что такое сду на истребителе
Что такое сду на истребителе
Прочитав статью Цифровые самолеты, решил написать свой небольшой обзор отечественной разработки — Системы дистанционного управления СДУ-10МК.
С 2007 по 2009 гг я работал на приборостроительном предприятии (Элара, Чебоксары) ведущим инженером по этому изделию. Пишу в большей степени по памяти, так как в данный момент работаю в другом месте и доступа к технической документации не имею. Остался лишь конспект.
Изделие не секретное.
СДУ-10МК (СДУ-10МК сер. 2) — 4-х кратно дублированная аналого-цифровая система управления самолетом в продольном, поперечном и путевом каналах. Система заменяет механическую проводку управления. Эта система устанавливается на самолеты СУ-30МК… (В основном для ВВС Индии)
* 2 сдвоенных блока питания. Энергоснабжение СДУ осуществляется от двух независимых источников постоянного тока с номиналом напряжения 27В, работающих в буфере с аккумуляторными батареями, и двух независимых источников переменного трёхфазного тока напряжением 115В частотой 400Гц. Выдерживает кратковременные скачки напряжения по постоянному току до 50 вольт. СДУ — жизнеобеспечивающая система. Самолет просто упадет если СДУ откажет
* Вычислители. Объединены в несколько блоков и шкаф. В общей сложности, состоят из 60 модулей (читай — печатных плат). Производят обработку сигналов от датчиков и выдают исполнительные сигналы на рулевые машины. Вычислители работают одновременно и формируют средние результирующие сигналы. Система продолжает работать при двух независимых отказах в разных каналах вычислителей. То есть при отказе в одном из вычислителей его выходные сигналы начинают отличаться от сигналов других вычислителей. При превышении (принижении) заданного порога, вычислитель отключается и выдается сигнал в речевой информатор и на пульт управления. Его можно попробовать перезапустить с пульта управления. При нескольких отказах сигналы сравнивать становится не с чем и система переходит в режим жесткой связи (В этом режиме управлять истребителем практически невозможно, так как он имеет несбалансированную аэродинамическую схему и его постоянно уводит). Ни одной катастрофы, связанной с отказом СДУ-10МК не было. Авария вроде была одна.
* Датчики. Преобразуют различные физические параметры полета в электрические сигналы. Датчики в СДУ полностью независимы от других систем. То есть, например, у навигационного комплекса (ПНК) и у СДУ есть аналогичные по функционалу датчики. Все датчики 4-х кратно дублированы. СДУ «снимает» следующие параметры полета:
— Давление статическое и динамическое (ДАД, ДДД — датчик абсолютного давления, датчик дифференциального давления) для измерения скорости и высоты полета. Эти параметры необходимо знать, так как на разных высотах разная плотность воздуха, а на разных скоростях разное сопротивление
— Угловые скорости (ДУС, БДГ — датчик угловых скоростей, блок датчиков гироскопических). Требуется для определения угловой скорости вращения вокруг своих осей. СДУ моментально возвращает самолет в исходное положение при любых отклонениях планера
— Положение ручки управления и педали (ДПР — датчик положения резервированный). Эти датчики преобразуют в электрический сигнал положение ручки управления в двух плоскостях (крен, тангаж) и педали (курс)
* Пульты. ПП, ПУ — пульт проверки, пульт управления. Предназначены для выполнения проверки работоспособности СДУ и управления СДУ во время работы а также для контроля работоспособности и перезапуска системы во время полета
* Рулевые машины. Предназначены для преобразования электрических сигналов СДУ в механические. Механические сигналы предварительно усиливаются гидравлическими машинами которые в состав СДУ не входят
СДУ работает в нескольких режимах: взлет-посадка, полет, дозаправка. Режимы отличаются в основном передаточными коэффициентами и функционированием отдельных отклоняемых поверхностей. Например, в режиме «дозаправка» самолет движется намного плавнее, чем в режиме «полет». Во время полета система постоянно анализирует положение самолета в пространстве, скорость и направление полета и управляет флаперонами, носками, передним горизонтальным оперением, рулями направления и высоты а также углом отклонения сопел в вертикальной плоскости.
В системе имеются ограничители предельных режимов не позволяющие летчику вывести самолет за пределы его возможностей. При приближении к предельным режимам ручка летчика начинает мощно дрожать, так, словно самолет сейчас развалится, хотя на самом деле это имитация.
