УДК 537.39

Обзор функциональных систем управления, радиосвязи и навигации современных воздушных судов

Кривоногова Алена Михайловна – студентка Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: Целью данной работы является анализ и обзор основных функциональных систем, которые выполняют важные функции в современной авиации. Рассмотрены принципы работы, технологии и возможности систем управления полетом, радиосвязи и навигации, а также их взаимодействие для обеспечения безопасности и эффективности полетов.

Ключевые слова: электрические компоненты, системы управления, Инерциальная система, навигационная система.

Авиационная промышленность остается одной из самых технологически сложных и требовательных отраслей, где безопасность и надежность играют решающую роль. Использование различных электронных компонентов имеет решающее значение для повышения летно-технических характеристик полета. В этой статье основное внимание будет уделено представлению ключевых электронных компонентов и их классификации в воздушных судах, включая систему управления полетом, навигационную систему, систему связи и систему мониторинга и приборостроения, а также анализу того, как эти электронные компоненты повышают безопасность и эффективность эксплуатации воздушных судов.

Основные электрические системы самолета

На некоторых очень простых одномоторных самолетах не установлена электрическая система. Поршневой двигатель оснащен магнитной системой зажигания с автономным питанием, а топливный бак расположен таким образом, что питание двигателя осуществляется самотеком. Запуск самолета осуществляется с помощью маховика и кривошипно-шатунной системы или "ручного приведения в движение" двигателя.

Если требуется электрический стартер, фары, электрические летные приборы, навигационные средства или радиоприемники, электрическая система становится необходимостью. В большинстве случаев система будет питаться постоянным током с использованием единой распределительной шины, одной аккумуляторной батареи и одного генератора с приводом от двигателя. Будут предусмотрены положения в виде переключателя включения или выключения, позволяющие изолировать аккумулятор от шины и генератор переменного тока от шины. Также будут встроены амперметр, измеритель нагрузки или сигнальная лампа для индикации сбоя системы зарядки. Электрические компоненты будут подключены к шине, включающей автоматические выключатели или плавкие предохранители для защиты цепи. Могут быть предусмотрены меры, позволяющие подключать внешний источник питания, такой как дополнительный аккумулятор или наземный блок питания (GPU), для облегчения запуска двигателя или для подачи питания, когда двигатель не работает.[1],[2]

Усовершенствованные электрические системы самолетов, более сложные электрические системы обычно представляют собой системы с несколькими напряжениями, использующие комбинацию шин переменного и постоянного тока для питания различных компонентов самолета. Основная выработка электроэнергии обычно осуществляется переменным током с помощью одного или нескольких трансформаторно-выпрямительных блоков (TRU), обеспечивающих преобразование в постоянное напряжение для питания шин постоянного тока. Вторичная генерация переменного тока от ВСУ обычно предусмотрена для использования на земле, когда двигатели не работают, и для использования в воздухе в случае отказа компонентов. В систему также может быть встроено третье поколение в виде гидравлического двигателя или RAT для обеспечения резервирования на случай множественных отказов. Основные компоненты переменного и постоянного тока подключены к определенным шинам, и практически во всех ситуациях отказа предусмотрены специальные меры для обеспечения этих шин питанием. В случае прекращения выработки электроэнергии переменного тока в систему включается статический инвертор, чтобы основная шина переменного тока могла питаться от аккумуляторных батарей самолета. В электрическую систему встроены средства надежного системного мониторинга и предупреждения об отказах, которые при необходимости доводятся до сведения пилотов. Предупреждения могут включать, но не ограничиваются ими, неисправность генератора, неисправность TRU, неисправность аккумулятора, неисправность шины и мониторинг автоматического выключателя. Производитель также предоставит подробные процедуры изоляции электрических систем, которые будут использоваться в случае возгорания электрооборудования. В соответствии с применимыми правилами, такие компоненты, как резервные полетные приборы и аварийное освещение траектории полета самолета, имеют собственные резервные источники питания и будут функционировать даже в случае полного отказа электрической системы. Практически всегда предусмотрены меры по подключению электрической системы самолета к стационарному или мобильному наземному энергоблоку (GPU).[3]

Система управления полетом и ее классификация являются одним из основных электронных компонентов самолета. Система управления полетом развивалась с течением времени вместе с развитием технологий, используемых при изготовлении электрических и электронных компонентов. Технологические достижения позволили перейти от ручного управления к более совершенным и надежным электронным системам, таким как электронная система "полет по проводам". Использование таких электронных компонентов сделало самолеты более безопасными и маневренными.

Система управления полетом состоит из нескольких компонентов, которые определяют ее работу. Этими компонентами являются исполнительные механизмы, датчики, блок управления в кабине пилота и поверхности управления. Примерами поверхностей управления являются элероны, рули высоты и руль направления. После того, как пилот вводит данные в блок управления, они электронным способом передаются на исполнительные механизмы, которые затем перемещают поверхность управления. Важно, чтобы пилот получал обратную связь о действиях, выполняемых поверхностями управления.

