Способ полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата
METHOD FOR SEMI-NATURAL SIMULATION OF THE MOVEMENT OF AN INERTIAL NAVIGATION SYSTEM OF AN AIRCRAFT

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для полунатурного моделирования движения летательных аппаратов.
В настоящее время при разработке нового летательного аппарата большое внимание уделяется наземной отработке его программного обеспечения. Наиболее приближенным к реальному является моделирование движения летательного аппарата на полунатурном стенде. При этом часть приборов и устройств приходится заменять на имитаторы. К таким устройствам относятся, например, гироскопические приборы, так как реальное движение на полунатурном стенде создать сложно. И это, в первую очередь, касается линейного движения.
Известен испытательный стенд для проведения кинематических испытаний (патент РФ №2351899), наиболее близкий к рассматриваемому техническому решению и выбранный в качестве наиболее близкого аналога. Испытательный стенд представляет собой трехстепенной стенд (с местом под монтаж объекта испытаний), установленный на основание, позволяющее осуществлять перемещение карданова подвеса с объектом испытаний в двух взаимно перпендикулярных направлениях, тем самым имитируя линейное движение летательного аппарата. Недостатком наиболее близкого аналога является ограниченный диапазон возможных к воспроизведению линейных ускорений, времени воздействия линейного ускорения, а также сложность конструкции, эксплуатации и обслуживания.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества полунатурного моделирования движения летательных аппаратов в неограниченном диапазоне линейных скоростей и ускорений путем физического задания углового движения инерциального прибора из состава объекта испытаний и имитации линейного движения объекта испытаний программными средствами.
X
Y
Z
X
Y
Z
Для решения поставленной задачи в состав комплекса полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата вводят бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний, а для имитации линейного движения объекта испытаний - имитатор линейных перемещений и вычислительное устройство, в котором рассчитывается математическая модель движения летательного аппарата. Воспроизводят угловое движение объекта испытаний с применением трехстепенного динамического стенда, при котором угловое движение имитируют физически, путем закрепления объекта испытаний на трехстепенном динамическом стенде и задании соответствующих программ разворота от системы управления стенда по каждой из осей стенда. Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве в виде значений перегрузок n, n, n, значения которых передают в имитатор линейных перемещений одновременно с массивом данных покоящегося инерциального прибора, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат. После чего в имитаторе линейных перемещений преобразовывают данные с использованием информации о перегрузках n, n, n и угловом положении летательного аппарата, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний. Далее получают сформированный массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора, после чего сформированный массив данных передают в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний.
Информацию об угловой скорости объекта испытаний передают в бортовую цифровую вычислительную машину от датчика угловой скорости, установленного на трехстепенном динамическом стенде.
Для пояснения способа полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата представлен чертеж, где введены следующие обозначения:
1 - бортовая цифровая вычислительная машина объекта испытаний;
2 - вычислительное устройство с моделью движения объекта;
3 - трехстепенной динамический стенд;
4 - система управления трехстепенного динамического стенда;
5 - имитатор линейных перемещений;
6 - инерциальный прибор.
В состав комплекса полунатурного моделирования, представленного на чертеже, входит бортовая цифровая вычислительная машина объекта испытаний 1, вычислительное устройство с моделью движения объекта 2, трехстепенной динамический стенд 3 с системой управления трехстепенного стенда 4 и имитатор линейных перемещений 5.
Объект испытаний закрепляют на трехстепенном динамическом стенде 3 и имитируют физически его угловое движение в соответствии с заданными программами разворота от системы управления трехстепенного динамического стенда 4 по каждой из его осей.
X
Y
Z
1
2
3
Информация о проекциях угловой скорости ω, ω, ω на связанные оси объекта поступает из вычислительного устройства с моделью движения объекта 2 в систему управления трехстепенного динамического стенда 4, в которой происходит расчет требуемых углов и угловых скоростей поворота по осям О, О, О трехстепенного динамического стенда 3 и выдача необходимых управляющих сигналов на исполнительные механизмы трехстепенного динамического стенда 3.
X
Y
Z
Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве 2 в виде значений перегрузок n, n, n, значения которых передают в имитатор линейных перемещений 5.
Одновременно с этим в имитатор линейного перемещения 5. поступает массив данных от инерциального прибора 6, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат покоящегося инерциального прибора.
X
Y
Z
Далее в имитаторе линейных перемещений 5 происходит преобразование данных с использованием информации о перегрузках n, n, n и угловом положении летательного аппарата, полученных из вычислительного устройства с моделью движения объекта 2, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний 6.
В результате получают массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора 6 в виде нулевых сигналов акселерометров, который из имитатора линейных перемещений 5 поступает в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний 1
Так же, при необходимости, для получения информации об угловой скорости объекта испытаний одновременно с инерциальным прибором 6 на трехстепенной динамический стенд 3 можно установить датчик угловой скорости и, организовав связь между датчиком угловой скорости и бортовой цифровой вычислительной машиной объекта испытаний 1, тем самым дополнительно приблизить результаты моделирований к реальному поведения объекта испытаний в движении.
Предложенный способ полунатурного моделирования движения летательного аппарата является оптимальным, так как модель погрешностей гироскопа является гораздо более сложной, чем модель погрешностей акселерометра. В связи с чем, задавая в процессе полунатурного моделирования угловое движение объекта испытаний физически и имитируя его линейное движение программными средствами с учетом модели погрешностей акселерометров, предложенный способ позволяет получить результат моделирований, максимально приближенный к реальному поведению гироскопических приборов при реальном движении объекта испытаний.