'Ii


о
LD


ДЛЯ вузов


ю ПIj;ськов
r: и.Заzайнов


УПРАВЛЕНИЕ
ПОЛЕТОМ
САМОЛЕТОВ


. Машиностроение.








о
О
ю. ПIj;ськов
r: и. Заzайнов
УПРАВЛЕНИЕ
ПОЛЕТОМ
САМОЛЕТОВ
2-е издание,
переработаиное и дополненное
Допущено rосударственнъJМ комитетом СССР
110 НilpOднo.мy образованию
в качестве учеБМ20 1IOсобu dпя студентв
высших технических учебных заведений

Москва
· Машиностроение.
1991

ББК 39.53..08я73
r96
УДК 629.735.33.07 (075.8)
Рецензент д-р техн. наук А. А. Красовский
rYCbKOB ю. п., 3аrайнов r. и.
r96 Управление полетом самолетов: Учебное пособие для
студентов высших технических учебных заведений.  2..е
изд., перераб. и доп.  М.: Машиностроение, 1991. 272 с.: ил.
ISBN 5..217..01357..5
Изложены вопросы реализации и динамики управления самолетами. Рас-
смотрены принципы построения, структура, функционирование типовых конту-
ров управления. Освещены вопросы использования автоматических систем для
обеспечения устойчивости и управляемости, автоматическоrо полета, улучшения
летных характеристик самолета.
Второе издание (1-е изд. 1980 r.) переработано и дополнено материалами,
отражающими современные достижения в области управления самолетами.
r 2 705140400........104 .10491
038(01)91
ББК 39.53..08я73
ISBN 5..217..01357..5
@ Издательство «Машиностроение», 1980
@ ю. п. rYCbKOB, r. и. 3аrайнов, 1991

ПРЕДИСЛОВИЕ
в учебном пособии изложены вопросы управления
саМОJIетами. В нем рассмотрены принципы построения, структу-
ра, функционирование типовых контуров управления с учетом
объема решаемых в полете аадач, требований летчика и осо-
бенностей. самолета. Освещены вопросы использования автома...
Тических систем в таких функциональных сферах управления,
u
как улучшение устоичивости и управляемости, автоматические
полет и посадка, улучшение летных характеристик самолета,
раздельное управление rруппами ero фазовых кос>рдинат.
Изучение материала предполаrает знание авиационноrо обо-
рудования и основ динамики полета (устойчивости и управляе
мости, TpaeKTopHoro движения самолета), а также основных све..
дений из линейной 8JIrебры, теории управления и теории случай-
ных функций.
3а rоды, прошедшие со времени выпуска первоrо издания
книrи (1980 r.), в технике автоматическоrо и полуавтоматическоrо
управления самолетом произошли изменения. Эти изменения Ka
саются прежде Bcero способа обработки информации в связи с ши-
роким использованием бортовых цифровых вычислителей, обес-
печивающих возможность построения интеrрированных комплек
сов управления. Необходимость освещения вопросов, связанных
с переходом к цифровой технике обработки информации, обус
ловила введение новых разделов «Бортовые вычислительные
устройства» (разд. 1.8) и «Особенности динамики самолета с БЦВМ»
(раэд. 3.12). Новыми также являются разделы «Управление
скоростью полета путем реrулирования тяrи двиrателей» (разд. 6w4)
и «Интеrрированное управление траекторным: движением само-
лета» (разд. 6.6).
Наряду с этим внесены исправления, уточнения и дополнения
в ряд друrих разделов. Наиболее существенной переработке
подверrся материал rJI. 5, а также разделов 1.5, 1.9, 4..4, 4.5,
6.2 и 6.5.
Книrа написана авторами совместно. Новые разделы 1.8, 3..12
и дополнение к разделу 1.9 написаны А. и. Дынниковым. Новые
р.азделы 6.4 и 6.6 написаны ю. r. Борисенко.
Авторы выражают rлубокую блаrодарность д-ру техн.. наук
А. А. Красовскому за ценные указания, сделанные им при рецен-
зировании книrи.
1-

