Особенности системы управления самолетом Airbus А320

В данной статье рассмотрены конструктивные и эксплуатационные особенности системы управления самолета Airbus A320. Рассмотрены особенности работы электродистанционной системы в пассажирском авиалайнере, а также преимущества и недостатки внедрения данной системы. Область применения статьи — летная эксплуатация воздушного судна на производстве, а также в целях обучения летного персонала.

Ключевые слова: электродистанционная система управления, электрогидравлические сервоприводы, функциональное резервирование.

This article discusses the design and operational features of the Airbus A320 aircraft control system. The features of the operation of the electric station system in a passenger airliner are considered. Advantages and disadvantages of implementing this system. The scope of the article is the flight operation of an aircraft in production, as well as for the purpose of training flight personnel.

Keywords: electric control system, electrohydraulic servos, functional redundancy.

Система управления самолетом всегда относилась к числу наиболее важных систем самолета, непосредственно влияющих на безопасность полета. Она обеспечивает точность взлетно-посадочных маневров, позволяет облетать препятствия (например, грозовые облака), она также способна парировать отказы авиационной техники и воздействие других неблагоприятных факторов (атмосферной турбулентности, спутного следа, ошибок в пилотировании и т. д.).

Самолет как система представляет собой совокупность непосредственно связанных между собой управляемых подсистем. Таким образом, совокупность бортовых устройств, обеспечивающих управление системами и агрегатами самолета, а также управление самолета в целом, называют системой управления самолетом.

Электродистанционная система управления (FBW), как правило, заменяет электронным интерфейсом ручное управление полетом самолета. Движение органов управления преобразуются в электрические сигналы, которые по проводам передаются в компьютеры системы управления полетом, а они, в свою очередь, определяют, как отклонять исполнительные механизмы на каждой поверхности управления, чтобы обеспечить требуемый отклик. Также с компьютеров поступают дополнительные команды для стабилизации самолета и выполнения других задач. Электроника систем управления полетом самолета является частью области, известной как авионика.

Технически оснащенная, современная кабина пилотов Airbus А320 и электродистанционная система управления являются главной особенностью данного самолета. Ручку управления принято называть сайдстиком.

Сайдстики командира и второго пилота не связаны напрямую с плоскостями управления, а также они не связаны между собой, что значительно усложняет пилотирование в усложненных ситуациях. Каждое их движение обрабатывается бортовыми компьютерами, и информация передается по проводам на гидравлические приводы, которые приводят в действие и выполняют необходимые движения плоскостей рулей. Достаточно высокий уровень автоматики в управлении воздушным судном и его системами позволил ограничить количество членов экипажа двумя пилотами.

Одна из основных задач системы управления самолетом — обеспечить полет по заданной траектории путем создания необходимых аэродинамических сил и моментов на крыле и оперении.

— системы управления по тангажу (управление рулем высоты — РВ);

— системы управления по курсу (управление рулем направления — РН);

— системы управления по крену (управление элеронами и гасителями подъемной силы);

— системы управления средствами механизации крыла (закрылками, предкрылками и тормозными щитками).

Знание особенностей системы управления в боковом канале, канале тангажа и крена как и других систем самолета, может помочь экипажу ВС в случае нештатной ситуации принять жизненно важное решение.

На самолетах Airbus применено управление «fly-by-wire» — «управление по проводам», то есть ручка управления, находящаяся в кабине, не имеет прямой связи с поверхностями управления на крыле и хвостовом оперении самолета.

Отклонения ручки считываются датчиками и передаются в специальные компьютеры (FAC, ELAC, SEC), кроме того эти компьютеры получают еще и данные о скорости и высоте полета, перегрузке, пространственном положении самолета, режиме работы двигателей, а также от автопилота. После обработки сигнала от датчиков положения рукоятки управления (или автопилота) и сравнения пожеланий пилота с текущим положением самолета, компьютеры решают, как и насколько нужно отклонить рули.

Пилоты перемещают управляющие рычаги в кабине. Сигналы движения рычага считываются установленными на них датчиками, которые в свою очередь по средствам вычислительных систем преобразуют сигналы в аналоговые или цифровые. Далее эти сигналы по каналам связи поступают в вычислитель системы управления. Вычислитель также принимает и другие сигналы от датчиков систем самолета: угловую скорость, угол атаки, угол скольжения и целый ряд других параметров. Главный вычислитель по заложенным в него алгоритмам анализирует и преобразует полученные сигналы с датчиков для целей управления приводами. В вычислитель ЭДСУ также заложены функции по ограничению предельных режимов полета, для целей безопасного самолетовождения. Имеется ограничения по углу атаки, по перегрузке, по скорости и ряду других важных параметров. Таким образом ограничения предельных режимов значительно повышает безопасность полетов и уменьшает вероятность попадания воздушного судна в нежелательные режимы полета.

