Comenzi digitale

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Această intrare va fi wikificată
Această intrare sau secțiune despre aviație nu este încă formatată conform standardelor .
Contribuiți la îmbunătățirea acestuia în conformitate cu convențiile Wikipedia . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
Detaliu al unui Vought F-8C Crusader experimental, care prezintă o parte a sistemului fly-by-wire . Colorarea conexiunilor a fost evidențiată artificial.

Fly-by-Wire control al sistemului, uneori numit Digital-Fly-by-Wire [1] sau prescurtat FBW [1] [2] , literalmente zboară prin fir, este un sistem care înlocuiește tradiționale de control de zbor directe ( de exemplu , conectat direct la elementele care urmează să fie controlate, mecanic sau printr-un sistem hidraulic) cu un sistem de control electronic digital. Conexiunile mecanice dintre bara de control și suprafețele aripilor sunt astfel înlocuite de un lanț de traductoare și senzori ( potențiometre și codificatoare ) care din joystick trimit comanda, prin semnale electrice, împreună cu o serie adecvată de date, către unul sau mai mulți calculatoare care, după o prelucrare adecvată, transmit semnale către dispozitive de acționare speciale [3] [4] , care la rândul lor deplasează suprafețele aerodinamice prin sistemul hidraulic sau prin dispozitive de acționare electromecanice [nota 1] .

În mod similar, clapetele de accelerație nu sunt, de asemenea, conectate mecanic la motoare, ci trimit semnale electrice către FADEC (Full Authority Digital Engine Control) [5] .

Dezvoltare

În virtutea conexiunii fizice și mecanice dintre elementul de comandă ( bara ) și suprafețele de direcție aerodinamice, sistemul de control direct este reversibil deoarece, exercitând manual o forță adecvată asupra suprafețelor aerodinamice, se obține o mișcare corespunzătoare a barei de control. verifică.

În trecut, acest sistem a fost instalat pe toate avioanele, în timp ce astăzi se găsește în general doar pe avioane mai simple.

Sistemele de control reversibile au fost valabile până când aeronava a depășit dimensiunile și viteza de zbor, astfel încât efortul pe bară a devenit prea mare, făcând imposibilă conducerea aeronavei chiar și cu utilizarea sistemelor de compensare aerodinamică (de exemplu, aripioare de compensare adecvate).

Există, de asemenea, sisteme de comandă ireversibile: efortul exercitat de pilot este tradus în mod adecvat, prin cabluri și scripeți, într-o comandă cu servovalve, care acționează organele de putere care sunt în general formate din servomotoare hidraulice; în acest caz, de exemplu, prin deplasarea manuală a echilibrului nu există o rotație consecventă a barei de control. Sistemul cu siguranță nu câștigă în simplitate, deoarece are nevoie de un circuit hidraulic presurizat și un organ de sensibilitate artificială: de fapt, trebuie avut în vedere faptul că pilotul percepe acțiunea pe care o desfășoară asupra aeronavei numai prin eforturile pe care le-a făcut a avea. exercițiu asupra elementelor de control și nu are nicio modalitate de a sesiza mișcarea efectivă a suprafețelor (la viteze mari de zbor rotațiile sunt minime, de ordinul câtorva grade sau chiar fracțiuni de grad); prin întreruperea conexiunii mecanice dintre elementele de comandă și suprafața de direcție, este necesar să existe sisteme care să reconstruiască pentru pilot eforturile care ar rezulta din suprafețele aerodinamice.

Un alt motiv care a condus la utilizarea acestor sisteme de control este acela că numărul Mach din regimul transonic modifică toți coeficienții aerodinamici ai aeronavei.

Confruntat cu acest tip de problemă, garantarea tendinței corecte a tensiunilor brațului în funcție de viteza de zbor cu sisteme de control reversibile ar fi devenit practic imposibilă.

Din sistemele de control reversibile (cum ar fi cel menționat mai sus, în care a fost menținută o conexiune mecanică între bara de control și organele de acționare, în special servovalve), mai recent, așa-numitele sisteme fly-by-wire în care conexiunea dintre bara de comandă și actuator nu se mai realizează prin intermediul unui mecanism fizic, ci prin intermediul unei conexiuni de tip computer.

