К вопросу о построении имитационной модели пилотажных приборов

Гущина А.А., Лапшин Э.В., Трусов В.А. К ВОПРОСУ О ПОСТРОЕНИИ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПИЛОТАЖНЫХ ПРИБОРОВ

Использование цифровых вычислительных машин в качестве базового вычислителя тренажера позволяет более полно, чем на аналоговых вычислителях, реализовать математическую модель работы пилотажных приборов. В прежней конструкции тренажера для моделирования пилотажных приборов использовались соответствующие параметры имитатора динамики полёта (ИДП). Методические и аэродинамические ошибки пилотажных приборов, а также отказы приемников воздушного давления учитываются в модели путем имитации соответствующих погрешностей указанных приборов и суммирования данных погрешностей с истинными значениями параметров, поступающих из ИДП [1], [2]. Для преобразования результирующей информации

в показания имитаторов приборов использовались встроенные в приборы электромеханические следящие системы. Недостаток примененной (указанной) математической модели - сложность и недостаточная (ограниченная) полнота моделирования работы пилотажных приборов при имитации отказов бортовой системы полного и статического давления, а также невозможность использования выходных параметров для работы реальных бортовых систем, т.к. они работают от сигналов статического и динамического давления, но не от конечных значений высоты и скорости полета.

В предлагаемом варианте используется математическая модель работы пилотажных приборов, в основу которой положен имитатор высотно-скоростных параметров (ВСП), структурная схема которого приведена на рисунке 1. В указанном имитаторе моделируются значения полного и статического давления, используемые всеми приемниками воздушного давления на борту ЛА, и по этим данным вычисляются скорость и высота имитируемого полета.

Имитатор ВСП для своей работы использует информацию из: составляющих воздушной скорости Ух и

вертикальной скорости УуЯ (из ИДП) ; статического давления РсТ и скорости звука а (из имитатора "Атмосфера"); признаков технологического П Т С 1 , разгерметизации П Р С 1 , закупорки магистрали ПЗС 1

1-го канала статического давления и признаков технологический ПТД ^ , разгерметизации П Р Д ^ , за-

купорки магистрали П З Д ^ j-го канала полного давления (от РМИ) ; давления кабинного Ркаб, вертикальной скорости кабинной Ууд. каб, высоты кабинной Нкаб, положения кранов статического и полного давления Кр С 1 , Кр Д ^ (от имитатора кабинного оборудования);

Рисунок 1. Имитатор высотно-скоростных параметров положения закрылков 8з (от имитатора ВПС).

Из кабины АТ информация передается через систему информационного обмена (СИО), а из других систем - через общую шину.

Имитатор ВСП строится по модульному принципу. В состав имитатора входят следующие модули: стан-

дартный модуль вычисления абсолютной высоты полета На; модуль вычисления статического давления Рст.±, вертикальной скорости УуГ.± и барометрической высоты Нв.1 полета по данным магистрали 1-го канала статического давления; стандартный модуль вычисления полного давления Рп; модуль вычисления полного давления Рп.^ по данным магистрали j-го канала полного давления; модуль вычисления аэродинамических поправок к высоте ДИА1 и вертикальной скорости ДУуд.1 по данным магистрали 1-го канала статического давления; модуль вычисления аэродинамических поправок к приборной скорости АVпр.ijr числа ДМ^ и истинной скорости ДУисТ.^ по данным магистралей 1-го и j-го каналов статического и полного давлений; модуль вычисления динамического давления Рд.^, приборной скорости Vup.ijr числа МЛр.^ и истинной скорости Vист.ij по данным магистралей 1-го и j-го каналов статического и полного давлений; модуль вычисления статического давления Рст.к, вертикальной скорости "Ухд.к и барометрической высоты Нв.к для к-го канала имитатора ВСП; модуль вычисления динамического давления Рд.к, приборной скорости Vлр.k, числа Мпр.к и истинной скорости УИст.к для к-го канала имитатора ВСП.