Датчики обеспечивают пилотам необходимую обратную связь. Примерами датчиков, используемых системой управления полетом, являются гироскопы и акселерометры. Обратная связь с этими датчиками позволяет пилотам проверять положение самолета и регулировать поверхности управления в режиме реального времени. Блок управления, расположенный в кабине пилотов, принимает электронные сигналы от датчиков, обрабатывает входные данные от этих датчиков и входные данные от пилотов и отправляет электронные сигналы на исполнительные механизмы для перемещения поверхностей управления.

Второй набор важных электронных компонентов в самолете составляет навигационную систему. Навигационная система состоит из электронных компонентов, которые предоставляют пилотам всю полетную информацию, необходимую для оказания им помощи в пилотировании самолета. Существуют различные классификации компонентов навигационной системы, а именно: Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS) - это набор навигационных систем, которые указывают пилоту координаты, высоту, скорость и другие параметры полета. В GNSS используются три признанные системы, а именно спутниковые системы GPS, ГЛОНАСС и Galileo.[4]

Инерциальная система отсчета (IRS) - это навигационная система, которая использует входные данные от гироскопа и акселерометра для определения местоположения самолета. Электронные сигналы от двух датчиков помогают этой системе обнаруживать смещение по трем осям корпуса самолета и вычислять положение самолета. Благодаря своей работе IRS не требует никаких внешних данных, что делает его надежным в полете.

Настройка автопилота. Настройка информации для взлета и захода на посадку от авиадиспетчеров. Предоставление информации о расходе топлива. Навигационная система является одним из важнейших электронных компонентов при эксплуатации воздушных судов. Она обеспечивает точное позиционирование и указание маршрута пилотам и, таким образом, обеспечивает безопасный полет и эффективное авиаперелетание.

Другим набором электронных компонентов и их различными классификациями являются средства связи. system.as как следует из названия, система связи используется во всех коммуникациях между членами экипажа, членами экипажа и наземным персоналом, а также членами экипажа и пассажирами. Система связи самолета состоит из различных электронных компонентов, таких как: радиосвязь, такая как система HF для голосовой связи на большие расстояния и система VHF для голосовой связи на короткие расстояния. Частота вызова выбирается с помощью системы SELCAL, которая выбирает, будут ли волны передаваться электронным способом через УКВ или ВЧ.

Система SATCOM - используется для спутниковой связи таким же образом, как SELCAL используется для радиосвязи. ACARS - цифровая система передачи данных, используемая для электронной передачи коротких сообщений по радио или спутнику. Интерфонная связь - используется для внутренней связи в кабине пилотов, между бортпроводниками и пилотами, а также используется на земле обслуживающим персоналом. Система адресной поддержки пассажиров - существует также система адресной поддержки пассажиров, используемая для рассылки объявлений пассажирам с постов бортпроводников и кабин пилотов. Анализ показывает суть использования электронных компонентов в связи. Электронные компоненты разнообразны и обеспечивают различные виды связи. Пилот выбирает систему связи с помощью аудиопанели управления, как показано ниже. В следующий раз, когда вы отправитесь в путешествие, попробуйте разобраться, какого рода электронное общение происходит. Последний набор электронных компонентов, который необходим при эксплуатации самолетов, - это системы мониторинга и приборостроения. Система использует электронные сигналы для мониторинга различных аспектов, которые имеют решающее значение для выполнения полетов. Например, система определения погоды отслеживает погоду и помогает пилотам понимать погодные условия в предполагаемом пункте назначения самолета. Другой системой мониторинга является система мониторинга двигателя. Он отслеживает работу двигателя в режиме реального времени и предупреждает пилотов о любых отклонениях от оптимальных характеристик, требуемых при эксплуатации.[5]

Системы мониторинга необходимы для оценки характеристик самолета во время полета. Следовательно, системы мониторинга имеют первостепенное значение для обеспечения безопасности воздушных судов. Более того, эксплуатанты воздушных судов используют системы мониторинга для выполнения технического обслуживания воздушных судов. Система называется "Мониторинг тенденций состояния самолета" и предназначена для мониторинга систем самолета и оповещения бригад технического обслуживания о компонентах, требующих технического обслуживания. По этой причине системы мониторинга высоко ценятся в аэрокосмических операциях. Системы мониторинга полагаются на приборы для индикации условий, которые они отслеживают. В кабине пилотов есть шесть основных приборов, которые помогают контролировать характеристики самолета. Они обсуждаются ниже.

Список литературы

1. Иванов А.Б. Технические стандарты для электрических компонентов в авиации / Иванов А.Б. - М.: Издательство "Авиация", 2015. - 180 с.
2. Петров В.Г. Электрические компоненты в авиационной промышленности: требования и стандарты / Петров В.Г. - СПб.: Авиационное издательство, 2017. - 200 с.
3. Сидоров Г.М. Нормативные акты и стандарты для электрических компонентов в авиации / Сидоров Г.М. - М.: Воздушный транспорт, 2019. - 220 с.
4. Кузнецова Е.П. Стандартизация и требования к электрическим компонентам в авиационной промышленности: учебное пособие / Кузнецова Е.П. - М.: Транспортное издательство, 2016. - 190 с.
5. Глухов Д.С. Электротехнические требования для авиационных компонентов: практическое руководство / Глухов Д.С. - СПб.: Авиация и космонавтика, 2018. - 210 с.