Что такое летать по проводам?

Электронное управление означает, что в самолете входные данные управления (пилотом или автопилотом) подаются на (бортовой) компьютер, который обрабатывает их и определяет требуемые движения поверхности управления и передает их с помощью электрических сигналов (по проводам, следовательно). термин «управление по проводам») к соответствующим исполнительным механизмам.

Это отличается от механической системы, в которой управляющие входы пилота напрямую передаются на приводы управления полетом через двухтактные стержни или кабели. На следующем рисунке показана схема механической и электродистанционной системы.

Источник: euroaviasevilla.es

Первым самолетом, использовавшим этот режим управления, был Avro Arrow , в котором использовалась двухканальная электродистанционная система, выполненная из аналоговых схем. Механизм управления полетом на лунном модуле «Аполлон » был электродистанционным, основная система наведения, навигации и управления, которая называлась PGNCS, произносится как «пинг».

Позже НАСА испытало электродистанционную систему на самолете F-8, схема которого показана ниже. Обратите внимание, что он использует бортовой компьютер Apollo.

Изображение из Computers Take Flight - история новаторского проекта НАСА по дистанционному управлению.

В гражданской авиации Concorde и A320 (с цифровой системой дистанционного управления) представили системы дистанционного управления, а в военной - F-16. В настоящее время почти все боевые самолеты и крупные авиалайнеры используют электродистанционные системы.

В качестве расширения система называется fly-by-light (или fly-by-optic), если сигналы передаются по оптическим кабелям. Если провода полностью исключаются, это называется беспроводным подключением .

Fly-by-wire означает, что команды управления передаются по проводам на поверхности управления. Там либо электродвигатели, либо гидравлические приводы выполняют физическую работу по перемещению поверхностей. У пилота есть либо обычная штурвальная колонка, либо боковая ручка с датчиками, которые будут кодировать команды пилота в электрические сигналы. Дополнительно можно использовать компьютер для изменения сигналов таким образом, чтобы избежать условий перегрузки или опасных маневров.

Другие системы управления можно охарактеризовать как механические: толкатель или стальной трос проходят по всей длине до поверхности управления. Чтобы облегчить пилоту механическую работу, эти толкатели могут быть усилены гидравликой, поэтому механическое движение штурвала или ручки управления станет командой для гидравлического привода, аналогично электрическим сигналам в системе дистанционного управления. В ранних системах использовались различные аэродинамические средства для уменьшения управляющих усилий, а небольшие самолеты имеют достаточно низкие управляющие усилия, чтобы их можно было использовать с прямой механической связью без усиления. В некоторых случаях приходится даже искусственно увеличивать усилия управления, чтобы дать пилоту достаточную обратную связь.

Российские боевые самолеты предпочитают использовать пары стальных тросов вместо толкателей, потому что они будут более устойчивыми при попадании пули. Кроме того, в большинстве первых самолетов использовались тросы из соображений веса. Сегодня предпочтение отдается толкателям, потому что они обеспечивают более жесткое соединение и меньшее трение.

Относительно истории fly-by-wire я мог бы просто скопировать статью из Википедии, но предпочитаю ссылку на нее здесь .

Ирония в том, что самолеты, которые не летают по проводам, летают по проводам... Стальные тросы.

В более ранних самолетах (и во многих небольших самолетах общего назначения по сей день) обычно использовались стальные тросы управления, которые напрямую соединяли поверхности управления с джойстиком или ручкой. Такие, как видно, бегут к хвостовой части этого самолета

( источник )

Это никоим образом не ограничивается небольшими самолетами, многие более крупные самолеты также используют тросы управления. Вы также можете использовать тяги управления, которые обычно используются на самолетах Mooney, однако они обычно достигаются за счет веса, но могут обеспечить более тактильные ощущения.