ВВЕДЕНИЕ
Управление полетом самолетов  интенсивно разви"
вающееся направление авиационной науки и техники. При деталь-
ном изучении задач управления самолетом полет самолета рас-
сматривается как непрерывно управляемый процесс. Здесь из..
u v
учается вэаимодеиствие летчика с самолетом, взаимодеиствие
системы автоматическоrо управления (САУ) с самолетом. Резуль..
... .
тат этоrо взаимодеиствия  целенаправленное движение само-
лета в пространстве. С этих позиций процесс удравления самоле..
том представляет собой процесс реrулирования в системах с об..
р.аной связью: «летчик..........саМолет», «СА У ........самолеТ». Поскольку
летчик осуществляет управление самолетом через систему управ..
ления, то в результате все сводится к разработке структуры и
определению параметров системы управления самолетом.
Управление самолетом на каждом К08кретном этапе полета
преследует цель либо выдерживания определенных параметров
траектории (при этом траектория полета известна и допустимые
отклонения с от нее реrламентированы), либо создания таких
наперед не заданных траекторий и движений BOKpyr центра масс,
которые диктуются конкретной обстановкой. Управление самоле..
том осуществляется путем отклонения opranoB управления для
менения переrрузок самолета (включая продольную пере..
rрузку n х за счет изменения тяrи двиrателей), ero уrловой ориен-
тации в пространстве, в результате чеrо изменяются параметры
траектории.
Практически до конца 1930.. х rоДО управление самолетом
на всех этапах полета выполнялось летчиком вручную, в основ...
ном по визуальным ориентирам и с использованием информации
от небольшоrо числа приборов, устанавливаемых на борту (сна..
u
чала появились указатели высоты, воздушноя скорости, затем
авиаrОРИЗ0НТ, указатель курса). Естественно, что Kpyr задач
пилотирования был весьма оrраниченным, а точность выполнения
невысокой.
Первой была автоматизирована задача уrловой стабилизации
самолета с помощью автопилота. Для самолетов е большой про..
ДОЛ1Кительностью крейсерскоrо полета длительная стабилизация
установившихея парамеТРОБ траектории полета для летчика
утомительна, хотя и npdcTa, в особенности для винтомоторных
самолетов тех лет. Автоматическая стабилизация уrла танrажа
обеспечивала движение с постоянной скоростью и высотой, а ста...
билизация уrлов крена и рыскания  движение в заданном на..
правлении.
Простейшие автопилоты появились в 1930..е rоды. В 1950-х ro..
дах автопилот становится неотъемлемой принадлежностью каж-
4

доrо самолета. Функции автопилота раСll.1ИрЯЮТСЯ: появляются
ре)I{ИМЫ стабилизатJ,ИИ высоты и скорости, координированноrо
виража и друrих nporpaMMHbIX маневров. На ЭТОlvI этапе развития
средств автоматическоrо управления автопилот облеrчал самоле
тово}кдение на маршруте, Т. е. на наиболее продолжительном
участке полета Вопрос о необходимости включения автопилота
решался летчиком, который Mor управлять самолетом и вручную,
ориентируясь визуально или по приборам. На этом режиме aBTO
пилот не является единственно возможным средством управления,
поэтому требования к наде)I{НОСТИ первых автопилотов были не
очень высоки.
Однако в дальнеЙUlем на бортовую автоматику стали возла...
raTb функции управления) трудно выполнимые для летчикао
К ним относится посадка самолета при оrраниченной ВИДИМОСТИ
или при отсутствии прямой ВИДИМОСТИ аэродрома.
Посадка является ОДНИJvl из самых сложных маневров caMO
лета.. Близость земли требует особо четкоrо и CTpororo управле..
ния снижением. Поэтому, если посадка происходит, например,
в сплошном тумане) т. е. при отсутствии Бизуальноrо контакта
с землеЙ t единственным средством управления самолетом является
автоматическая система посадки. В отличие от маршрутноrо
полета в облаках здесь управление по обычным пилотажным при..
борам невозможно. С появлением систеl\1 автоматической посадки
автоматике/была передана функция целенаправленноrо управле
ния траекторией. По сравнению с автопилотом, стабилизирую-
щим задания параметров, это существенный шаr вперед. В послед
ние 30 ... 40 лет проблема автоматической посадки является ОДНОЙ
из центральных в орrанизации управления полетом.
Все системы, о которых упоминалось выше, управляют поле..
том путем воздействия на аэродинамические рули. В последние
rоды в контуры систем управления стали включать и четвертый
opraH управления  рычаr управления двиrателем. Впервые aB
томатическое управление двиrателем стало применяться при
заходе на посадку, коrда требуется маКСИ11ально разrрузить
летчика ОТ мноrочисленных функций управления, чтобы он CMor
сосредоточить внимание на rлавном  расчете захода на посадку.
Автоматическая система управления тяrой двиrателя  автомат
тяrи стабилизирует скорость захода на посадку относительно
ваданноrо значеНИЯ4 Эта задача является особенно важной для
самолетов 1 неустойчивых по скорости, что довольно типично на
режимах посадки. В настоящее время автомат тяrи лрименяется
и на друrих этапах полетао
Дальнейшее развитие систем автоматическоrо управления са.
молетом идет по линии автоматизации целенаправленноrо управ
ления траекторией движения на всех общих этапах полета. Пред-
посылкой для успешноrо решения этой задачи является nporpecc,
достиrнутый в области создания измерительных средств, опреде-
ляющих местоположение и скорость самолета. Эволюция этих
5