Istorie

F-8C Crusader folosit de NASA ca prototip pentru studii fly-by-wire

La 25 mai 1972, Gary Krier a decolat de la baza aeriană Edwards , California , la bordul unui Vought F-8 Crusader cu „NASA 802” pe coadă . Krier a fost primul om care a experimentat zborul folosind un sistem de control fly-by-wire : orice comandă dată printr-un joystick a fost procesată de un computer înainte de a fi trimisă la un sistem hidraulic care controla eleroane, echilibre, cârmă, tracțiune și așa mai departe. .

Primul avion de producție care a adoptat acest sistem a fost avionul de vânătoareGeneral Dynamics F-16 Fighting Falcon . Următoarea aplicație este cea a așa-numitelor sisteme fly-by-light care din punct de vedere conceptual diferă de cele anterioare prin aceea că conexiunea prin intermediul semnalelor electrice este înlocuită de o conexiune cu fibră optică. În acest tip de sisteme, semnalele electrice provenite de la traductoare sunt convertite în semnale optice care se deplasează în interiorul fibrelor optice și apoi în vecinătatea servovalvei sunt convertite înapoi în semnale electrice. Motivele pentru care aceste sisteme sunt utilizate sunt diferite: greutatea redusă, cantitatea de informații transmise, dar cel mai important este sensibilitatea mai mică a acestor sisteme la interferențele electromagnetice.

F-16 a fost primul avion care a avut un sistem de control fly-by-wire : acest avion este pilotat nu cu un joystick clasic, ci cu o bară numită sidestick (sidebar) care, în versiunea originală, nu a răspuns cu un revenirea forței. Cu acest sistem nu există creștere în greutate sau simplitate (deoarece este necesar să se garanteze funcționarea chiar și în cazul anumitor defecțiuni și, prin urmare, este necesară o redundanță triplă sau cvadruplă), dar avantajul incontestabil este că acest lucru se conectează foarte bine cu tot ceea ce la bord vine de la computer. Comparativ cu un sistem mecanic sau parțial mecanic, sistemul instalat pe F-16 vă permite să interfațați comenzile provenite de la pilot cu cele provenite de la computerele de bord în cel mai eficient mod, întrucât întregul sistem este electric tip, cel puțin până la subsistemele de putere situate în apropierea suprafețelor aerodinamice. Motivul pentru care o parte substanțială a siguranței zborului în F-16 a fost gestionată de computerele electronice este că acesta a fost primul avion fabricat cu stabilitate statică relaxată , adică fără stabilitate statică pozitivă în condiții de zbor sub Mach 1., prin urmare este un avion care necesită un sistem de creștere a stabilității, care are semnale electrice la ieșire care se interacționează perfect cu sistemul fly-by-wire . Această aeronavă a fost construită în mod intenționat cu stabilitate statică longitudinală negativă: indiferent de diferite momente, într-o configurație convențională, centrul de greutate este situat în fața centrului aerodinamic sau a punctului neutru al profilului aripii (pentru simplitate, presupunem că confundăm centrul aerodinamic al aripa cu cea a aeronavei completă) și în această condiție coada se deportează.

Într-o configurație de stabilitate statică relaxată, centrul de greutate este situat în aval de centrul aerodinamic: în acest caz coada are o ridicare pozitivă și, prin urmare, contribuie la ridicarea totală a aeronavei. În regim subsonic F-16 este stabilizat longitudinal prin intermediul unor sisteme adecvate de îmbunătățire a stabilității.

Aplicații

Un Dassault Falcon 7X , primul avion de afaceri cu comenzi de zbor fly-by-wire
  • Naveta spațială avea un sistem de control al zborului complet digital, fly-by-wire. Sistemul a fost folosit pentru prima dată ca singurul sistem de pilotaj al navetei în timpul zborurilor de planare „Aprobare și aterizare” efectuate la începutul programului cu Space Shuttle Enterprise în 1977.
  • În 1984, Airbus A320 a devenit primul avion de linie echipat cu un sistem de control al zborului complet digital, fly-by-wire.
  • În 2005, Dassault Falcon 7X a devenit primul avion de afaceri cu comenzi fly-by-wire.

