Исследование режима преобразования координат вычислителя пилотажно-навигационного комплекса

В настоящее время все большее распространение получают бортовые компьютеры и интегрированные вычислительные комплексы навигации и самолетовождения.

На современном этапе развития Гражданской авиации все большее значение для повышения безопасности полетов приобретает работа в области обеспечения надежности и совершенствования авиационной техники. Пилотажно-навигационный комплекс (ПНК) современных летательных аппаратов осуществляет автоматическое и полуавтоматическое самолетовождение по запрограммированным траекториям с выдерживанием требуемых норм вертикального и горизонтального эшелонирования на всех этапах полета, включая заход на посадку в пределах до метеоминимума по категории IIIA. Это очень ответственные и сложные операции, которые должны выполняться с высокой точностью и надёжностью, даже в самых сложных метеорологических условиях. Одним из основных направлений решения проблемы повышения регулярности полетов пассажирских самолетов в условиях непрерывного возрастания их интенсивности является создание и внедрение в эксплуатацию более современных автоматических бортовых систем управления (АБСУ), позволяющих снизить существующие посадочные минимумы погоды и обеспечить безопасность воздушного движения.

Пилотажно-навигационный комплекс ПНК самолета обеспечивает решение задач навигации и пилотирования в условиях, соответствующих требованиям второй категории ИКАО. Общая навигационная задача заключается в безопасном выводе самолета в заданную точку пространства, с заданной скоростью по установленной или оперативно выбранной пространственно-временной траектории.

ПНК самолета относится к комплексам автоматизированного самолетовождения по участкам маршрута. Общую задачу пилотирования также можно разделить на главную - стабилизация пространственного положения самолета на заданной траектории - и ряд частных задач, обусловленных необходимостью контроля и управления бортовыми устройствами и взаимодействием с другими целевыми комплексами самолета.

Главную навигационную задачу     решает навигационный вычислитель, а оператор контролирует правильность ее решения, вводит в навигационный вычислитель программу полета по следующему участку маршрута, управляет работой систем измерения навигационной информации, решает логические задачи навигации по определению необходимости коррекции счисленных координат и курса самолета, управляет процессом коррекции координат и решает все частные навигационные задачи.

Система АБСУ обеспечивающая необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета и ряд режимов автоматического управления полетом, состоит из трех систем:

• - система траекторного управления (СТУ), служащая для формирования законов управления самолетом по сигналам ПНК и индикации ряда навигационно-пилотажных параметров;

система автоматического управления САУ как исполнительный орган, воздействующий через приводы на органы управления самолетом, автомат тяги (АТ), стабилизирующий заданную приборную скорость полета.

В навигационном вычислителе НВУ-БЗ предусмотрено программирование следующих параметров: текущих прямоугольных координат самолета: вдоль оси маршрута ............ 0^950 км перпендикулярно оси маршрута ............. ±500 км заданного путевого угла (ЗПУ)..................... от 0 до 360° значения линейного упреждения разворота (ЛУР) от 5 до 25 км с дискретностью 5 км.

Структурная схема вычислителя НВУ-БЗ и его связи с системами-датчиками приведена на рис. 1.

Навигационное вычислительное устройство (НВУ) НВУ-БЗ предназначено для непрерывного автоматического счисления текущих частноортодромических координат самолета с индукцией их на планшете и выдачи сигналов для автоматического и полуавтоматического управления самолетом.

Навигационный вычислитель функционально сопряжен с угломерно -дальномерной системой, благодаря чему обеспечивается автоматическая коррекция счисленных координат самолета в радиусе действия маяка 10350 км.

Мощность, потребляемая вычислителем, составляет:

• -    по постоянному току - 400 ВТ;

• -    по переменному току - 300 а.

Вес вычислителя с ответными частями штепсельных разъемов (без соединительных кабелей) составляет:

• -    НВУ-Б3 - 69,0 кг.

При последовательном прохождении самолетом всех участков частной ортодромии необходим переход от одной частноортодромической системы координат к другой.

36В 40Гц           27В

Рис.1. Структурная схема вычислителя НВУ-БЗ

Для обеспечения непрерывного и плавного перехода с одной частной ортодромии на другую вычислитель, помимо счисления текущих координат, решает задачу преобразования координат самолета в координаты, вычисленные относительно поворотного пункта следующей частной ортодромии (рис.2.).

Рис.2. Преобразование координат из одной частноортодромической системы в другую.

Одно из основных направлений модернизации НВУ ПНК выбираем увеличение скорости обработки радиолокационной и радионавигационной информации за счет замены старой элементной базы на новую, что приведет к увеличению быстродействию НВУ ПНК, снижению потребляемой мощности и массы оборудования, а также повышению надежности.

Для увеличения диапазона измеряемых частот координат можно применить предварительный управляемый делитель частоты (рис. 3).

В бортовом НВУ ПНК схема счётчика индикатора-задатчика координат вычислителя собрана на микросхемах и других радиоэлементах, итого 3 микросхем.

Сборка осуществляется на печатной плате из стеклотекстолита. Рассчитаем размеры печатной платы. Площади установки одной микросхемы приведены в таблице ранее.

Рис.3. Схема предварительный управляемый делитель частоты

Площади установки одной микросхемы

Таблица 1.

Наименование	Количество (шт.)	Площадь установки (мм2)
DD1–DD8 ИЕ7 (74VHCT198 )	8	200
DD9 ИЕ19 (74VHCT393)	1	200
DD10 КП7 (74VHCT151)	1	200

Наименьшее расстояние между печатными проводниками - 0,1мм. При проектировании печатной платы применяют координатную сетку, имеющую основной шаг 2,5мм. Диаметры отверстий - 0,2-0,4мм. Остальные блоки бортовой МНРЛС также собраны на печатных платах. Все платы помещаются в металлический штампованный корпус, имеющий съёмные боковые и верхнюю крышки для обеспечения доступа при регулировке и ремонте. Размеры корпуса: длина 520мм., ширина 180мм., высота 120мм. Корпус устанавливается на амортизационную раму.

В результате конструктивного расчёта выявлено, что предлагаемое бортовое НВУ ПНК имеет меньшие размеры блока, чем базовый, что особенно важно с точки зрения требований компактности авиационного оборудования без уменьшения его надёжности. Рассмотрено режима преобразования координат вычислителя пилотажно-навигационного комплекса (ПНК), а также модернизировано принципиальная электрическая схема счётчика индикатора-задатчика координат вычислителя в соответствии со структурной и функциональными схемами.

Было изучено путем модернизации существующей схемы счётчика индикатора-задатчика координат НВУ, заменой аналогового индикатора на цветной цифровой, с выводом цифровой информации о пилотажнонавигационной обстановке и проверяемых параметров правильности функционирования НВУ ПНК системой встроенного контроля на многофункциональный дисплей. Результатом этого является повышение точности и надежности самолетного НВУ в составе пилотажнонавигационного комплекса, а также снижение его веса и габаритов.