ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА РЕЗЕРВНЫХ ПРИБОРОВ
INTEGRATED SYSTEM OF BACKUP DEVICES

Изобретение относится к системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование летательных аппаратов (ЛА) в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем.
Известна интегрированная система резервных приборов (ИСРП) [1], содержащая блок ориентации с датчиками первичной информации, преобразователем, вычислителем и жидкокристаллическим (ЖК) экраном.
Недостатком данной системы является недостаточная надежность из-за отсутствия в ней автономного источника питания - аккумулятора, что также снижает возможность ее применения.
Известна также ИСРП [2], содержащая блок ориентации с подключенным к нему ЖК-экраном, аккумулятор, устройство подзарядки аккумулятора, устройство контроля напряжения борт-сети, устройство защиты, коммутатор напряжения, соединенные функционально.
Недостатком данной системы является ее низкая надежность во время переключения напряжения питания с борт-сети на аккумулятор.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности системы и расширение функциональных возможностей.
Поставленная задача решается за счет того, что в ИСРП, содержащей блок ориентации с подключенным к нему жидкокристаллическим экраном, аккумулятор, выход которого подключен через устройство подзарядки аккумулятора к борт-сети, входу устройства контроля напряжения аккумулятора и через устройство защиты к первому силовому входу коммутатора напряжения, второй силовой вход которого подключен к борт-сети, а управляющий вход - к выходу устройства контроля напряжения борт-сети, вход которого подключен к борт-сети, согласно изобретению в нее дополнительно введены первое и второе устройства гальванической развязки, первый, второй, третий узел диодной развязки и накопитель электроэнергии, подключенный через первый узел диодной развязки к борт-сети, через второй узел диодной развязки к шине питания блока ориентации, подключенной через третий узел диодной развязки к силовому выходу коммутатора напряжения, первое устройство гальванической развязки подключено между выходом устройства контроля напряжения аккумулятора и первым управляющим входом блока ориентации, второй управляющий вход которого подключен через второе устройство гальванической развязки к выходу устройства контроля борт-сети.
Отличительной особенностью заявленной системы является введение в нее накопителя электроэнергии, который через диодные развязки подключен к шине питания блока ориентации и обеспечивает наличие напряжения питания в момент переключения на аккумулятор.
Другой отличительной особенностью является введение устройств гальванической развязки, которые обеспечивают гальваническую развязку между борт-сетью и вторичными источниками питания блока ориентации, что повышает помехоустойчивость и надежность системы.
На чертеже представлена схема системы, в которую входят блок 1 ориентации, ЖК-экран 2, аккумулятор 3, устройство 4 подзарядки аккумулятора, устройство 5 контроля напряжения аккумулятора, устройство 6 защиты, коммутатор 7, устройство 8 контроля напряжения борт-сети, первое 9 и второе 10 устройство гальванической развязки, первый 11, второй 12, третий 13 узлы диодной развязки, накопитель 14 электроэнергии.
В представленной системе выход аккумулятора 3 подключен через устройство 4 подзарядки аккумулятора к борт-сети, входу устройства 5 контроля напряжения аккумулятора 3 и через устройство 6 защиты к первому силовому входу коммутатора 7 напряжения, второй силовой вход которого подключен к борт-сети, управляющий вход - к выходу устройства 8 контроля напряжения борт-сети, вход которого подключен к борт-сети, первой и второй управляющие входы блока 1 ориентации с подключенным к нему ЖК-экраном 2 подключены через первое 9 и второе 10 устройства гальванической развязки к выходам устройства 5 контроля аккумулятора 3 и устройства 8 контроля борт-сети соответственно, накопитель 14 электроэнергии подключен соответственно через первый 11 и второй 12 узлы диодной развязки к борт-сети и шине питания блока 1 ориентации, подключенной через третий узел 13 диодной развязки к силовому выходу коммутатора 7 напряжения.
Заявленная резервная система работает следующим образом.
В процессе полета при штатном режиме питание блока 1 ориентации с подключенным к нему ЖК-экраном 2 осуществляется от борт-сети через устройство 7 коммутации, подключенное вторым силовым входом к борт-сети. При этом устройство 4 подзарядки аккумулятора осуществляет подзарядку аккумулятора 3. Устройство 5 контроля аккумулятора определяет степень разряженности аккумулятора 3 и в случае снижения выходного напряжения аккумулятора 3 ниже допустимого уровня с его выхода через первое устройство 9 гальванической развязки выдается сигнал на первый управляющий вход блока 1 ориентации и на подключенный к нему ЖК-экране 2 отображается соответствующим транспарантом информация о состоянии аккумулятора 3.
Устройство 8 контроля напряжения борт-сети определяет величину напряжения и в случае снижения ниже допустимого уровня с его выхода выдается сигнал на управляющий вход коммутатора 7 напряжения и через второй узел 10 гальванической развязки на второй управляющий вход блока 1 ориентации. При данной нештатной ситуации коммутатор 7 напряжения переключает шину питания блока 1 ориентации с борт-сети через третий узел 13 диодной развязки на выход аккумулятора 3 через устройство 6 защиты, которое ограничивает ток потребления аккумулятора 3, при этом блок 1 ориентации выдает на ЖК-экран 2 управляющий сигнал для отображения соответствующим транспарантом аварийного состояния борт-сети. В данной ситуации при отказе борт-сети пилот ЛА осуществляет пилотирование только по ЖК-экрану 2, подключенному к блоку 1 ориентации. В момент переключения питания с борт-сети на аккумулятор 3, коммутатор 7 напряжения имеет некоторое время переключения, в течение которого блок 1 ориентации оставался бы без питания, что приводит к неоднозначности отображения информации на ЖК-экране 2.
Для того чтобы избежать этого введен накопитель 14 электроэнергии, который через второй узел 12 диодной развязки подключен к шине питания блока 1 ориентации и через первый узел 11 диодной развязки - к борт-сети. В штатном режиме накопитель 14 электроэнергии заряжается от борт-сети через первый узел 11 диодной развязки, включенный в прямом направлении. При снижении или пропадании напряжения борт-сети первый узел 11 диодной развязки запирается, предотвращая разряд накопителя 14 электроэнергии. В момент переключения коммутатора 7 напряжение на его выходе вследствие временной задержки на короткий промежуток времени пропадает, что приводит к открыванию второго узла 12 диодной развязки и через него напряжение с накопителя 14 электроэнергии поступает на шину питания блока 1 ориентации, обеспечивая его бесперебойную работу. При работе от борт-сети или аккумулятора 3 напряжение на выходе третьего узла 13 диодной развязки повышается, второй узел 12 диодной развязки запирается, и накопитель 14 электроэнергии отключается от шины питания блока ориентации.
Первый 9 и второй 10 узлы гальванической развязки обеспечивают развязку между первичным напряжением борт-сети и вторичным напряжением питания блока 1 ориентации, что исключает передачу помех борт-сети в цепи питания блока 1 ориентации, а следовательно, повышается помехоустойчивость системы.
Таким образом, предлагаемая ИСРП обеспечивает возможность пилотирования ЛА при аварийной ситуации борт-сети, когда все остальные пилотажно-навигационные приборы оказались обесточенными.
Предложенная ИСРП устанавливается на борт самолетов и вертолетов для обеспечения пилотирования при нештатных ситуациях.
Источники информации
1. Патент РФ №2386927, МПК G01C 21/00, 2009 г.
2. Патент РФ №2485446, МПК G01C 21/00, 2011 г. (ближайший аналог).