Интегрированное управление боковой силой самолета в задаче стабилизации траектории полета при посадке

Исследована эффективность применения органов непосредственного управления боковой силой (ОНУБС) с точки зрения повышения качества и точности автоматического управления боковым движением неманевренных самолетов при заходе на посадку и при посадке. Предполагается, что на перспективных самолетах на пилонах двигателей или на их мотогондолах будут установлены аэродинамические щитки, способные создавать аэродинамические силы в поперечном направлении, либо авиационные газотурбинные двигатели будут оснащены необходимыми устройствами поворота реактивной струи. Системы управления, имеющие ОНУБС наряду с традиционными органами управления, относятся к классу двухканальных систем, в структуре которых можно выделить медленную и быструю, но с существенно меньшим управляющим воздействием, подсистемы управления. Поэтому возникает необходимость организации наиболее рационального совместного использования традиционных средств управления и ОНУБС. При построении системы управления использовался иерархический принцип. В качестве внутреннего контура управления, выполняющего исполнительные функции, задействованы: система стабилизации угла крена при маневрировании путем координированного управления боковым движением либо система стабилизации заданной боковой перегрузки при управлении без крена. При этом в обоих случаях для парирования ветровых возмущений используется единая схема двухканальной системы стабилизации заданной боковой перегрузки, для которой в целях учета ограниченного ресурса ОНУБС была выбрана схема с каскадным соединением по ошибке автономного контура руля направления (медленная подсистема управления) и контура ОНУБС (быстрая, но с ограниченным ресурсом). Предлагаемый подход позволяет интегрировать ОНУБС со штатными системами управления траекторным движением. Предложена схема астатической системы стабилизации заданной боковой перегрузки с ОНУБС. Приведены характерные графики переходных процессов, результаты моделирования реакции на боковой порыв ветра. Показано, что система управления самолетом с ОНУБС является эффективным средством повышения точности стабилизации заданной траектории движения в условиях действия ветровых возмущений.

1. Активные системы управления самолетов // Обзор ЦАГИ. 1976. № 499. 119 с.

2. Алешин Б. С., Живов Ю. Г., Кувшинов В. М., Устинов А. С. Активные системы управления самолетов. М.: Наука, 2015. 216 с.

3. Mercier D., Duffy R. Application of Direct Side Force Control to Commercial Transport. AIAA 1973-886 // Guidance and Control Conference. 1973. DOI: 10.2514/6.1973-886.

4. Brulle R. V. Dive bombing simulation results using direct side force control modes, AIAA 1977-1118 // Guidance and Control Conference. August 1977. DOI: 10.2514/6.1977-1118.

5. Brannan J. D., Lallman F. J. Flight test of a direct sideforce control system on an F-15 fighter airplane // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. Sep.-Oct. 1985. Vol. 8, N. 5. P. 641—646. DOI: 10.2514/3.20033.

6. Jupp J. A. The Application of Direct Side Force Control to the AFTI/F-16 // Proc. IEEE, 1989 National Aerospace Electronics Conference (NAECON), Dayton, OH, USA. 1989. P. 119—126. DOI: 10.1109/NAECON.1989.40445.

7. Grunwald S. L., Stengel R. F. Design and flight testing of direct digital side-force control laws // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. March 1985. Vol. 8, N. 2. P. 188—193. DOI: 10.2514/3.19958.

8. Binnie W. B., Stengel R. F. Flight investigation and theory of direct side-force control // Journal of Guidance and Control. Nov.-Dec. 1979. Vol. 2, N. 6. P. 471—478. DOI: 10.2514/3.55911.

9. Чистов С. М. Исследование возможности применения непосредственного управления боковой силой для уменьшения ошибок пилотирования при посадке // Задачи динамики полета самолетов с непосредственным управлением силами. Тематический сборник научных трудов института. МАИ. 1981. С. 64—68.

10. Михалев И. А., Окоемов Б. Н., Чикулаев М. С. Системы автоматического управления самолетом. М.: Машиностроение, 1987. 240 с.

11. Мулин П. В., Березуев А. В., Кушнир Д. М. Способ совместного управления вектором тяги и рулем высоты для повышения точности автоматического управления траекторным движением самолета при посадке // Доклады ТУСУР. 2016. Т. 19, № 2. С. 61—66/ DOI: 10.21293/1818-0442-2016-19-2-61-66.