Električne komande leta

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Šema principa električnih komandi leta.

Električne komande leta (engl. fly-by-wire control systems) je sistem komandi leta aviona, koji je zamenio hidraulički mehanički sistem prenosa aerodinamičkih komandi letelice, uvođenjem elektronske veze između pilotske palice/pedala i hidropokretača. Mehaničko delovanje pilota na palicu/pedale pretvara se u elektronski signal, koji se preko računara softverski modelira i sprovodi u servoventil hidropokretača. Dobija se sistem brzog i preciznog odziva, a manje mase. Pogotovo se ostvaruju velike koristi, kada se taj elektronski signal usput modelira u računaru u funkciji poboljšanja aerodinamike, odnosno performansi leta i integriše se sa funkcijama autopilota.

Analogna tehnologija[uredi]

Jednostavno su zamenjene mehaničke komande sa prenosom analognog elektronakog signala, generisanog na pilotskoj palici/pedalama, do elektronskog servo–ventila na hidro–pokretaču. Usput je taj signal integrisan sa elektronskim signalom autopilota, preko odgovarajućeg elektronskog bloka.

Napajanje hidro–pokretača sa hidro uljem je zadržano kao kod mehaničko–hidrauličkog sistema. Ovakva, prva i najjednostavnija varijanta električnih komandi leta je izvedena na avionu laboratoriji Avro Vulkan 1950. godine. Osećaj potrebne sile na palici, za komandni pomak iste, veštački je simuliran. Sličan sistem, korišćen je i na prvom nadzvučnom putničkom avionu Konkordu.

Kasnije je primenjena naprednija tehnologija prenosa signala od pilota do hidro–pokretača komandne površine. Izbačena je mehanička veza, a umesto nje napravljen je električni prenos signala od pilota, preko računara. Prve primene ove tehnologije su bile u analognoj tehnici, a realizovano je na prvom avionu lovcu, u serijskoj proizvodnji F-16 Fajting falkona. To je otvorilo velike mogućnosti za primenu efikasnih softverskih i aerodinamičkih rešenja za značajno povećanje performansi leta, posebno u manevru. U ovim unapređenim rešenjima, korišćeni su analogni računari, većih mogućnosti.[1][2][3][4]

Digitalna tehnologija[uredi]

Električne komande leta, sa digitalnim elektronskim signalom, sličnog su opšteg principa kao i prethodna varijanta sa analognim signalom. Razlika je samo u elektronskom obliku prenosa signala i u tome što se u ovom slučaju koristi digitalni računar, većih mogućnosti i boljih performansi. Digitalni računar pored navedenih prednosti je i fleksibilniji za prijem signala od avionskih senzora. Sa digitalnim računarom se mogu ostvariti izlazi, prema servo–ventilu, po složenijem, zadatom softveru. Algoritmi sličnog nivoa nije moguće realizovati kod logičkog bloka analognog sistema, koji ima velika ograničenja. Sa digitalnim električnim komandama leta se potpuno sprovodi želja pilota, uz poboljšani kvalitet i uz pružanje velike pomoći u upravljanju sa avionom. Pilot se oslobađa brige o svima ograničenjima koje prate upravljanje sa avionom, kao što je granična izdržljivost strukture i granica napadnog ugla. Softver, sa kojim računar obrađuje signale, iste i filtrira od oscilatornih pobuda, što obezbeđuje i stabilnost rada celog sistema. Ovaj sistem komandi leta, između ostalog, otvara mogućnost za izmeštanje palice, bočno od pilota. Značajno njeno smanjenje i povećani nagib pilotskog sedišta, prate ovaj koncept. Koncept male bočne palice oslobađa centralni deo instrumentalne table, za bolju preglednost, a zavaljeno sedište omogućava pilotu lakše podnošenje uslova većih opterećenja, pri povećanim ubrzanjima. Jedan od pionira, u primeni ovih rešenja, je borbeni avion F-16 fajting falkon, a na putničkom avionu Erbas A320, primenjena je bočna palica.

Tehnologije električnih komandi leta, osvojene su i potvrđene sa obimnim teoretskim i laboratorijskim istraživanjima i sa više desetina aviona–laboratorija, prepravljenih na bazi tih novih tehnologija. Sada su to usvojeni standardi, za savremene borbene, transportne i putničke avione, širom sveta. U tome smislu, Federalna vazduhoplovna administracija SAD (engl. Federal Aviation Administration (FAA)), standardizovala je softver za električne komande leta, pod oznakom: RTCA/DO-178B, a zakoni upravljanja, moraju da ispune uslove DO-178B Level A. Savremeni serijski borbeni i komercijalni avioni se proizvode sa ovom tehnologijom upravljanja, primeri su F-16 fajting falkon, F-22 raptor, Avion Rafal, JAS 39 Gripen, MiG-29SMT, Suhoj PAK FA, Erbas A320, Boing 777 i drugi.[5][6][7]

Šema električnih komandi leta.jpg

Šema primenjenog principa električnih komandi leta za Novi avion.

Rezervacija pouzdanosti[uredi]

Ilustracija umnožavanja i nadglasavanja signala, električnih komandi leta.