Технологии производства и контроль качества
Система выполнена полностью на отечественной элементной базе. Предприятие-изготовитель имеет собственные механические цеха, цех по производству печатных плат, цех микроэлектроники. Система не герметичная. Все печатные платы имеют влагозащитное покрытие в виде 3-х слоев лака. Особо чувствительные платы покрывают компаундом. Несущие конструкции изготавливаются на станках с ЧПУ.
Качество контролируется на всех этапах производства самими цехами, ОТК и военным представительством. Протокол испытаний изделия соизмерим с 96 листовым журналом. После изготовления систему испытывают примерно 2 недели.
На 3 рисунке — Блок питания БП-58 из состава СДУ-10У, С (СУ-27) после испытаний на пониженной температуре. Это более старая система которая тоже до сих пор выпускается.
Sukhoi Superjet 100
Реальность против домыслов
Разделы
Помощь
Случайные
Защитные функции СДУ от превышения ограничений по максимальной скорости и по углу атаки.
В зависимости от конфигурации самолёта, реализованы разные алгоритмы защиты по скорости:
Если разгон самолёта происходит во взлётной или посадочной конфигурациях, то при достижении Vfe + 3 kt, механизация автоматически убирается на меньший угол. Например, конфигурация FULL перейдёт в положение FLAPS 3. Далее, по мере разгона самолёта до следующего значения Vfe, закрылки/предкрылки будут последовательно убираться, вплоть до перехода в полётную конфигурацию FLAPS 0. Если, оставить рукоятку «Flaps» в исходной позиции и снова затормозить самолёт, то механизация, в обратной последовательности, вернётся в положение, соответствующее положению рукоятки. Поэтому, при желании, можно перевести рукоятку «Flaps» в положение, выбранное для посадки, заранее, в процессе снижения с эшелона. Выпуск закрылков произойдёт позднее, в разрешённом для этого диапазоне скоростей.
Таким образом, выход самолёта на угол атаки сваливания «Alfa Stall» может произойти только при работе СДУ в минимальном режиме «Direct Mode». Естественно, для реализации данной функции, все значения перечисленных выше углов (от «Alfa Protect» до «Alfa Stall»), как функции текущих параметров полёта и конфигурации самолёта, заложены в бортовых вычислителях системы.
…в «директ-моде», как он управляется? И как реализован алгоритм определения приоритета, в случае, если пилоты тянут в разные стороны?…
Как инженер, могу описать поведение самолёта, только с чужих слов. Кроме того, ответить на все вопросы сразу невозможно, так как потребуется слишком много времени. Попробую «есть слона» по частям.
Потом, в «нормале», он им понравился ещё больше, ведь это уже почти автопилот – самолёт самостоятельно летит при брошенной ручке, сам стабилизирует исходное угловое положение, на маневрах сам убирает скольжение, автоматически балансирует машину по тангажу при разгонах, торможениях и выпуске механизации, парирует отказы двигателя и т.д. Кроме этого, СДУ не даёт превысить предельные углы крена и тангажа, подвыпускает и прибирает механизацию на разгоне и торможении, выпускает интерцепторы для ограничения максимальной скорости. Ограничение по альфа – отдельная песня. Пилоты EASA пытались «пробить» систему очень жёстко – ручку до упора на себя и вбок и РУДы на «Малый газ». Однако птичка со всем справлялась – добавляла газку, опускала носик и без всякой просадки переходила в плавный набор.
Про СДУ Эрбаса ничего умного не могу сказать, но думаю, что идеология построения системы наверное похожа. А вот законы управления — наши, российские, и не одну сотню часов «шлифовались» на пилотажных стендах. Так что, по оценке пилотов, как в «нормале», так и в «директе» самолёт очень «лёгкий» в управлении и приятнее, чем тот же А.
P.S. При одновременном управлении самолётом с двух мест сигналы от обеих ручек складываются (или вычитаются) в зависимости от направления их перемещения. Это позволяет КВС вмешаться в управление и подправить коллегу. При необходимости, один из пилотов может нажать кнопку «приоритет» и полностью взять управление на себя, отключив второй пост управления. Как совместное управление, так и включение приоритета сопровождаются соответствующей индикацией и сигнализацией (в том числе голосовой).
