Может ли электродистанционная система современного авиалайнера работать в нестабильных условиях?

Согласно этому ответу , авиалайнеры / большие пассажирские самолеты, такие как A320, спроектированы таким образом, чтобы они были статически устойчивыми в продольном направлении в нормальных условиях полета.

Что, если по какой-то причине центр тяжести внезапно сдвинется сразу за нейтральной точкой ? Может ли система FBW (например) Airbus справиться с этим, точно так же, как FBW истребителя, который по своей конструкции нестабилен?

Конечно, я не говорю о ситуации, когда ЦТ оказывается так далеко назад, что самолет входит в глубокое сваливание, а о состоянии сразу «после» нейтральной устойчивости, когда самолет только что стал «слегка нестабильным».

Если время реакции СУО существенно меньше короткопериодного режима самолета, то да.
Что, вероятно, будет иметь место, не так ли? Или это нельзя вообще предположить?
Самой первой реализацией системы управления по проводам в реальном самолете был X31, который был экспериментальным истребителем. en.wikipedia.org/wiki/Rockwell-MBB_X-31 Поскольку истребителям нужна маневренность , они аэродинамически нестабильны, чтобы обеспечить высокую скорость поворота и передачи.
Да, даже когда самолет находится в области положительной статической устойчивости, существуют постоянные помехи, которые могут изменить угол тангажа самолета и угол атаки от желаемого/запрограммированного шага. В F-4 у нас были системы увеличения ориентации по всем трем осям, тангажу, крену и рысканию, которые при обнаружении небольших отклонений вводили органы управления полетом для их корректировки. Они были эффективно устранены отклонение положения. Системы FBW будут работать аналогично и даже более эффективно в любой области статической устойчивости, независимо от характеристик динамической устойчивости самолета.
Обычно мы называем это «надежностью», то есть способностью системы управления управлять чем-то нестандартным. Например, что если ваша цель слишком тяжелая, недостаточно мощная, или неуравновешенная, или более или менее стабильная, чем ожидалось. Некоторые системы спроектированы так, чтобы быть сверхнадежными, некоторые менее. Все зависит от всевозможных компромиссов.
Поэтому всем, прежде чем ответить на этот вопрос, обратите внимание, что этот вопрос касается не управления нестабильными целями, а целей с непредсказуемой и даже неизмеримой изменяющейся динамикой, и сфокусируйте ответ на адаптивной и надежной стороне системы управления.
Лучшим местом, чтобы попробовать это, был бы полноценный авиасимулятор. Я тестировал только один самолет со статической нестабильностью в домашнем симуляторе с приличной физикой, и это был большой пассажирский самолет, и я смог управлять им вручную после некоторой практики. Таким образом, мой прогноз таков: если FBW не создает колебаний при изменении высоты тона или подстройке высоты тона, это должно способствовать стабильности.
Слегка нестабильным самолетом можно управлять даже без FBW (пример: Wright Flyer).

Ответы (2)

Да, может - в зависимости от:

  • величина смещения ЦТ;
  • скорость полета;
  • вес самолета (собственно момент инерции);
  • максимальная скорость отклонения рулей высоты/элеронов.

Если планер обладает аэродинамической статической устойчивостью, нарушение угла атаки создает аэродинамические силы, которые возвращают самолет в нейтральное положение. Если центр тяжести смещается за нейтральную точку, планер становится статически неустойчивым — аэродинамические силы теперь хотят усилить возмущение. Гироскопы скорости в электродистанционной системе определяют, что положение отклоняется от заданного положения, и отклоняют рули высоты / элероны так, чтобы самолет возвращался назад.

введите описание изображения здесьИсточник изображения

Величина смещения центра тяжести Способность системы управления полетом корректировать неустойчивое равновесие зависит от степени нестабильности: кривизна правой чашки на картинке выше.

Воздушная скорость Отклонение рулей высоты и элеронов создает аэродинамические моменты, пропорциональные В 2 . На высоких скоростях небольшое отклонение приводит к большому моменту вокруг ЦТ - критической ситуацией является низкая скорость полета, которая в основном возникает близко к земле. При малых скоростях требуются большие отклонения.