Osnovni problem električni komandi leta bio je pouzdanost i to prvenstveno zbog teškoća dokaza iste. Dokaz pouzdanosti u realnom vremenu bi bio toliko dugotrajan, tako da bi za to vreme zastarele sve ostale primenjene tehnologije. Sa savremenim metodama simulacije, u laboratorijskim uslovima, to je smanjeno na prihvatljivo vreme. Posebno je bila problematična pouzdanost kod digitalnih sistema, kod kojih elektronski signal potpuno prekida računar, kada padne njegov softver, tada se prekida i veza prema hidro–pokretaču. Kroz dugotrajna istraživanja i potvrđivanja, otvoren je put rezervacije pouzdanosti preko umnožavanja paralelnih sistema, sa primenom posebnih metoda međusobnog nadglasavanja njihovih signala, usvojen je princip međusobne nezavisnosti između kanala, koji je osnova pouzdanosti. Većinski broj sličnih signala, softverski odbacuju manjinski, koji odstupa sa svojom vrednošću. Cilj je da se izbegnu fatalne istovremene greške u kanalima. Ako se i pojavi greška u nekom od kanala, sa nadglasavanjem signala, taj se različit signal odbacuje, pošto je u manjini. Pouzdanost električnih komandi leta, definisana je sa zahtevima da više od jedan fatalan otkaz ne sme da se pojavi, na milion sati leta. Ta pouzdanost sistema komandi leta, npr. na Rafalu, dokazana je u fizičkoj simulaciji u laboratoriji, pri isključenim mehaničkim komponentama. U procesu ispitivanja, od milion sati leta, nije se pojavila ni jedna greška u elektronskom signalu upravljanja. Šematski, na slici desno, prikazan je opšti princip umnožavanja i nadglasavanja sistema digitalnih komandi leta. Umnožavanje sistema je bilo po principu tri nezavisna digitalna i jedan analogan sistem. U poslednje vreme je pristup sa sva četiri digitalna kanala, pri čemu je na jednom kanalu drugojačiji računar, sa pojednostavljenim softverom. Kada bi se desilo, da tri istovetna kanala, sa složenim softverom, imaju grešku, velika je verovatnoća da četvrti, sa pojednostavljenim, neće imati i da se avion sa time ograničenim mogućnostima može vratiti u bazu. Na ovaj način je smanjen rizik da sistemska, skrivena greška u složenom softveru, bude fatalna za ceo avion.[8][9][10][7][11]

Svetski doprinos tehnologije[uredi]

Ova tehnologija je dugo i oprezno razvijana, u stacionarnim i u letećim laboratorijama, sve dok nije postala dovoljno pouzdana. Prošla je kroz mnoge faze razvoja, na bazi analogne, pa digitalne tehnologije, elektronike i kroz više faza rešavanja koncepcija rezervacije pouzdanosti.

Globalni doprinos električnih komandi leta, sagledava se u doprinosu:

  • Optimizaciji aerodinamičkih konfiguracija za povoljan odnos uzgona i otpora u nadzvučnom letu.
  • Realizaciji zadate (željene) statičke i dinamičke stabilnosti, u celoj anvelopi leta aviona, što omogućava i let sa težištem iza neutralne tačke (nedopustiva statička nestabilnost u klasičnoj aerodinamici aviona), što poboljšava performanse aviona.
  • Optimalnom modeliranju odgovora aviona na pilotovu komandu (izraženu želju sa pomeranjem palice/pedala).
  • Integraciji autopilota, širokog spektra funkcija.
  • Realizaciji lake, pouzdane i blagovremene razmene podataka sa sistemom za navigaciju.
  • Razvoju sistema komandi leta, pošto se lako i u ranoj fazi uključuje pilot u taj proces, preko simulatora leta, koji počinje da funkcioniše od samog početka razvoja aviona[8][9][10][12][13]

Na Erbasu A380 su integrisane električne komande leta, a F-8 Krusader je bio jedan od demonstratora tih tehnologija. Na F-8 je prikazan računarski blok.

Vidi još[uredi]

Reference[uredi]

  1. ^ F-16 FBW, Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  2. ^ Razvoj kopjutera za FBW F-16 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (jun 7, 2007) (na jeziku: engleski), Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  3. ^ Kablovi za prenos signala Arhivirano na sajtu Wayback Machine (maj 2, 2007) (na jeziku: engleski), Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  4. ^ L'héritage de Concorde : une empreinte technologique toujours intacte, Air & Cosmos, n°2161, 27 février 2009
  5. ^ Komande leta A380, prezentirano na Univerzitetu u Hamburgu, Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  6. ^ Komande leta A320/A330/A340 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (mart 27, 2009) (na jeziku: engleski), Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  7. 7,0 7,1 Report No.NASA CR-2609 (januar 1976). „"Preliminary System Design Study f o r a D i g i t a l Fly-by-Wire F l i g h t Control System f o r an F-8C A i r c r a f t " (pdf) (na jeziku: (na jeziku: engleski)). NASA Langley Research Center. Pristupljeno 07. 5. 2012. »Studija o električnim komandama leta« 
  8. 8,0 8,1 Električne komande ЭDSU-200 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (avgust 2, 2009) (na jeziku: engleski), Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  9. 9,0 9,1 Električne komande leta, Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  10. 10,0 10,1 FBW-CCV, Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  11. ^ „Električne komande leta Rafala”. Pristupljeno 09. 12. 2009. [mrtva veza]
  12. ^ Digitalni FBW F-8, Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.
  13. ^ FBW Jaguar Arhivirano na sajtu Wayback Machine (januar 5, 2011) (na jeziku: engleski), Pristupljeno 10. 4. 2010. godine.

Spoljašnje veze[uredi]