вы бы сравнили стоимость ЭДСУ МИЭА с талесом, посмеялись бы, и так по списку всему…
Перед тем как начинать сравнивать и смеяться, следует напомнить о том, что «Талес» никогда не проектировал и не производил СДУ — только весь комплекс авионики. А СДУ проектировала и производит фирма «Либхерр», и кстати, не так уж и дорого (по сравнению с МИЭА). Ну а насчёт посмеяться над СДУ — лучше бы не смеяться над нашей СДУ, т.к. это одна из превосходнейших систем этого самолёта, и претензий за всё время к ней ни разу не было. Не будем сравнивать с другими самолётами. Как и по поводу высказывания о двигателях, могу ответить только одно — надо сравнивать не только стоимость оборудования, но и уровень инновационности, надёжность, безопасность, возможность сертификации компонента по международным стандартам (а в итоге — самого самолёта), продаж на рынке т.д. и т.п. Так что, не всё не так однозначно.
По материалам Engineer_2010
А современный ли Суперджет?
В одном из документов ИКАО указано, что введение функций, улучшающих устойчивость и управляемость, пилотами оценивалось как однозначно положительное. Там же говорилось, что это не приводит к снижению навыков пилотирования. Проблемы в значительной степени связывались с функциями автопилота и самолетовождения.
После прочтения рекламных проспектов SSJ, возникает ощущение, что все гражданские самолеты России до этого летали исключительно на тросовой проводке
Наличие резервной механической проводки-следствие степени совершенства вычислительной части СДУ. Точнее степени несовершенства. Если в перечне функциональных отказов СДУ Ан-148 есть отказы, приводящие к полной потере основного и резервного контура СДУ, то полностью «электрическая» СДУ на данном оборудовании и при данной архитектуре невозможна.
Вопрос: А как система отрабатывает в течение полёта? (например, изменение положения механизации крыла, или изменение центровки по выработке баков)?
Инженер 2010: Для СДУ неважно, чем вызвано возмущение — выпуском/уборкой закрылков, шасси, работой двигателей и т.д., система получает сигналы от своих датчиков: ускорений, угловых скоростей, положения органов управления, стабилизатора, рулевых поверхностей и отрабатывает их. Поведение самолёта в продольном канале описывается колебательным звеном, на вход которого поступает сигнал БРУ, а к нему суммируются сигналы двух контуров обратной связи — по Wz и по Ny. В дальнейшем, насколько я помню (хотя уже смутно) институтские курсы ТФКП и ТАУ, идёт поиск корней, определение границ устойчивости системы, её колебательности, уточнение передаточных коэффициентов, а также логарифмические, амплитудно-фазовые характеристики системы и прочая теория. В итоге, всё это неплохо работает — самолёт летит, да ещё и балансирует сам себя.
небольшая добавка по поводу учёта запаса топлива на борту:
Хотя этот параметр не нужен для СДУ, но он используется бортовым комплексом для ряда других задач. Во-первых, по текущему весу самолёта работает система ограничения по углу атаки и перегрузке. Полученные ограничения индицируются на шкалах скорости и угла атаки. Во-вторых, FMS рассчитывает и выдаёт на индикацию характерные скорости — V1, VR, V2, VLS, Vgreen dot, их метки индицируются на шкале скорости. В-третьих, FMS рассчитывает оптимальный профиль полёта и индицирует на своём экране выбранные эшелоны для ГП. Т.е. вся эта рутинная работа переложена «на плечи» бортового комплекса, что значительно облегчает жизнь экипажу.
Перед запуском двигателей, в процессе ввода в FMS маршрута и других данных, пилоты «забивают» посчитанный по РЗЦ снаряженный вес самолёта с учётом полезной нагрузки (вес самолёта без топлива) и вес заправленного топлива (индицируется на EWD) после чего бортовой комплекс суммирует эти данные, «узнаёт» взлётный вес и выдаёт на индикацию рассчитанные значения V1, VR, V2 и прочие параметры. А после взлёта и перехода самолёта из состояния «земля» в состояние «воздух», бортовой комплекс начинает получать данные о фактическом количестве топлива на борту от вычислителя топливной системы (СУИТ). Таким образом, в полёте все расчёты ведутся по фактическому текущему весу самолёта. В случае отказа обоих каналов СУИТ, расчёт производится по сигналам от двигательных расходомеров — по разнице заправленного и израсходованного топлива. Правда, в этом варианте точность расчётов будет несколько ниже.
