Лекция 11.

План

1. САУ угловой скоростью.

2. САУ нормальной перегрузкой.

Вектор скорости центра масс ЛА как твердого тела в каж­дый момент времени направлен по касательной к траектории полета. Следовательно, для изменения направления траектории полета в пространстве необходимо менять направление вектора скорости. Направление вектора скорости опреде­ляется направлением вектора тяги двигателей и аэродинамическими характеристиками ЛА. Вектор тяги обычно ориентируется по отношению к корпусу ЛА и на большинстве режимов полета его направление остается неизменным.

Аэродинамические характеристики ЛА (подъемная сила, бо­ковая сила, сила лобового сопротивления и др.) зависят от угло­вого положения вектора тяги по отношению к вектору скорости. Так, например, для изменения подъемной или боковой сил необ­ходимо изменять углы между векторами тяти и скорости полета в вертикальной (угол атаки) или горизонтальной (угол скольже­ния) плоскостях.

Таким образом, вектор тяги на данном режиме полета дол­жен занимать определенное положение по отношению к вектору скорости. Поскольку, вектор тяги связан с осями ЛА, то можно говорить, что ЛА должен занимать определенное уг­ловое положение по отношению к вектору скорости. Придание ЛА определенных угловых положений (углы тангажа, крена, рыскания, ата­ки, скольжения и их производные), осуществляемое человеком или специальной систе­мой, составляет основную задачу управления угловыми движе­ниями.

САУ угловой скоростью.

Контуры управления угловыми скоростями ЛА, служат для формирования демпфирующих моментов и, следовательно, для улучшения качества переходного процесса.

Рассмотрим систему управления угловой скоростью тангажа, представленную структурной схемой на рисунке 3.

Рис. 3. Структурная схема системы управления угловой скоростью тангажа.

В этой схеме закон управления принят в виде

                                  (48)

  где  — передаточное число; — заданная угловая скорость тангажа, а передаточная функция ЛА по угловой скорости представлена в прямоугольнике.

   Передаточная функция системы, как следует из рис.3 имеет вид: 

                                            (49)

Здесь

                  (50)

   где  и  — соответственно собственная частота и коэффициент затухания ЛА.

Для выбора пере­даточного числа  заметим, что наилучшее качество процесса в колебательном звене получается при . Исклю­чая из уравнений (50) частоту , получим выражение для :

                                (51)

       Аналогичные рассуждения имеют место при рассмотрении систем управления угловой скоростью рысканья и крена.

САУ нормальной перегрузкой.

  В ряде случаев системы управления полетом ЛА включают контуры управления перегрузками или, точнее говоря, ускорения­ми центра масс. Такие контуры управления являются внешними по отношению к контурам управления угловыми скоростями.

  Поскольку, нормальная и боковая перегрузки пропорциональны соответственно углам атаки и скольжения, то контуры управления перегрузкой эквивалентны контурам управления углами  и .

   Рассмотрим нормальные и боковые ускорения, которые опре­деляются скоростью изменения углов наклона траектории в вер­тикальной и горизонтальной плоскостях:

                          (52)

                     где                                  

   Если воспользоваться первыми из уравнений (19) и (27), то получим (при условии  и ):

                         (53)

   Передаточные функции самолета по ускорениям j_y и  при входах  и  можно получить из передаточных функций (20) и (28) и соотношений (53):

                              (54)

                                     (55)

Рассмотрим систему стабилизации нормально­го ускорения (рис. 4).

Рис.4. Система управления нормальным ускорением.

Для измерения ускорений  и  можно применить акселерометры, оси чувствитель-ности которых совпа­дают соответственно с нормальной  и поперечной  осями самолета.

Запишем закон управления в соответствии со схемой рис. 4

                                      (56)

Уравнение движения системы будет

                  (57)

Отсюда видно, что при принятом законе управления (56) обеспечивается повышение запаса статической устойчивости ЛА. Такой же эффект будет при введении в закон управления угла атаки а вместо нормального ускорения j_y . Демпфирование же ЛА будет неудовлетворительным. Для получения приемлемого пере­ходного процесса контур управления ускорением необходимо применять совместно с контуром управления угловой скоростью. Сказанное здесь об управлении нормальным ускорением целиком относится к управлению боковым ускорением.

Лекция 12.

План

1. САУ углом тангажа посредством статического автопилота.

2. САУ углом тангажа посредством астатического автопилота.

3. САУ углом тангажа посредством изодромного автопилота.