Устройство определения и индикации углов крена самолета

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 18273 4 С 13 1 5)5 ОБРЕТ ИСАНИ ТОРСКОМУ С ЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ИНДИКАЦИИ УГЛОВ КРЕНА САМОЛЕТА (57) Предлагаемый индикатор углов крена относится к авиационной технике. Цель изобретения - повышение безопасности при выполнении полупереворота, Поставленная цель достигается тем, что в индикатор углов крена самолета, содержащий последовательно связанные датчик угла крена 1 и указатель б, дополнительно введены датчик скорости 2, датчик располагаемой перегрузки 3, датчик высоты 4 и вычислитель допустимого значения угла крена 5, позволяющие повысить безопасность при выполнении полупереворота путем индикации летчику предельных значений углов крена, 1 з.п. ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к авиационнойтехнике, а именно к устройствам для определения и улучшения параметров движениялетательных аппаратов,Для повышения возможности полета 5при выполнении полупереворота в устройство, содержащее датчик угла крена и указатель, введен вычислитель допустимогозначения угла крена, а также датчики скорости, располагаемой перегрузки и высоты, 10выходы которых соединены соответственнос первым, вторым и третьим входами вычислителя допустимого значения угла крена,На фиг.1 дана блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 - блок-схема вычислителя допустимого значения угла крена,Индикатор углов крена самолета содержит датчик угла крена 1, датчик скорости 2,датчик рэсполагаемой перегрузки 3, датчиквысоты 4, вычислитель допустимого угла 20крена 5, указатель 6. Выход датчика углакрена 1 связан с первым входом указателя 6.Со вторым входом указателя 6 своим выходам связан вычислитель допустимого углакрена 5, первый, второй и третий вход котрого связан соответственно с выходамидатчика скорости 2; датчика располагэемойперегрузки 3 и датчика высоты 4.Вычислитель допустимого угла кренасодержит первое поляризованное реле 7 с 30контактами 8, второй поляризованное реле9 с контактами 10, первый 11, второй 12,третий 13, четвертый 14, пятый 15 сумматоры, механический блок суммирования 16,.первый 17, второй 18 инверторыпервый 19, 35второй 20, третий 21, четвертый 22, пятый 23задатчики постоянного сигнала, умножитель 24, первый 25 и второй 26 делители,первый 27 и второй 28 квадраторы, блокизвлечения квадратного корня 29, первый 4030 и второй 31 синусно-косинусные преобразователи, первый 32 и второй ЗЗ приводыи датчик угла поворота 34. Вход первогоквадратора 27, являющийся первым входомвычислителя допустимого угле крена, связдн с выходом датчика скорости 2. ВыхОДпервого квадратора 27 связан с первым входом первого делителя 25, второй вход кото- .рого связан с выходом второго задатчикапостоянного сигнала 20. а выход - с первым 50входом умножителя 24. Второй вход умножителя 24 связан с выходом первого эадэтчика постоянного сигнала 19, а его выход -с первым входом пятого сумматора 15 ивходом второго квэдратора 28, выход которого связан с входом первого инвертора 17,Выход первого инвертора 17 связан с первым входом первого сумматора 11, второйвход которого связан с выходом второго задатчика постоянного сигнала 20, а выход -с входом блока извлечения квадратного корня 29 и входом второго поляризованного реле 9. Выход блока извлечения квадратного корня 19 связан с первым входом второго делителя 26, второй вход которого связан с подвижным контактом 8 поляризованного реле 7, Выход второго делителя 26 связан с первым входом второго сумматора 12, второй вход которого связан с косинусной обмоткой первого синусно-косинусного преобразователя 30, а выход - с входом первого электромеханического привода 32. Выход привода 32 кинематически - с входом первого синусно-косинусного вращающегося трансформатора 30 и вторым входом механического блока суммирования 16, выход которого связан с входом датчика угла поворота 34, Второй вход пятого сумматора 15 связан с синусной обмоткой второго синус- но-косинусного преобразователя 31, а выход - с входом второго привода 33, выход которого кинематически связан с входом второго синусно-косинусного преобразователя 31 и первым входом механического блока суммирования 16. Второй вход третьегосумматора 13, являющийся вторым входом вычислителя допустимого угла крена 5 