CC BY
29Решетневскуе чтения. 2017
УДК 621.396.932.1
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТНО-СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ВЕРТОЛЕТА
А. И. Судаков*, В. В. Геращенко, С. А. Котляров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: [email protected]
Рассматриваются проблемы измерения высотно-скоростных параметров вертолета.
Ключевые слова: вертолет, движение, автоматическое управление, высотно-скоростные параметры.
ANALYSIS OF THE PROBLEM OF MEASUREMENT OF HIGH-SPEED HELICOPTER
PARAMETERS
A. I. Sudakov*, V. V. Gerashchenko, S. A. Kotlyarov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: [email protected]
This article discusses the problems of measuring helicopter high-altitude parameters.
Keywords: helicopter, movement, automatic control, altitude-speed parameters.
При штурвальном и автоматическом управлении вертолетом, решении навигационных задач, выполнении бомбометания и управлении стрелковым и ракетным вооружением используется информация о барометрической Н и относительной Нотн высотах полета, продольной Ух, вертикальной Уу и боковой У2 составляющих вектора Ув истинной воздушной скорости, а также о величине приборной ¥пр и истинной воздушной Уе скоростей, углах атаки а и скольжения вертолета, определяющих движение вертолета относительно окружающей воздушной среды. Поэтому указанные параметры принято называть воздушными сигналами [1; 2].
В условиях реального полета процессы изменения высотно-скоростных параметров вертолета в общем случае являются нестационарными и определяются как собственным управляемым движением вертолета и работой его несущей системы, так и возмущениями набегающего воздушного потока в виде турбулентности атмосферы, случайных порывов и изменений скорости и направления ветра, воздушных ям, восходящих потоков и т. п.
На отдельных этапах или режимах полета процессы изменения высотно-скоростных параметров вертолета можно считать стационарными и характеризовать автокорреляционными функциями и соответствующими им спектральными плотностями мощности.
Собственное управляемое движение вертолета в продольной плоскости, как правило, является колебательным и состоит из двух взаимно накладывающихся друг на друга колебаний: колебаний малого периода Тк = 0,3...0,5 с, характеризующих короткопе-риодическое движение и длиннопериодического фугоидного движения с периодом Тд = 5.3 с [3].
Диапазон высот полета вертолетов определяется значениями от -500 до +7000 м. Максимальная воздушная скорость вертолетов ограничена значениями 350-450 км/ч. Диапазон рабочих скоростей вертолета включает режим висения и полеты на малых скоростях, полеты вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз, при которых угол скольжения может изменяться в пределах ±180° угол атаки - ±90° [4].
Процесс полета вертолета отражает его взаимодействие с полями различной физической природы, при этом наиболее существенное влияние оказывают аэродинамическое, инерциальное и гравитационное поля, воздействие которых определяет уровень безопасности и эффективности полета.
Аэродинамическое поле вертолета формируется не только его движением относительно окружающей воздушной среды, как это характерно для самолета, но и аэродинамическими возмущениями, вызванными индуктивными потоками несущей системы. На аэродинамическое поле вертолета оказывают влияние также неустойчивость приземного слоя атмосферы -порывы ветра различной силы и направления, турбулентность и другие аномальные явления.
Анализ характеристик возмущенного движения вертолета при различных сочетаниях возмущающих факторов показывает, что чем сильнее реакция вертолета на них, тем больше управляющих воздействий в единицу времени должны формировать летчик или система автоматического управления (САУ). Наиболее благоприятные условия работы летчика имеют место, когда спектр управляющих воздействий не превышает 0,5 Гц. При более высоких частотах летчик, вследствие запаздывания его реакции и инерционных свойств контура управления, может «раскачать» вертолет.
Эксплуатация и надежность авиационной техники
Для эффективного решения полетных задач и обеспечения безопасности пилотирования вертолета современная система воздушных сигналов должна обеспечивать измерение высотно-скоростных параметров с погрешностями, не превышающими следующих значений:
- по каналу барометрической высоты - ±7.. .9 м;
- по каналу приборной скорости - ±3.5 км/ч;
- по каналу угла атаки и скольжения - ±0,5 .1,5;
- продольной составляющей вектора воздушной скорости - ±3.5 км/ч;
- вертикальной скорости - ±0,5 м/с;
- боковой составляющей - ±3.5 км/ч.