…посадочные параметры комплекс тоже выдает?
«Опорное» значение скорости (VREF) в зависимости от текущего веса самолёта, комплекс посчитает (безопасная скорость полёта VLS = 1.23VSR), но окончательная скорость захода VЗП (или Vарр), с учётом необходимых добавок — выполнение захода в конф. «FLAPS 3», наличие ветра, условий обледенения и т.д. экипаж добавляет в FMS «вручную».
Система дистанционного управления СДУ-10МК (самолет СУ-30МК)
Прочитав статью Цифровые самолеты, решил написать свой небольшой обзор отечественной разработки — Системы дистанционного управления СДУ-10МК.
С 2007 по 2009 гг я работал на приборостроительном предприятии (Элара, Чебоксары) ведущим инженером по этому изделию. Пишу в большей степени по памяти, так как в данный момент работаю в другом месте и доступа к технической документации не имею. Остался лишь конспект. Изделие не секретное.
СДУ-10МК (СДУ-10МК сер. 2) — 4-х кратно дублированная аналого-цифровая система управления самолетом в продольном, поперечном и путевом каналах. Система заменяет механическую проводку управления. Эта система устанавливается на самолеты СУ-30МК… (В основном для ВВС Индии)
Состав изделия
Режимы работы
СДУ работает в нескольких режимах: взлет-посадка, полет, дозаправка. Режимы отличаются в основном передаточными коэффициентами и функционированием отдельных отклоняемых поверхностей. Например, в режиме «дозаправка» самолет движется намного плавнее, чем в режиме «полет». Во время полета система постоянно анализирует положение самолета в пространстве, скорость и направление полета и управляет флаперонами, носками, передним горизонтальным оперением, рулями направления и высоты а также углом отклонения сопел в вертикальной плоскости.
В системе имеются ограничители предельных режимов не позволяющие летчику вывести самолет за пределы его возможностей. При приближении к предельным режимам ручка летчика начинает мощно дрожать, так, словно самолет сейчас развалится, хотя на самом деле это имитация.
Технологии производства и контроль качества
Система выполнена полностью на отечественной элементной базе. Предприятие-изготовитель имеет собственные механические цеха, цех по производству печатных плат, цех микроэлектроники. Система не герметичная. Все печатные платы имеют влагозащитное покрытие в виде 3-х слоев лака. Особо чувствительные платы покрывают компаундом. Несущие конструкции изготавливаются на станках с ЧПУ.
Качество контролируется на всех этапах производства самими цехами, ОТК и военным представительством. Протокол испытаний изделия соизмерим с 96 листовым журналом. После изготовления систему испытывают примерно 2 недели.
Остальное
На 3 рисунке — Блок питания БП-58 из состава СДУ-10У, С (СУ-27) после испытаний на пониженной температуре. Это более старая система которая тоже до сих пор выпускается.
«Энциклопедия мирового вооружения»
Содержание
Система дистанционного управления СДУ
СДУ-10МК (СДУ-10МК сер. 2) — 4-х кратно дублированная аналого-цифровая система управления самолетом в продольном, поперечном и путевом каналах. Система заменяет механическую проводку управления. Эта система устанавливается на самолеты СУ-30МК… (В основном для ВВС Индии)
Состав изделия
* 2 сдвоенных блока питания. Энергоснабжение СДУ осуществляется от двух независимых источников постоянного тока с номиналом напряжения 27В, работающих в буфере с аккумуляторными батареями, и двух независимых источников переменного трёхфазного тока напряжением 115В частотой 400Гц. Выдерживает кратковременные скачки напряжения по постоянному току до 50 вольт. СДУ — жизнеобеспечивающая система. Самолет просто упадет если СДУ откажет
* Вычислители. Объединены в несколько блоков и шкаф. В общей сложности, состоят из 60 модулей (читай — печатных плат). Производят обработку сигналов от датчиков и выдают исполнительные сигналы на рулевые машины. Вычислители работают одновременно и формируют средние результирующие сигналы. Система продолжает работать при двух независимых отказах в разных каналах вычислителей. То есть при отказе в одном из вычислителей его выходные сигналы начинают отличаться от сигналов других вычислителей. При превышении (принижении) заданного порога, вычислитель отключается и выдается сигнал в речевой информатор и на пульт управления. Его можно попробовать перезапустить с пульта управления. При нескольких отказах сигналы сравнивать становится не с чем и система переходит в режим жесткой связи (В этом режиме управлять истребителем практически невозможно, так как он имеет несбалансированную аэродинамическую схему и его постоянно уводит). Ни одной катастрофы, связанной с отказом СДУ-10МК не было. Авария вроде была одна.