связан с выходом датчика располагаемой перегрузки 3 и с замыкающим контактом 8 поляризованного реле 7, Первый вход третьего сумматора 13 связан с выходом второго инвертора 18, а его выход- с входом первого поляризованного реле 7. Выход третьего задатчика постоянного сигнала 21 связан с входом второго инвертора 18 и с размыкающим контактом 8 поляризованного реле 7, Третий вход умножителя 24 связан с подвижным контактом 8 поляризованного реле 7, э его четвертый вход - с выходом четвертого сумматора 14, первый вход которого связан с выходом четвертого зэдатчика постоянного сигнала 22, а второй, являющийся третьим входом вычислителя допустимого значения угла крена 5 - с выходом датчика высоты 4. Выход датчика угла поворота 34 и выход пятого эадэтчика постоянного сигнала 23 связаны соответственно с размыкающим и замыкающим контактами 10 поляризованного реле 9, подвижный контакт которого, являющийся выходом вычислителя допустимого значения угла крена 5, связан со вторым входом указателя б,Индикатор углов крена самолета работает следующим образом.В процессе полета самолета выходной сигнал датчика углов крена 1 поступает на первый вход указателя б, стрелка которого отклоняется и обозначает текущее значение угла крена у. Одновременно на первый ивторой входы четвертого сумматора 14 поступают соответственно электрические сигналы четвертого задатчика постоянного сигнала 22, пропорциональные значению безопасной высоты выхода из полуперево рота со знаком "минус" - Нбез и датчика высоты 4, пропорциональные текущему значению высоты полета Н. С выхода четвертого сумматора 14 электрический сигнал, пропорциональный значению максимально 10 возможной потере высоты (Н-Нбез) поступает на четвертый вход умножителя 24, Напервый вход третьего сумматора 13 с выхода третьего задатчика постоянного сигнала 21, проходя через второй инвертор 18, посту пает электрический сигнал, пропорциональный значению максимально допустимой нормальной перегрузки со знаком "Минус"пу дол, а на второй вход - электрический сигнал датчика располагаемой перегрузки 20 3, пропорциональный значению располагаемой по условиям сваливания нормальной перегрузки пу р. На выходе третьего сумматора 13 получается сигнал, пропорциональный значению (пу р-пу доп.), который подается 25 на вход первого поляризованного реле 7, При условиях полета, когда значение располагаемой перегрузки пу р больше значения допустимой перегрузки пу доп на выходе из третьего сумматора 13 получается сигнал 30 положительной полярности, который поступая на управляющую обмотку первого поляризованного реле 7, вызывает его срабатывание таким образом, что на третий вход умножителя 24 поступает электрический сигнал 35 третьего задатчика постоянного сигнала 21, Если пу рпу доп, то отрицательный сигнал третьего сумматора 13 вызовет такое срабатывание первого поляризованного реле 7, что к третьему входу умножителя 24 подклю чается выходной сигнал датчика располагаемой перегрузки 3. Электрический сигнал датчика скорости 2, пропорциональный текущей скорости полета Ч, преобразованный в сигнал, пропорциональный при 45 прохождении через первый квадратор 27, подается на первый вход первого делителя 25 и после деления на него выходного сигнала второго задатчика постоянного сигнала 20, подаваемого на второй вход первого 50 делителя 25, на первый вход умножителя 24 поступает электрический сигнал, пропорциональный значению 1 П . На второй2вход умножителя 24 поступает сигнал первого задатчика постоянного сигнала 19, 55 пропорциональный значению 0,45 9, Таким образом, на выходе иэ умножителя 24 формируется сигнал, пропорциональный зна- чению0,45 ппуН Нпез) который через пятый сумматор 15 подается на вход второго электромеханического привода 33 и вызывает отклонение первого входного штока механического блока суммирования 16 и второго синусно-косинусно" го преобразователя 31 до тех пор, пока выходной сигнал синусоидальной обмотки второго синусно-косинусного преобразователя 31 не скомпенсирует в пятом сумматоре 15 выходной сигнал умножителя 24, В установившемся состоянии следящей системы выходной сигнал пятого сумматора 15 равен нулю, а его входные сигналы ОЛЬрпуН - Нпе,Чвзаимно компенсируются. Входной сигнал второго синусно-косинусного вращающегося трансформатора 31 и отклонение первого входного штока механического