СИСТЕМА ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Система воздушных сигналов (СВС) летательных аппаратов (ЛА) предназначена для измерения, вычисления и выдачи на индикацию следующих высотно-скоростных параметров: высота абсолютная Н_абс, относительная Н_отн,  скорость вертикальная V_в, истинная воздушная V_ист и приборная V_пр, число маха М, а также температура воздуха Т, углы атаки α и скольжения β.

При этом используется аэрометрический метод определения параметров, основанный на измерениях определенных аэрометрических величин, построении соответствующих уравнений и их решении. Входными измеряемыми величинами являются: статическое давление атмосферы р_ст, динамическое давление набегающего потока воздуха (скоростного напора) р_дин и температура торможения воздуха Т_т.

Первые СВС были аналоговыми, примером является СВС-72. Основными недостатками таких СВС являются небольшая точность выходных параметров системы, невысокая стабильность выходных характеристик, значительные габаритные размеры и вес системы воздушных сигналов.

В дальнейшем стали разрабатываться аналого-цифровые, а затем и цифровые СВС. Примером аналого-цифровой системы служит СВС-2Ц. Аналоговая часть СВС относится к датчикам первичных параметров.

Современные цифровые СВС представляют собой набор датчиков и устройств, управляемых микропроцессором, работающим по заданной программе. Информация о величинах аэрометрических параметров используется на современных летательных аппаратах не только для визуального отображения на приборной доске летчика, но и для подачи в различные системы навигации и управления в виде электрических сигналов.

Цифровые системы воздушных сигналов позволяют более полно использовать летно-технические характеристики самолета и открывают возможности интеграции в единой системе задач, решаемых различными системами как цифровых, так и аналоговых принципах действия. Это объясняется тем, что, изменяя только программу, хранящуюся в памяти, можно добиться существенного изменения характеристик вычислителя.

На сегодняшний день практически на всех видах отечественных ЛА применяются цифровые СВС на примере СВС-85 и их модификации.

Данные СВС представляет собой счетно-решающее устройство цифрового типа, использующего в качестве датчиков полного и статического давлений, частотные датчики абсолютного давления. Система также осуществляет коррекцию восприятия статического давления и угла атаки. Имеется встроенное средство контроля, осуществляющее контроль работоспособности датчиков и вычислителей.

СВС-2Ц-У входит в состав информационных комплексов ИКВСП-2-10, ИКВСП-140-74. Она обеспечивает выработку информации обо всей совокупности ВСП, выполняя при этом компенсацию аэродинамических погрешностей и повышение динамической точности на неустановившихся режимах полета методом комплексной обработки аэрометрической и инерциальной информации. Также в составе имеется система ограничительных сигналов, которая обеспечивает формирование области допустимых в полете значений высоты, скорости, числа М, угла атаки, вертикальной перегрузки и т.д.

Современное развитие авиационной техники требует все большего совершенствования бортового оборудования в первую очередь с точки зрения точности и надежности. Поэтому для решения задач СВС предлагается следующая структурная схема:

Рисунок 1. Структурная схема СВС

Структурная схема включает в себя:

1. БКО – блок контроля обогрева;
2. ПВД – приемник воздушных давлений;
3. БД – блок датчиков давлений;
4. ПТ – приемник температуры заторможенного потока воздуха;
5. ПЗИ – пульт задатчика информации о высоте эшелона и давлении у Земли;
6. УКиСО – устройство контроля и сигнализации отказов;
7. ЦВУ – центральное вычислительное устройство.

В качестве приемников воздушных давлений используем ПВД-40. Он обеспечивает определение полного и статического давлений и угла атаки. А два симметрично расположенных приемника позволяют измерять и угол скольжения. ПВД-40 обладает противообледенительной системой, работа которой проверяется устройством БКО.

Блок датчиков давления состоит из датчиков абсолютного и дифференциального давления. В качестве датчиков абсолютного давления используем вибрационные датчики ДДГ-2 с чувствительным элементом типа тонкостенного цилиндра и электромагнитной системой возбуждения, либо пьезо-резонансные датчики. Они осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал. Сами датчики находятся под управлением ЦВУ. Может отслеживаться температура окружающей среды и другие параметры, а также производится коррекция показаний датчика с использованием данных, сохраненных в памяти.

Основным устройством вычислителя в системе является микроконтроллер (МК), который совместно с постоянным запоминающим устройством программы выполняет циклически последовательность команд, обеспечивающую функционирование системы. При этом МК управляет работой всех внешних устройств, производит вычисление значений параметров и выполняет подпрограмму контроля. Внешними по отношения к ЦВУ устройствами являются пульт задатчика информации (ПЗИ) и  устройство контроля и сигнализации отказов (УКиСО).

УКиСО формирует тестовые частотные сигналы, которые необходимы для контроля работоспособности ЦВУ и отдельных его частей. При выявлении неисправностей, устройство отключает данный ЦВУ и система работает с резервным вычислителем.

В качестве МК применяем микроконтроллер способный решать поставленные задачи. Это интегральная система сбора информации, включающая в себя 8-канальный прецизионный 12-разрядный АЦП с самокалибровкой, два 12-разрядных ЦАП и программируемое 8-битное микропроцессорное ядро, а также имеющая мультиплексированный аналоговый вход, управляемый с МПС. Такая МПС является универсальной. Рассмотренная система соответствует требованиям точности и надежности.

Список литературы:

1. Антонец Е.В., Смирнов В.И., Федосеева Г.А. Авиационные приборы и пилотажно-навигационные комплексы. Часть 1. Учебное пособие. - В 2-х ч. Ч.1. — Ульяновск: Изд-во УВАУ ГА(И), 2007. — 119 с.
2. Клюев Г.И., Макаров Н.Н., Солдаткин В.М. Авиационные приборы и системы. Учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 2000. — 343 с. — ISBN: 5-89146-217-6.
3. Приборное оборудование воздушных судов и его летная эксплуатация: учебное пособие / сост. Антонец Е.В., Кочергин В.И., Федосеева Г.А., редактор Л.В. Макушкина. — Ульяновск: Изд-во УВАУ ГА(И), 2010. — 201 с.