Вычисление высотно-скоростных параметров ведется в соответствии со следующими выражениями (зависимостями):

Мх = ^ ,

а

КСП = / (Мх), Рп = КСП • Рст.,

РД = рп - Рст-

ИА = / (Рст.),

к

' (^

= а • М„

РД

Выходные параметры имитатора ВСП вычисляются в соответствии со следующими выражениями (зависимостями):

Ны к = (НБ, + ана)-----------------

ь.к \ ы А,) 1 + ^ н)^

.у« к

"К  < +АКУ

. +АК

уг  < уг  т

А V,

Л'

1 + Тв (На )• Р

V . = V .. +АК .

пр  к пр  IJ пр  IJ ’

М,

пр к

--Мпр  и +АМпр .и ,

V .= V ..+АК

мст к мст  , J мст  , J ’

где к - номер канала вычисления параметров; Тб - постоянная времени барометрического высотомера; Тв - постоянная времени вариометра; р - оператор Лапласа.

Пилотажные приборы на тренажере являются источником информации, по которой в сознании оператора формируется информационная модель полета. Для получения "подобия" этой модели летательному аппарату при воспроизведении работы пилотажных приборов на АТ учитываются их динамические, температурные и аэродинамические погрешности. Динамические погрешности (запаздывание) приборов зависят от характеристик чувствительных элементов, приемников воздушного давления и трубопровода. Реализация запаздывания показаний имитаторов барометрического высотомера и вариометра приведена в источниках [3] и [4]. Аэродинамические погрешности барометрического высотомера АИА^ и вариометра АУуд.±, возникающие при движении ЛА из-за искажения воздушного давления в приемниках этого давления, имитируются по выражениям, приведенным в источниках [5] и [6]. Погрешность вариометра Ууд.т при отклонении температуры наружного воздуха от стандартной воспроизводится так, как это показано в источнике [7]. Погрешность вариометра Ууд.ц , возникающая в его показаниях из-за того, что место расположения приемника воздушного давления на борту ЛА не совпадает с центром массы, имитируется по формуле, приведенной в источнике [8].

В процессе отладки имитатора, имитируемые погрешности могут быть исключены с помощью технологических признаков ПТС и ПТД^. Для преобразования вычисленных параметров в показания имитаторов приборов в пятой базовой конструкции используются встроенные в эти приборы электромеханические следящие системы, элементом обратной связи в которых является вращающийся трансформатор типа БСКТ.

Таким образом, выбранная математическая модель работы пилотажных приборов позволяет довольно просто и полно имитировать работу пилотажных приборов с учетом методических и аэродинамических погрешностей, а также с возможностью воспроизведения отказов бортовой системы полного и статического давления.

Приведенная модель, кроме того, решает задачу обеспечения необходимой информацией используемого в АТ реального бортового оборудования с сохранением бортовых схем сопряжения.

В целом модуль значительно приближает условия работы экипажа с приборами на АТ к реальным условиям работы экипажа на борту ЛА, повышает качество обучения и тренировок. Модульный принцип построения имитатора позволяет сократить сроки разработки АТ за счет использования унифицированного программно-математического обеспечения.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.А. Красовский, А.В. Кудиненко. Пилотажно-навигационные и комплексные тренажеры. Изд. ВВИА

им. Н Е. Жуковского, 1984

2. А.И. Годунов, Н.И. Григорьев, А.В.

Воениздат, 1985.

3. АС СССР №1279402, С С 6 0 7/78, 1986

4. АС СССР №1365956, С 0 9В 9/08, 1987

5. АС СССР №1417653, С С 6 0 7/78, 1988

6. АС СССР №1362325, С 0 9В 9/08, 1987

7. АС СССР №1365959, С 0 9В 9/08, 1987

8. АС СССР №1218811, С 0 9В 9/08, 1985

1