блока суммирования 16 пропорциональны углу ф= агсз и который соответствует значению максимального угла наклона плоскости полупереворота к плоскости горизонта. Выходной сигнал умножителя 24, пропорциональный значению з 1 п ф, поступает на вход второго квадратора 28, Выходной сигнал второго квадратора 28, пропорциональный значению зи ф изменив знак на "минус" при прохождении через первый инвертор 17 поступает на первый вход первого сумматора 11, на второй вход которого подается сигнал второго задатчика постоянного сигнала 20. Выходной сигнал первого сумматора 11, пропорциональный значению (1-зи ф), по 2 ступает на вход блока извлечения квадратного корня 29. Выходной сигнал блока извлечения квадратного ко ня 29, пропорциональный значению 1 - з 1 п ф поступает на первый вход второго делителя 26, делится на сигнал, пропорциональный значению перегрузки пу р=ппп ( пу дои подается на второи 6 с третьего входаой сигнал второго дальный значению орого детеля 24 26, про ия котор лител Выхо порци вход в умнож лител ыражчерез второй сумматор 12 подается на вход первого привода 32 и вызывает отклонение второго входного штока механического блока суммирования 16 и первого синусно-косинусного преобразователя 30 до тех пор, пока выходной сигнал косинусоидальной обмотки первого синусно-косинусного преобразователя 30 не скомпенсирует во втором сумматоре 12 выходной сигнал второго делителя 26. В установившемся состоянии следящей системы выходной сигнал второго сумматора 12 равна нулю, а его входные сигналы взаимно компенсируются. Входной сигнал первого синусно-косинусного преобразователя 30 и отклонение второго входного штока шестого механического блока суммирования . 16 пропорциональны углу который соответствует значению потребного для реализации полупереворота угла между подьемной силой и перпендикуляром к плоскости полупереворота. Отклонение выходного штока механического блока суммирования 16, пропорциональное величине у =ф +д вызывает изменение положения входного штока датчика угла поворота 34, на выходе которого электрический сигнал пропорционален у, который соответствует предельному значению угла крена самолета, допустимого иэ условия не столкновения с землей при выполнении полупереворота. При этом на вход второго поляризованного реле 9 поступаетот первого сумматора 11 электрический сигнал, пропорциональный значению выражения Б этом случае, если на момент начала маневра запас высоты достаточен для выполнения переворота. то будет иметь место выражение и выходной сигнал первого сумматора 11 5 10 15 20 25 отрицательного знака вызывает срабатывание второго поляризованного реле 9 таким образом, что сигнал задатчика постоянного сигнала 23, пропорциональный значению ф= 180, будет подаваться на выход вычислителя допустимого угла крена 5, Если запас высоты недостаточен для выполнения переворота, то з 1 п ф 1 и выходной сигнал первого сумматора 11 положителен 1 - з 1 п ф О. Он вызовет такое срабатывание второго поляризованного реле 9, что к выходу вычислителя допустимого угла крена 5 подключится. выход датчика угла поворота 34. Таким образом, на выходе вычислителя допустимого значения угла крена 5 формируется сигнал, пропорциональный предельному значению угла крена, допустимого из условия не столкновения с землей при выполнении полупереворотов. Положительный эффект определяется следующим образом, При выполнении переворота (полупереворота) происходит потеря высоты. Это приводит к необходимости запоминания летчиком границы высот, допустимых иэ условия не столкновения с землей при выполнении переворота, В условиях ограниченного запаса высоты безопасное выполнение переворота исключено, но возможно выполнение полупереворота с углом наклона его плоскости к плоскости горизонта, не превышающего некоторого значения ф Полупереворот в плоскости, наклоненной к плоскости горизонта под углом ф позволяет полнее использовать маневренные возможности самолета, но для этого летчику требуется выдерживать вполне определенный угол крена самолета, не превышающий некоторого значения у. Основные параметры движения самолета при перевороте связаны где Чср, пу ср, ЬН - соответственно средняя скорость, средняя нормальная перегрузка и потеря высоты за время переворота.