Системы аэромеханического контроля критических состояний

Оглавление

В. Б. Живетин. Системы аэромеханического контроля критических состояний

О серии «Риски и безопасность человеческой деятельности»

Введение

Глава I. Системная безопасность полета самолета

1.1. Сваливание самолета. Проблемы предотвращения

1.1.1. Цели системы аэромеханического контроля

1.1.2. Катастрофы, обусловленные сваливанием: максимальные потери и риски

Статистические данные попадания в режим сваливания и «штопора»

1.1.3. Основы синтеза аэромеханической системы обеспечения безопасности полета

1.1.4. Человеческий фактор в летных происшествиях. Пути нейтрализации ошибок

1.2. Поле сил аэродинамического давления как источник опасных и безопасных состояний самолета

1.2.1. Аэродинамические системы. Структурно-функциональные свойства аэромеханического контроля

1.2.2. Характерное поведение самолета при больших углах атаки

1.3. Поле сил аэродинамического давления как источник критических режимов полета

Особенности ПСАД при пространственном движении

Крыло конечного размаха

1.4. Критические режимы скоростного самолета

Качественная модель процессов

Аэродинамическое взаимодействие. Проблемы контроля

ПСАД на околокритических и закритических углах атаки

1.5. Вектор аэродинамических сил в структуре безопасного полета

Управление полем давления при его резком изменении на посадке

Подсистема обнаружения сдвига ветра

Работа вычислителя

Глава II. Теоретико-экспериментальные основы систем аэромеханического контроля

2.1. Аэродинамические параметры. Существующие средства контроля

Критические значения аэродинамических характеристик несущих поверхностей

2.2. Постановка задачи аэромеханического контроля

2.3. Экспериментальное определение аэродинамических сил

2.4. Теоретические основы метода получения и обработки аэромеханической информации. Теорема

2.4.1. Тонкий профиль. Установившееся движение

2.4.2. Зависимость между коэффициентами перепада давления и подъемной силы для тонкого профиля

2.5. Телесный профиль. Теорема

2.6. Исследование телесного профиля по материалам теоретико-численных расчетов

2.7. Крыло конечного размаха. Материалы трубных испытаний

2.8. Нестационарные процессы. Математическая модель контроля

2.8.1. Обработка первичной информации при нестационарном обтекании

2.8.2. Контроль срывного флаттера

Уравнения возмущенного движения упругого ЛА

Глава III. Основы анализа систем аэромеханического контроля

3.1. Измерение угла атаки и скоростного напора

3.2. Измерение угла атаки самолета при воздействии ветра

3.3. Контроль угла атаки сечения крыла при пространственном движении самолета

3.4. Измерение подъемной силы, массы и положения центра тяжести самолета в полете

3.5. Пример системы контроля аэродинамических сил

3.6. Анализ качества стабилизации. Инвариантность координат

3.7. Измерение параметров движения самолета с учетом нестационарности обтекания его крыла

Примеры анализа разработанных систем при компенсации турбулентных возмущений

Глава IV. Системы аэромеханического контроля и управления полетом. Синтез и анализ

4.1. Система аэромеханического контроля. Цель и возможности согласно потребностям практики

Потребности практики эксплуатации воздушных судов, в том числе при решении проблем сваливания

Возможности и преимущества САК

Автоматическое предотвращение сваливания самолета. Возможности существующих систем

Система аэромеханического контроля. Структурно-функциональный синтез

Структура системы аэромеханического контроля

4.2. Обоснование необходимости применения аэромеханических систем контроля вертолетов

Функции системы и контролируемые параметры

Теоретические основы функционирования системы

Преимущества системы

Конструкция системы

Возможности системы

Вихревое кольцо. Качественная модель

4.3. Система аэромеханического контроля состояния вертолета

4.3.1. Измерение тяги несущего винта вертолета в полете

4.3.2. Измерение скорости движения вертолета

Измерение скоростного напора на лопасти несущего винта

Алгоритм и устройство измерения скорости полета вертолета

4.4. Аэромеханический способ измерения параметров состояния вертолета в полете и устройство для его существования. Патент