* Датчики. Преобразуют различные физические параметры полета в электрические сигналы. Датчики в СДУ полностью независимы от других систем. То есть, например, у навигационного комплекса (ПНК) и у СДУ есть аналогичные по функционалу датчики. Все датчики 4-х кратно дублированы. СДУ «снимает» следующие параметры полета:
— Давление статическое и динамическое (ДАД, ДДД — датчик абсолютного давления, датчик дифференциального давления) для измерения скорости и высоты полета. Эти параметры необходимо знать, так как на разных высотах разная плотность воздуха, а на разных скоростях разное сопротивление
— Угловые скорости (ДУС, БДГ — датчик угловых скоростей, блок датчиков гироскопических). Требуется для определения угловой скорости вращения вокруг своих осей. СДУ моментально возвращает самолет в исходное положение при любых отклонениях планера
— Положение ручки управления и педали (ДПР — датчик положения резервированный). Эти датчики преобразуют в электрический сигнал положение ручки управления в двух плоскостях (крен, тангаж) и педали (курс)
* Пульты. ПП, ПУ — пульт проверки, пульт управления. Предназначены для выполнения проверки работоспособности СДУ и управления СДУ во время работы а также для контроля работоспособности и перезапуска системы во время полета
* Рулевые машины. Предназначены для преобразования электрических сигналов СДУ в механические. Механические сигналы предварительно усиливаются гидравлическими машинами которые в состав СДУ не входят.
Режимы работы
СДУ работает в нескольких режимах: взлет-посадка, полет, дозаправка. Режимы отличаются в основном передаточными коэффициентами и функционированием отдельных отклоняемых поверхностей. Например, в режиме «дозаправка» самолет движется намного плавнее, чем в режиме «полет». Во время полета система постоянно анализирует положение самолета в пространстве, скорость и направление полета и управляет флаперонами, носками, передним горизонтальным оперением, рулями направления и высоты а также углом отклонения сопел в вертикальной плоскости.
В системе имеются ограничители предельных режимов не позволяющие летчику вывести самолет за пределы его возможностей. При приближении к предельным режимам ручка летчика начинает мощно дрожать, так, словно самолет сейчас развалится, хотя на самом деле это имитация.
Технологии производства и контроль качества
Система выполнена полностью на отечественной элементной базе. Предприятие-изготовитель имеет собственные механические цеха, цех по производству печатных плат, цех микроэлектроники. Система не герметичная. Все печатные платы имеют влагозащитное покрытие в виде 3-х слоев лака. Особо чувствительные платы покрывают компаундом. Несущие конструкции изготавливаются на станках с ЧПУ.
Качество контролируется на всех этапах производства самими цехами, ОТК и военным представительством. Протокол испытаний изделия соизмерим с 96 листовым журналом. После изготовления систему испытывают примерно 2 недели.
Остальное
Летать по проводам: инновационная система управления МС-21 повышает безопасность
В комплексной системе управления самолетов семейства МС-21 реализована технология систем дистанционного управления, или, как это называется за рубежом, fly-by-wire, т. е. «летать по проводам». Это значительно сокращает вес самолета. В МС-21 применяется последнее поколение таких систем с активными боковыми ручками управления, которые совместили в себе преимущества и боковой ручки, и штурвала.
Активная боковая ручка на МС-21 обеспечивает пилоту обратную связь по аэродинамическим условиям полета и приближению к полетным ограничениям. Система автоматического управления обеспечивает полный набор функций управления положением и движением самолета, включая автоматическую посадку по категории IIIB. Подобные инновации позволяют повысить конкурентоспособность МС-21 на мировом рынке. «Мы уверены, что МС-21 будет лучшим в своем классе», – заявил первый вице-президент корпорации «Иркут» Олег Демченко.