Для управления по курсу электродистанционное управление от автоматических систем осуществляется через дополнительные электрогидравлические сервоприводы, а при управлении от пилота используются традиционные гидравлические рулевые приводы с механическим управлением и механической позиционной обратной связью. Такое техническое решение было принято из стремления обеспечить максимальную надежность системы приводов управления по курсу. Поэтому применяются традиционные надежные следящие гидроприводы, которые имеют механическое управление для отклонения поверхности руля направления.

Поскольку при односекционном руле направления управление по курсу практически не имеют функционального резерва. Поэтому приводная система управления по курсу пассажирского самолета должна обладать повышенной по сравнению с системой приводов элеронов и руля высоты безотказностью, и ни при каких обстоятельства не допускать потери управления. Также рулевые приводы руля управления работают в режиме суммирования сил на общем выходном звене- рулевой поверхности. В гидроприводах с механическим управлением удается отрегулировать гидрораспределители с помощью специальных регулировочных муфт.

— высокий уровень безопасности полетов;

— малая вероятность попадания в конфигурации, приводящие к срыву потока, превышению допустимых нагрузок на конструкцию самолета, разгону свыше допустимой скорости;

— обеспечивает требуемую безопасность в условиях сдвига ветра;

— высокий уровень экономических показателей посредством снижения массы за счет автоматической системы управления полетом AFS и разгрузки крыла, снижения затрат на техническое обслуживание, на подготовку персонала, снижение производственных затрат;

— плавное управления и комфорт за счет совершенной системы управления;

— управление в полете производится посредством традиционных поверхностей;

— все поверхности управляются гидравлически.

Надежная работа критически важных систем самолета является ключевым фактором обеспечения безопасности полета. Это имеет самое прямое отношение к ЭДСУ. На борту самолета параллельно работают четыре или более каналов управления, каждый из которых имеет свой вычислитель, датчики, преобразователи и проводку. Существует также система, которая управляет процессом работы каналов путем сравнения сигналов каждого канала между собой в некоторых ключевых точках. Она способна «игнорировать мнение» того вычислителя, который выдает ложную информацию, определяемую как превышение допустимого предела. Также часто применяются многоуровневые дополнительные сигналы контроля за соблюдением параметров, вплоть до полной проверки качества, поступающего в ЭДСУ (и которое также дублируется). Таким образом, качественное функционирование системы ЭДСУ практически полностью снижает риск вероятности отказа системы в полете.

Имеется резервирование каналов режима управления, что позволяет в случае отказа перейти на упрощенный режим пилотирования. Наиболее сложная задача в данном случае заключается в анализе разработчиками всех возможных отказов с целью многократного резервирования и качественного проектирования системы.

Применяя функциональное резервирование в канале крена и тангажа, используя различные рули и системы электроприводов дистанционного управления с цифровыми вычислителями, легче решить проблему обеспечения требуемой надежности управления. Стоит обратить особое внимание на управление в канале рысканья. Во время сильного бокового ветра функциональный резерв управления пассажирским авиалайнером по курсу отсутствует и при отказе системы приводов руля направления может возникнуть аварийная ситуация. Именно поэтому, при проектировании системы управления в канале рысканья необходимо использовать и реализовать такое конструктивное решение, которое обладает повышенной надежностью по сравнению с системой привода элеронов и руля высоты и ни при каких обстоятельствах не допускает полной потери управления этим рулем. Именно поэтому в системе руля направления используются традиционные гидравлические рулевые приводы с механическим управлением и механической позиционной обратной связью. Такое техническое решение было принято из стремления обеспечить максимальную надежность системы приводов управления по курсу.

— система увеличивает безопасность полёта;

— сокращаются издержки;

— уменьшается рабочая нагрузка на пилотов;

— улучшается производительность воздушного судна;

— исчезает механическая проводка, что значительно упрощает техническое обслуживание самолета, а также сокращается массогабаритный параметр;

— система стала умнее и быстрее, а также может полностью контролировать действия пилота, защищая от выхода на запредельные режимы полета.

Недостатки ЭДСУ:

— сложность в обеспечении достаточной надёжности ЭДСУ;

— высокий уровень квалификации персонала, эксплуатирующего воздушного судно и осуществляющего техническое обслуживание;

— отсутствие связи между командными рычагами обоих пилотов.

Литература:

1. Дорф, Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. — Москва: 2002. — 832 c.;
2. Корнеев, В. М. Самолет Airbus A320. Анализ конструкции и летной эксплуатации / В. М. Корнеев. — Москва: Издательские решения, 2016. — 74 c.