Fly-By-Wire обычно означает, что управляющие входы передаются через электронные кабели на набор гидравлических приводов для перемещения поверхности управления. Чтобы расширить это, системы FBW также решают, какие движения будут совершать поверхности управления, и часто не позволяют поверхностям двигаться так, чтобы это поставило самолет в опасное положение. Простое управление исполнительными механизмами с помощью электрических сигналов не обязательно является FBW, и даже такие простые самолеты, как Cessna 172, имеют закрылки с электронным управлением, которые не считаются FBW.

Fly-by-wire (FBW) — это система, которая заменяет обычное ручное управление полетом самолета электронным интерфейсом. Движения органов управления полетом преобразуются в электронные сигналы, передаваемые по проводам (отсюда и термин «управление по проводам»), а компьютеры управления полетом определяют, как перемещать приводы на каждой поверхности управления, чтобы обеспечить заданный ответ. Система дистанционного управления также позволяет автоматическим сигналам, посылаемым компьютерами самолета, выполнять функции без участия пилота, как в системах, которые автоматически помогают стабилизировать самолет или предотвращают небезопасную эксплуатацию самолета за пределами его рабочего диапазона.

Ссылка: Википедия

В легких самолетах используется прямая механическая связь с использованием тросов и / или толкателей. Более крупные самолеты и самолеты, произведенные до введения FBW, используют гидравлические приводы, подчиненные непосредственно органам управления в кабине.

Фундаментальная идея электродистанционного управления заключается в том, чтобы реакция управления самолетом была предсказуемой, желательной и безопасной.

Современные конструкции коммерческих самолетов все чаще отказываются от обычных толкателей и тросов в пользу архитектуры с электродистанционной связью (FBW) просто из-за необходимости конкуренции, обусловленной характеристиками производительности и безопасности. Прямые механические соединения с органами управления полетом просты и надежны для небольших/легких самолетов, но будут иметь проблемы с более крупными самолетами с более высокими характеристиками. Механические системы управления полетом имеют все более нежелательные характеристики при более высокой полной массе и скорости, им не хватает как маневренности, так и крейсерской эффективности.

Более крупные самолеты имеют гораздо большие инерционные эффекты, поэтому им требуются большие поверхности управления полетом, которые также должны быть расположены дальше от органов управления кабиной. Это растянутое расположение на больших расстояниях вызывает повышенное трение в путях тросов управления, а также большие управляющие усилия при повышенной скорости. Полет большого самолета на низкой скорости требует столь же больших отклонений органов управления, вызванных преувеличенными движениями органов управления пилота. Точное управление ухудшается, так как каждое механическое соединение на пути управления от руки пилота до руля высоты может даже немного покачиваться. Свободный ход или слегка ослабленные соединения по длине пути управления в сумме увеличивают «мертвую зону» управления для органов управления пилотом вокруг нейтральной центральной точки.

Для простейшей реализации электродистанционной системы необходимы следующие компоненты:

• пилотный интерфейс для восприятия входных сигналов управления (для простоты называемый «джойстиком»)
• компьютер управления полетом для преобразования входных данных пилота в движения поверхности управления
• сервоприводы для позиционирования поверхностей управления полетом
• электроэнергия для электронных компонентов
• система высокой мощности для сервоприводов управления полетом

Это упрощение электродистанционной системы является функциональным, но для такой упрощенной системы ее полезность, вероятно, ограничена радиоуправляемой моделью самолета. Каждый компонент работает без резервного копирования, а это означает, что любой единичный сбой приводит к потере всех возможностей системы. Если датчик в интерфейсе пилота выйдет из строя, самолет разобьется. Если компьютер управления полетом потеряет питание или зависнет, самолет разобьется. Это упрощение системы FBW простое, но хрупкое. Нет обратной связи с пилотом, поэтому можно только предположить правильную работу каждого компонента, и любые неисправности не будут идентифицированы для исправления. Без некоторых избыточностей и других усовершенствований ему будет не хватать некоторых возможностей, необходимых для безопасного и надежного полноразмерного самолета.

Кое-что из этого выдержки из моей книги «Введение в системы управления полетом по проводам: руководство профессионального пилота по пониманию управления современными самолетами».