Глава V. Апробация синтезированных аэромеханических систем контроля и управления

5.1. Системы аэромеханического контроля самолета

5.1.1. Апробация измерителя массы и центра масс самолета в полете

5.1.2. Результаты испытаний беспилотного ЛА

5.2. Контроль за массой и центровкой ЛА в полете по материалам трубного эксперимента

Исходные данные

5.3. Летные испытания аэрометрической системы измерения массы вертолета в полете

Программа и методика проведения работ

Алгоритм обработки результатов летных испытаний

Результаты летных испытаний и их анализ

Экспериментальная зависимость между коэффициентами тяги НВ и перепада давления на лопасти в точке = 0,41, = 0,7

Значения коэффициента тяги НВ и коэффициента перепада давления, замеренного датчиком ДМИ в сечении = 0,7 в полете №1

Значения коэффициента тяги НВ и коэффициента перепада давления, замеренного датчиком ДМИ в сечении = 0,7 в полете №2

Оценка точности измерения массы вертолета в полете №1

Оценка точности измерения массы вертолета в полете №2

5.4. Летные испытания системы измерения осевой и продольной скоростей полета вертолета

Программа летных испытаний

Оценка точности измерения скорости полета вертолета над мерной базой

Алгоритм обработки результатов летных испытаний

Приложение 1

Приложение 2

Системы контроля несущих возможностей ЛА

Устройство определения несущих возможностей крыла самолета

Устройство для ограничения угла атаки самолета

Устройство для ограничения параметров движения самолета (сваливание)

Системы управления

Устройство для управления летательным аппаратом

Система автоматического управления подъемной силой и сопротивлением летательного аппарата

Устройство для предотвращения сваливания самолета в штопор

Система автоматического управления и стабилизации параметров траектории летательного аппарата

Устройство для стабилизации крена самолета

Приложение 3

Устройства аэромеханического контроля параметров НВ

Устройство измерения тяги несущего винта вертолета

Устройство для определения массы вертолета в полете

Регулирующее устройство несущего винта комбинированного вертолета

Сигнализатор перегрузки лопасти несущего винта вертолета

Приложение 4

Значения параметров полета № 1

Значения параметров полета № 2

Результаты замеров перепадов давлений в полете №1

Результаты замеров перепадов давлений в полете №2

Копии осциллограмм записи перепада давления на лопасти НВ

Список обозначений

Литература

Introduction

Отрывок из книги

Поле аэродинамического давления, возникающее на поверхности летательного аппарата (ЛА) в процессе полета, подлежит контролю и управлению. Это необходимо в первую очередь для обеспечения безопасности полетов, снижения эксплуатационного риска, обусловленного возникновением критических ситуаций, таких как сваливание. Кроме того, в процессе контроля и управления полем аэродинамического давления осуществляются экономичные режимы полета, обеспечивается заданная точность выполнения боевых заданий. Пространственные режимы полета (маневры) создают нестандартные условия обтекания, контроль которых с целью идентификации области опасных или безопасных состояний с помощью существующих систем (приборов) невозможен.

Особую сложность представляют полеты на динамическом потолке [9], в турбулентной среде, имеющей резко разделенные, встречные и попутные потоки. Программы вывода из области критических состояний, а также предотвращения входа в критическую область являются сегодня актуальными. Наиболее реальный путь решения указанной проблемы связан с контролем, прогнозированием, анализом и управлением полем аэродинамических сил, базовой основой которого является поле аэродинамического давления на несущих поверхностях. Обеспечение безопасности полета реализуется путем ограничения некоторого набора параметров фазовой траектории. Этот набор параметров зависит от режима полета: стационарного, квазистационарного, динамического.

.....

Для предотвращения летных происшествий, в том числе катастроф, созданы системы, включающие: конструкцию самолета, двигатель и бортовые системы, обеспечивающие эффективность и безопасность эксплуатации воздушного судна.

Сложность построения теории катастроф воздушных судов обусловлена зависимостью события А – катастрофы воздушного судна от факторов риска .

.....