Характерной особенностью системы воздушных
сигналов вертолета является то, что для них характерны два различных режима работы. При малых скоростях полета (менее 50.70 км/ч) фюзеляж и установленные на нем приемники аэрометрической информации находятся в створе вихревой колонны, формируемой индуктивными потоками несущего винта. В этом случае воспринимаемая аэрометрическая информация неоднозначно определяет высотно-скоростные параметры движения вертолета, так как воздушный поток, набегающий на приемники воздушных давлений, является геометрической суммой вектора V воздушного потока, обусловленного поступательным движением вертолета, и вектором V , индуктивной скорости потока от несущей системы. При скоростях полета свыше 50-70 км/ч фюзеляж с приемниками давлений выходят из створа вихревой колонны и имеет место режим измерения, традиционный для самолетных систем воздушных сигналов. При чрезмерном увеличении воздушной и вертикальной скоростей, а также при значительных нормальных перегрузках возможны выходы вертолета на критические режимы полета, связанные с явлениями «вихревого кольца», «подхвата» и другими предельными режимами [5; 6].
Указанные особенности полета вертолета определяют специфику работы системы воздушных сигналов вертолета в сравнении с аналогичными самолетными средствами измерения высотно-скоростных параметров.
Библиографические ссылки
1. Клюев Г. И., Макаров Н. Н., Солдатиков В. М. Авиационные приборы и системы. Ульяновск : УгГТУ 2000. 343 с.
2. Dorf R., Bisshop R. Sovremennye sistemy uprav-leniya [Modern management systems]. M. : Laboratoriya bazovykh znaniy Publ., 2002, 832 p.
3. Красильщиков М. Н., Себряков Г. Г. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий. М. : Физматлит, 2003. 280 с.
4. Павлушенко М. И., Евстафьев Г. М., Макаренко И. К. Беспилотные летательные аппараты: история, применение, угроза распространения и перспективы развития. М. : Смолевичи, 2009. 87 с.
5. Биард Р. У, МакЛэйн Т. У Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика. М. : Техносфера, 2015. 312 с.
6. Фитисов Ф. С. Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние. М. : ФОТОН, 2014. 217 с.
References
1. Klyuev G. I., Makarov N. N., Soldatikov V. M.
Aviatsionnye pribory i sistemy [Aviation devices and systems]. Ulyanovsk : UgGTU, 2000. 343 p.
2. Dorf R., Bisshop R. Sovremennye sistemy uprav-leniya [Modern management systems]. M. : Laboratoriya bazovykh znaniy Publ., 2002, 832 p.
3. Krasil'shchikov M. N., Sebryakov G. G. Upravle-nie i navedenie bespilotnykh manevrennykh letatel'nykh apparatov na osnove sovremennykh informatsionnykh tekhnologiy [Management and guidance of unmanned maneuverable aircraft based on modern information technology.]. M. : Fizmatlit Publ. 2003. 280 p.
4. Pavlushenko M. I., Evstaf'ev G. M., Makaren-ko I. K. Bespilotnye letatel'nye apparaty: istoriya, prime-nenie, ugroza rasprostraneniya i perspektivy razvitiya [Unmanned aerial vehicles: history, application, threat of proliferation and development prospects]. M. : Smolevichi Publ., 2009. 87 p.
5. Rendal U. Biard, Timoti U. MakLeyn. Malye bespilotnye letatel'nye apparaty: teoriya ipraktika [Small unmanned aerial vehicles: theory and practice.]. M. : Tekhnosfera Publ., 2015. 312 p.
6. Fitisov F. S. Bespilotnaya aviatsiya: terminologiya, klassifikatsiya, sovremennoe sostoyanie [Unmanned aircraft: terminology, classification, current status.]. M. : FOTON Publ., 2014. 217 p.
© Судаков А. И., Геращенко В. В., Котляров С. А., 2017