Принято считать, что чем проще, примитивнее устройства или механизмы, тем они надежнее, однако это мнение совершенно неверно в случае современных систем управления летательными аппаратами. Электродистанционные системы управления (ЭДСУ) в совокупности с цифровой системой автоматического управления (САУ) дают фору прежним механическим и гидравлическим системам, использовавшим тросики и гидромагистрали.
Трос, гидравлика, провод
Первый в истории задокументированный управляемый полет на механизме, оторвавшемся от земли с помощью тяги двигателя, состоялся 17 декабря 1903 года в 10:35 утра в шести милях к югу от городка Китти-Хок, штат Северная Каролина. Там Орвилл Райт поднял созданный совместно с братом Уилбуром летательный аппарат Flyer («Флайер»). Орвилл пролетел на нем за 12 секунд всего 37 м, но это был управляемый полет, в завершении которого Орвилл выполнил успешную посадку.
Управление первым в мире летавшим самолетом было по нынешним меркам достаточно экзотическим: пилот располагался в нем лежа на нижнем крыле; по бокам от него находились деревянные рамки, которые Орвилл Райт двигал бедрами; от этих рамок шли тросы к концам крыльев. Тросы обеспечивали перекашивание крыла, увеличивая угол атаки на конце одного крыла и одновременно уменьшая угол атаки на конце другого, – так на райтовском «Флайере» создавалось управляющее воздействие для поперечных перемещений. Идею братья могли почерпнуть из живой природы: именно таким образом маневрируют в полете птицы. До сих пор подобный метод применяется на самолетах с помощью элеронов.
На последующих моделях самолетов для управления стали использоваться штурвалы и педали, от которых шли те же тросики к органам управления. Однако очень скоро самолеты стали тяжелее, и для того чтобы управлять ими, требовались все бо́льшие отклоняемые поверхности. Пилот должен был обладать уже недюжинной силой, чтобы крутить штурвал. В помощь ему на борту появились гидроусилители.
Следующим этапом стала замена гидроприводов электрическими моторами. Первым это сделал еще в 1934 году Андрей Николаевич Туполев. ЭДСУ стояла на агитационном самолете АНТ‑20, получившем личное имя «Максим Горький». Этот 42-тонный восьмимоторный гигант был самым большим самолетом своего времени. Чтобы уменьшить массу машины, Туполев решил заменить обычные тогда механические и гидравлические тяги и гидроприводы на провода с электрическими сервоприводами.
Коммерческое авиастроение более консервативно ко всем нововведениям. Кроме того, на пассажирских самолетах не требовалась сверхманевренность, однако вскоре стали очевидны выгоды от использования ЭДСУ и для этих воздушных судов. Оказалось, что с помощью fly-by-wire можно снизить массу самолета, используя на нем управляющие поверхности меньшей площади, а это ведет к снижению расхода горючего. Например, по данным компании Embraer, использование ЭДСУ на самолетах E-Jets E-1/E-2 за счет уменьшения размеров и массы его стабилизатора и улучшения общей аэродинамики сокращает расход топлива на 1,5 %. Кажется, это немного, но если за время всего жизненного цикла такой самолет сжигает 110 тыс. тонн горючего, то только за счет ЭДСУ можно сэкономить на одном самолете 1 650 тонн! Это хороший аргумент для покупателя воздушного судна.
Так с 1980-х годов и на коммерческих самолетах стали устанавливать ЭДСУ. Использование же программного обеспечения, запрещающего выполнять недопустимые маневры или выходить на запредельные режимы, позволило существенно поднять уровень безопасности пассажирских лайнеров.
О надежности ЭДСУ говорит статистика: по состоянию на сентябрь 2018 года компанией Airbus выпущено более 8,4 тыс. самолетов типа A320, оснащенных ЭДСУ. Из них по вине техники было лишь две катастрофы. После инцидентов программа компьютеров ЭДСУ была доработана, чтобы исключить их повторение. Благодаря высокой надежности ЭДСУ коммерческие самолеты последнее время начинают летать только «по проводам», не имея в своем составе даже аварийной механической системы управления.
До недавнего времени самой современной цифровой ЭДСУ в России оснащался самолет Sukhoi Superjet 100 (SSJ100), созданный компанией «Гражданские самолеты Сухого» (ГСС). На нем установлена система, управляющая полетом, уборкой и выпуском шасси, а также тормозной системой. Отказобезопасная архитектура системы дистанционного управления позволила полностью отказаться от механического резервирования.