Вес воздушного судна Если воздушное судно имеет большой общий вес и если этот вес распределяется вдали от центра тяжести, для устранения нарушений угла атаки требуются большие отклонения органов управления. Более тяжелый шар для боулинга на изображении выше требует более высоких усилий.

Максимальная скорость отклонения рулей высоты/элеронов Частотная характеристика систем управления полетом зависит от того, насколько быстро рулевые поверхности могут быть приведены в требуемое положение, а это функция скорости подачи гидравлической жидкости: добавленная мощность всех рабочих гидравлические насосы.

F-16 спроектирован так, чтобы быстро корректировать любое отклонение от заданного положения в любой летной ситуации. Все системы имеют такие размеры, что искусственная устойчивость все еще может быть обеспечена при самой низкой воздушной скорости и самом высоком MOI, с которым может столкнуться самолет. A320 не спроектирован с критически важной для полета системой FBW - если все системы выходят из строя, самолет возвращается в состояние с аэродинамической статической устойчивостью. Если система FBW выходит из строя на F-16, пилот должен катапультироваться.

«A320 не спроектирован с критически важной для полета системой FBW — если все системы откажут, самолет вернется в состояние с аэродинамической статической устойчивостью». Однако что произойдет, если возникнет нестабильное состояние из-за смещения ЦТ одновременно с отказом системы FBW? Мог ли тогда пилот управлять им вручную?
Это тоже постепенно, зависит от степени нестабильности. Пилот может вносить активные корректирующие действия, если нестабильность не является слишком быстрой и резкой, как нестабильность зависшего вертолета, для которой типичный период времени составляет десятки секунд. Однако к этому нужно привыкнуть, и было бы утомительно делать это в течение более длительных периодов времени.

Слово « дескриптор » здесь довольно загружено. Я думаю, ваш вопрос заключается в том, способен ли коммерческий транспортный самолет категории FBW поддерживать горизонтальный полет для статически нестабильных ЦТ. Лучшая интерпретация заключается в том, может ли пилот безопасно управлять указанным самолетом, если центр тяжести нестабилен или почти нестабилен (после опубликованного конверта центра тяжести)? Ответы на все из них, я бы сказал, нет .

Прежде всего, для стабилизации статически неустойчивого самолета требуется обратная связь по углу атаки в петле тангажа (см. Стивенс Б.Л. и Льюис Ф. Управление воздушным судном и моделирование). Для коммерческих самолетов транспортной категории FBW, с которыми я работал, возвращаются только скорость и угол тангажа. AOA и другие измерения используются для планирования усиления, но не непосредственно в петле основного тона. Я подозреваю, что это относится ко всем коммерческим FBW. Скорость тангажа с планированием усиления обычно достаточна для повышения качества обработки для конфигураций с ослабленной устойчивостью (статический запас < 5%). Я подозреваю, что во многом это связано с устойчивостью к отказам: если ваше измерение угла атаки не соответствует или отключено, самолет должен продолжать полет. Таким образом, самолет с неустойчивой по тангажу системой не подходит для части 25.

Во-вторых, даже если ЦТ стабилен, но находится достаточно далеко от центра ЦТ, FBW, скорее всего, не будет настроен для достижения необходимого качества управления для безопасного полета. Продольные моды не будут достаточно демпфированы, и вы более склонны к контролю чувствительности. Ситуация ухудшается по мере приближения к нейтральной стабильности.

Но А320 также измеряет ускорения, иначе как бы вы могли летать по закону С*? У него также есть защита от угла атаки, хотя я не думаю, что он на самом деле использует AOA для полета (есть еще один вопрос по этому поводу) - я думаю, что это также контур управления шагом и скоростью (с dv / dt). ...
Я хотел бы рассматривать C * как команду отслеживания, а не как повышение стабильности (SAS). Однако, без глубокого понимания законов A320, я не хочу делать предположения о его обратной связи и ее влиянии на статически нестабильные конфигурации.
Может ли электродистанционная система современного авиалайнера работать в нестабильных условиях?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v