Для уменьшения потери высоты переворот выполняют с максимально возможными перегрузками где пу доп - максимально допустимая нормальная перегрузка, задаваемая либо по условиям прочности, либо по физиологическим возможностям летчика. При выполнении пол(8) упереворота 4 потеря высоты определяется по формуле где д - угол между подъемной силой и перпендикуляром к плоскости полупереворота,ф- угол наклона плоскости переворота к плоскости горизонта.Условие выполнения полупереворота в одной плоскости 4 записывается в виде Если к моменту начала выполнения полупереворота движение самолета установившееся, а в процессе маневра режим двигателя постоянен, то, согласно 4, скорость движения самолета и нормальная перегрузка в ходе полупереворота изменяются незначительно.Таким образом, если к моменту начала выполнения полупереворота иметь информацию с максимально возможной из условия не столкновения с землей потере высоты ЛН, максимально возможной. нормальной перегрузке пу, скорости полета Ч и угле д, то из (2) синус максимального значения угла наклона плоскости полупереворота равен; После определения по формуле (5) азиз (3) уточняем потребное для реализации полупереворота в одной плоскости значение угла д Потребное значение угла крена. согласно 4, равно оно же является предельным значением угла крена самолета, допустимого из условия не столкновения с землей при выполне. нии полупереворота,Формула иэо 6 ретения 1, Устройство определения и индикации углов крена самолета, содержащее датчик у 15 лакренвиукаэатель,отличающеесятем, что, с целью повышения безопасности при выполнении полупереворота, в него введен вычислитель допустимого значения угла крена, а также датчики скорости располага емой перегрузки и высоты, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами вычислителя допустимого значения угла крена, выход которого соединен со вторым входом ука зателя.2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вычислитель допустимого эначения угла крена выполнен в виде последовательно соединенных первого квадратора, 20 первого блока деления, первого блока умножения, первого сумматора и первого привода, первого задатчика постоянного сигнала, выход которого связан с вторым входом первого блока умножения, последовательно 25 соединенных второго эадатчика постоянного сигнала, выход которого связан со вторым входом первого блока деления, второго сумматора, блока извлечения квадратного. корня, второго блока деления, третьего сум матора и второго привода, первого и второго синусно-косинусных преобразователей, выходы которых связаны соответственно с вторыми входами первого и третьего сумматоров, последовательно соединенные вто рой квадратор, вход которого связан свыходом первого блока умножения, и первый инвертор, выход которого связан с вторым входом второго сумматора, последовательно соединенныхтретьего эадатчика постоянно го сигнала, второго инвертора, четвертогосумматора и первого поляризованного Реле, четвертый задатчик постоянного сигнала и пятый сумматор, выход которого связан о третьим входом первого блока умножения и 45 второго поляризованного реле, вход которого связан с выходом второго сумматора, а также пятого задатчика постоянного сигнала и последовательно соединенных механического блока суммирования и датчика угла 50 поворота, входы первого и второго синуснокосинусных преобразователей, а также пер- .вый и второй входы механического блока суммирования кинематически связаны с выходами соответственно первого и второ го приводов, выходы пятого задатчика постоянного сигнала и датчика угла поворота объединены через размыкающий контакт .второго поляризованного реле и являются выходом вычислителя допустимого значения угла крена, третий вход первого блока1827361 оставитель Н, Морозова хред М.Моргентэл Корректор Н. Корол Редактор 344 Тираж Подписное ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Зака здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 оиэводстве умножения, а также второй вход второго блока деления связаны через размыкающий контакт первого поляризованного реле с выходом третьего задатчика постоянного сигнала и через замыкающий контакт первого 5 поляризованного реле соединены с вторым входом четвертого сумматора, который является вторым входом вычислителя допустимого угла крена, первым и третьим входами которого являются соответственно вход первого квадратора и второй вход четвертого сумматора.