На SSJ100 впервые в России была применена алгоритмическая защита от касания хвостом взлетно-посадочной полосы на случай ошибки летчика при взлете. По словам начальника летной службы ГСС, старшего летчика-испытателя Сергея Коростиева, «в “суперджете” реализованы на хорошем уровне “защита от дурака” и “помощь умному”». Помимо программных запретов на выход самолета на запредельные режимы (это и есть так называемая «защита от дурака»), ЭДСУ SSJ100 взяла на себя управление механизацией крыла, которая самостоятельно выпускается перед началом разгона и сама же убирается при торможении. Кроме того, на «суперджете» установлены ограничение угла тангажа на взлете и индикация текущей величины угла атаки, что повышает безопасность полетов и существенно облегчает работу пилотов.
Все алгоритмы управления «суперджетом» были разработаны российскими специалистами в Центральном аэрогидродинамическом институте им. профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). «Нам удалось создать очень комфортные условия для пилотирования SSJ100. Система управления как бы воспринимает желания летчика, прогнозирует его дальнейшие действия, предугадывает и исполняет их. И в то же время она берет на себя множество рутинных операций, – говорит заместитель начальника отделения динамики полета и систем управления (НИО-15) ЦАГИ Юрий Шелюхин. – К примеру, система автоматической балансировки полностью освобождает пилота от всех процедур, причем делает это на динамических режимах. Если летчик хочет выполнить маневр, он отклоняет боковую ручку, создает нужный крен и переводит ручку в нейтральное положение, а система управления балансирует самолет, выдерживая заданный режим. Система обладает свойствами парирования всех создаваемых возмущений: к примеру, выпускается механизация – и автоматически парируются все возникающие при этом моменты. Пилот увеличивает или сбрасывает тягу двигателя – появляются моменты, которые также парируются системой».
Разработчики SSJ100 из ГСС отказались от установки на нем аварийной механической системы управления, как это до них сделал лишь Airbus на своем гиганте A380. Благодаря этому был существенно снижен вес системы управления самолетом, что дало SSJ100 дополнительные конкурентные преимущества перед аналогами из того же класса воздушных судов.
Как пишет главный редактор журнала «Авиатранспортное обозрение» Алексей Синицкий, «появление ЭДСУ на самолете SSJ100, причисляемом к классу региональных самолетов, отчасти послужило стимулом к внедрению подобных систем на новых поколениях самолетов Embraer E-2 и Bombardier CSeries, так что ЭДСУ становится фактически стандартом реактивных пассажирских самолетов».
«Здорово такой системой управлять»
Система ЭДСУ среднемагистрального самолета МС-21 также обеспечивает лучшую экономику и высочайшую безопасность. Интеграцию бортового радиоэлектронного оборудования нового самолета провела компания «ОАК – Центр комплексирования», головной разработчик и поставщик программного обеспечения – концерн «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) госкорпорации «Ростех».
Одной из особенностей этого новейшего российского лайнера стал самый большой диаметр фюзеляжа в данном сегменте воздушных судов, что создает больший комфорт для пассажиров. Кроме того, МС-21 обладает большой площадью крыла, что необходимо для создания модификации с удлиненным фюзеляжем и, соответственно, повышенной вместимостью. Пойти на такие решения, влияющие на аэродинамику лайнера, стало возможным только благодаря использованию ЭДСУ. Благодаря «полету по проводам» хвостовое оперение МСа можно было сделать меньше, чем при старых методах управления.
Прекрасную оценку лайнеру в целом и его ЭДСУ дали летчики-испытатели корпорации «Иркут», выполнившие на нем первые полеты. «До МС-21 я не проводил испытаний гражданских самолетов ОКБ Яковлева, – рассказывает заслуженный летчик-испытатель Российской Федерации, Герой России Роман Таскаев, выполнивший 28 мая 2017 года вместе с Олегом Кононенко первый подъем самолета МС-21. – В то время, когда поднимали в воздух старые машины, я летал на микояновских истребителях. Про преемственность могу сказать только одно: система управления, которая стоит на учебно-боевом самолете Як-130 и делает этот самолет супербезопасным, применяется и в МС-21. Этот интеллект, эти наработки, которые мы сделали в ходе испытаний Як-130, очень комфортные. Очень здорово такой системой управлять. И, естественно, она обладает высочайшей степенью безопасности». По словам Таскаева, высокоинтеллектуальная система управления предохраняет летчика от попадания на запредельные режимы, такие как сваливание и штопор.
