направленности отклонений ручки и о канале управления.
Таким образом, при отклонении первым летчиком (БРУ)1 одна из (ТИС)3 первого летчика сигнализирует о направленности отклонения рычага и о канале на один из блоков второй БРУ второму летчику, в случае ошибки второй летчик сигнализируют первому летчику о необходимой направленности отклонения рукоятки и о канале управления с помощью (ТИС)3. Кроме этого на правой БРУ установлен выключатель источника питания. Управляющая система приведения в действие поверхностей управления выполнена с автоматической системой управления.
Для усиления тактильно-импульсных воздействий, увеличения угловых перемещений при отклонении (перемещении) БРУ в процессе управления в каналах крена и тангажа, между основанием каждой БРУ и ТИС установлен упругий элемент, выполненный в виде пакета 12, состоящего из разделенных прокладками-пластинами, соединенных между собой спиральными упругими перемычками (пружинами) 11. Жесткое соединение основания БРУ с плоскостью верхней части роликовых опор 13, а нижней части роликовых опор 14 с установочной пластиной 15 рычага БРУ 1, 2 и ТИС 3, позволит управлять по величине усилий, прикладываемых к БРУ в каналах тангажа, крена.
Предлагаемое устройство позволяет исключить механическую проводку между рычагами управления, например, штурвалы с колонками, механическую проводку, тем самым практически исключить влияние люфтов, значительно уменьшить вес системы управления, а также трение в проводке.
Предлагаемое устройство позволит повысить своевременность предупреждение летного состава о приближении ЛА к предельно допустимым ограничениям по углу атаки, перегрузкам, крену, а также в случае возникновения у летчиков иллюзорного состояния. С помощью предлагаемого устройства, см. фиг.1, обеспечивают взаимодействие между двумя летчиками в случае, когда о действиях в управлении одного летчика, другой летчик держа руку на своей рукоятке, может практически мгновенно по тактильно-импульсным воздействиям на рукоятке узнать о требуемых направлениях отклонения ручки, о канале управления от второго летчика, в любой момент времени, то есть направленность импульсов позволяет как бы заменить жесткую связь в обычных рычагах управления, например, штурвалах. Командир по направленности импульсов воздействия на второй рычаг определяет неправильность (ошибку) действий первого летчика, он может мгновенно вмешаться в управление и исправить положение, пилот по тактильно-импульсным воздействиям на своей ручке поймет о подключении в управление командира. В отличии от прототипа, тактильно-импульсная сигнализация выполнена активной, поступление сигнала от нее начинает сопровождаться импульсными отклонениями рулевых поверхностей в заданную сторону без участия первого летчика.