Airbus

Un Airbus A320 , primul avion de linie echipat cu comenzi Fly-by-wire

Avioanele Airbus au un sistem de control computerizat care le permite să rămână în interiorul anvelopei de zbor permise de proiectarea aeronavei; acest sistem menține întotdeauna controlul aeronavei și, cu excepția cazurilor excepționale și critice, nu permite piloților să zboare depășind limitele de performanță stabilite de proiectanți. Sistemul computerizat Airbus poate funcționa în cinci moduri de operare diferite, astfel de legi (lege) [6] :

  • Legea normală . Acesta este modul normal de funcționare, cu control pe cele trei axe și protecție a anvelopei de zbor; Legea normală rămâne în vigoare chiar dacă unul dintre sistemele informatice nu funcționează. În acest mod, pilotul nu poate bloca ( bloca ) aeronava.
  • Legea alternativă . Acesta pornește automat atunci când două dispozitive computerizate nu reușesc. Monitorul electronic centralizat al aeronavelor ( ECAM ) afișează mesajul ALTN LAW: PROT LOST. Toate protecțiile sunt dezactivate, cu excepția celei care împiedică pilotul să streseze în mod nejustificat structura aeronavei. În acest mod, pilotul poate opri aeronava.
  • Legea alternativă anormală . Activat atunci când aeronava are o atitudine neobișnuită. Această lege permite pilotului să corecteze atitudinea și să o readucă în parametri mai acceptabili. De asemenea, în acest mod, singura protecție este cea pe sarcina aeronavei.
  • Drept direct . Este cel mai mic nivel al zborului prin sârmă. Comenzile sunt trimise direct pe suprafețele de control. Dacă Legea alternativă este activă și pilotul automat nu este activ, sistemul trece automat la Legea directă dacă căruciorul este coborât. Legea directă este, de asemenea, activată automat atunci când cel puțin trei dispozitive computerizate cedează. Acest mod nu oferă absolut nici o protecție.
  • Backup mecanic . Transmiterea mecanică a comenzilor, activă în cazul în care toate sistemele de control computerizate nu sunt operaționale. A320 are un sistem mecanic de rezervă pentru reglarea axei de pitch (pitch trim ) și pentru controlul cârmei, iar ' A340-600 are un sistem de control electric de rezervă (non-electronic) al cârmei, în timp ce pe' Airbus A380 toate sistemele de control al zborului au un sistem de rezervă pur electric care folosește un sistem numit "modul de control al backupului pe trei axe" (BCM) [7]

Boeing

Începând cu Boeing 777 , piloții din proiectele Boeing pot suprascrie complet sistemul computerizat de control al zborului și pot depăși limitele învelișului teoretic de zbor în caz de urgență. [8] [9]

Notă

  1. ^ A b (EN) Glosar de aeronautică (PDF) pe nasa.gov, NASA , 2002. Accesat în mai 2016 (depus de 'url original 16 februarie 2017).
  2. ^ (EN) Glosar de aviație civilă și terminologia călătoriilor aeriene , a airodyssey.net. Adus în mai 2016 .
  3. ^ Paolo „JT8D”, SISTEMUL FLY BY WIRE ( PDF ), pe md80.it. Adus în mai 2016 .
  4. ^ (EN) RPG Collinson BScEng., Ceng., FIEE., FRAeS, Introduction to Avionics Systems, Springer , ISBN 978-1-4757-5584-8 .
  5. ^ (EN) Flying Magazine, vol. 117, nr. 2, 1990, ISSN 0015-4806 ( WC ACNP ) .
  6. ^ Legile controlului zborului Airbus A380 Legile controlului zborului Airbus .
  7. ^ Le Tron, X. (2007) Prezentare generală a controlului zborului A380 la Universitatea de Științe Aplicate din Hamburg, 27 septembrie 2007.
  8. ^ Briere D. și Traverse, P. (1993) „ Airbus A320 / A330 / A340 Electrical Flight Controls: A Family of Fault-Tolerant Systems Arhivat 27 martie 2009 la Internet Archive ”. Proc. FTCS, pp. 616-623.
  9. ^ Nord, David. (2000) „Găsirea unui punct comun în sistemele de protecție a plicurilor”. Aviation Week & Space Technology , 28 august, pp. 66-68.

Clarificări

  1. ^ Începând din 2016 , actuatoarele electromecanice sunt încă în curs de dezvoltare din cauza fiabilității și a problemelor de răspuns la defecțiuni. ( RO ) JA Rosero, JA Ortega, E. Aldabas, L. Romeral, Trecând către un avion mai electric , New York , IEEE , ISSN 0885-8985 ( WC ACNP ) .

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN ( EN ) sh96012174
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Fly-by-wire&oldid=118993201 ”