Одной из «изюминок» самолета МС-21 стала его активная боковая ручка управления. «Для комфортности управления самолетом, для повышения качества обучения летчиков установлена новая ручка управления, – рассказывает Роман Таскаев. – Сейчас на Airbus’ах применяется не обычная штурвальная система, а боковые ручки управления, которые разгружают переднюю часть приборной доски для летчика. Но на Airbus’ах ручка, скажем так, пассивная, т. е. каждый летчик управляет своей ручкой, не чувствуя, что при этом делается у другого летчика. У нас на МС-21 при управлении одним летчиком рукоятка у второго летчика перемещается, давая понимание, что делать первому. Это важно, особенно при обучении».
Также активная боковая ручка управления позволяет пилоту чувствовать опасность. При приближении к полетным ограничениям ручка начинает вибрировать, имитируя тряску всего самолета. Тем самым, помимо визуальных ощущений пилот получает еще и тактильные, улучшающие контроль за каждым маневром самолета.
Сегодня подобные активные боковые ручки управления стоят лишь на сравнительно небольших бизнес-самолетах G500/G550 американской компании Gulfstream, а также на экспериментальном военно-транспортном самолете KC-390 бразильской компании Embraer. МС-21 стал первым большим пассажирским лайнером в мире, снабженным таким девайсом. Планируется, что активные боковые ручки управления самолетом будут сертифицированы Европейским агентством по безопасности авиаперевозок (EASA) одновременно с самим самолетом МС-21.
Активная боковая ручка управления очень удобна и при работе автопилота. При выполнении маневров в таком режиме полета она также перемещается, тем самым наглядно демонстрируя летчикам, что делает их автоматический «коллега».
По результатам испытания пилоты МС-21 отметили, что использование таких ручек значительно повысило информированность о взаимных действиях, существенно улучшило качество совместного управления по сравнению с обычными боковыми ручками, используемыми сейчас на пассажирских самолетах. Инновация значительно повысила взаимопонимание между членами экипажа, практически исключив вероятность их нескоординированных действий.
Одной из инновационных разработок для самолета МС-21 стало создание системы управления общесамолетным оборудованием СУОСО-МС-21. СУОСО интегрирована практически во все основные системы самолета (гидравлическую, шасси, электроснабжения, кислородную и т. д.). Она является системой, которая обеспечивает управление, сигнализацию и контроль технического состояния самолетных систем.
СУОСО-МС-21 создана компанией «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» (УКБП), имеющей многолетний опыт разработки такого рода оборудования. Фирма входит в состав концерна КРЭТ. Ранее УКБП создало системы управления общесамолетным оборудованием для Ил-96-400 (СУОСО-400Т), Як-130 (СУОСО-130), Ту-204СМ (СУОСО-204), а также системы управления общевертолетным оборудованием для Ка-226 (СУОВО-226) и Ми-171А2 (СУОВО-В1). Эти системы позволяют значительно уменьшить нагрузку на летчиков, повысить безопасность полета. В проектах Ту-204СМ и Ми-171А2 использование СУОСО обеспечило переход на двухчленный экипаж.
При разработке системы для самолета МС-21 был применен анализ информационно-управляющего поля кабины самолета, что предопределило архитектуру системы. В ее состав вошли блок вычислитель-концентратор БВК-12, блок преобразования сигналов БПС-14, блок защиты и коммутации БЗК-1, блок управления обогревом стекол БУОС-1.
Внедрение системы позволило реализовать функцию вторичного распределения электроэнергии твердотельными блоками защиты и коммутации, а также функцию защиты сопрягаемых систем и фидера самолета от перегрузок по току. Кроме того, СУОСО-МС-21 обеспечила снижение массы и номенклатуры средств управления и контроля общесамолетного оборудования. Она повысила глубину контроля общесамолетного оборудования, понизив вероятности отказов каналов управления систем, сократив время обслуживания и предполетной подготовки. С помощью СУОСО-МС-21 была реализована отказоустойчивость разнородной архитектуры системы управления.