ивмерительных средств представляет собой следующую кар-
тину.
На варе авиации единственным источником информации о ре-
жиме полета был измеритель барометрической высоты и инди-
каторной скорости и указатель курса. С развитием радиосредств
появилась возможность самолетовождения по радиомаякам. Важ-
ной вехой эволюции было создание радиосредств посадки само-
лета. Существенно повысил ась точность определения местополо-
жения самолета относительно заданной траектории снижения.
Затем появился радиовысотомер, точно измеряющий высоту по-
лета относительно поверхности земли. Было создано принци-
пиально новое средство информации  инерциальная система.
Инерциальная система  это автономное навиrационное УСТРQЙ-
v
СТВО, построенное по принципу интеrрирования ускорении, заме-
ряемых в некоторой стабилизируемой системе координат. Инер-
циальная система определяет текущие значения скорости и место-
положение самолета, Т. е. дает полную информацию о траектории
движения. Повышение требований к точности решения навиrа-
ционных задач стимулировало разработку специальных навиrа-
v
ционных вычислителеи, которые сначала строились на аналоrовых
устройствах, а затем на основе бортовой цифровой вычисли-
тельной машины (БЦВМ). Это положило начало использованию
в системах автоматическоrо управления цифровой вычислитель-
ной техники. БЦВМ существенно расширяют возможности ав"
томатическоrо управления полетом. Системы автоматическоrо
управления с БЦВМ MorYT выполнять более сложные функции,
чем автопилот. Одной из таких функций является автоматическое
v u
управление траекториеи по задан нои nporpaMMe.
Параллельно с развитием функций систем управления поле-
том самолета идет их развитие как комплекса бортовоrо обору-
дования. В эtом развитии выделяются три стадии. Сначала си-
стемы, выполняющие отдельные функции, имели каждая свой
специализированный вычислитель (аналоrовый или цифровой),
свои датчики первичной информации и свои исполнительные
элементы.
Проrресс в развитии цифровой вычислительной техники позво-
лил создать специализированные бортовые цифровые вычисли-
тельные комплексы, объединившие в себе по целевому признаку
функции нескольких бортовых систем, и обеспечить решение
полноrо объема аадач, связанных с этой ЦeJIью.
Дальнейшее развитие БЦВМ позволило на основе цифровых
каналов информационноro обмена объединить все бортовые под-
системы, связать их в единый информационно..управляющий
комплекс, получивший название интеrрированноrо бортовоrо
комплекса.
Существенное повышение роли и ответственности автоматики
управления на борту самолета связано с развитием автоматики
штурвальною управления. Начало было положено в конце 1940..х
6

rодов, коrда появление реактивной авиации, рост скоростей полета
и преодоление 3BYKOBoro барьера обусловили переход на бустер-
ное управление рулями самолета. Система бустерноrо управления
самолета явилась основой дальнейшей автоматизации ручноrо
управления самолетом.
Специфические особенности аэродинамических схем реактив-
ных самолетов (крылья малоrо и YMepeHHoro удлинения и большой
стреловидности, вытянутый эллипсоид инерции 1 у/ 1  > 1 о;
1 z/ 1 х > 1 О), широкий диапазон режимов полета (qmax/ Qmtn >
> 10 ... 15, Ншах > 20 км, M max == 2 ... 3) привели к тому, что
обеспечение приемлемых характеристик устойчивости и управляе-
мости только средствами аэродинамической компоновки (выбором
u
центровки. площадеи оперения, opraHoB управления, попереч-
Horo V крыла и т. д.) И бустерной системой управления стали прак-
тически невозможным. Для их улучшения в контур ручноrо
(штурвал..ьноrо) управления стали вводить автоматические уст-
ройства. Тем самым было положено начало l?азвитию автоматиче-
u
ских систем улучшения характеристик устоичивости и управ-
ляемости.
Принципиальное отличие работы автоматики в режиме руч-
Horo управления от режима автоматическоrо управления полетом
ваключается в TOM r что контур автоматики должен функциони-
ровать одновременно с летчиком: отклонение орrаиа управления:
олжно быть суммой отклонений, обусловленных действиями лет-
чика и работой контура автоматики. При этом контур автоматики
не должен оказывать через сервопривод воздействия на летчика,
мешать ему управлять самолетом.
Характерной особенностью автоматизации ручноrо управления
u
самолета является то, что структура этои автоматики целиком
u
определяется параметрами аэродинамическои компоновки само-
лета, характеристиками ero устойчивости и управляемости. Так,
для одних caMoeTOB приемлемые характеристики устойчивости
и управляемости обеспечиваются простыми демпферами колеба-
ний танrаЖ8. рыскания и крена (не обязательно всех трех), а для
друrих  обратными связями по переrрузкам n у , n z . Требуемая
эффективность автоматики (т. е. степень изменения характери-
стик самолета) также может быть различной, что влияет на выбор
диапазона отклонения opraHoB управления от сиrналов автомати-
ческой системы: в одних слvчаях достаточно 2 ... 50 отклонения
w
орrаиа управления, в друrих........ требуется практически полное
отклонение (1 О ... 200).
Вследствие этоrо возникает проблема надежности автоматики,
допустимости изменений характеристик устойчивости и управ-
u
JIяемости самолета при отказе автоматическои системы, допусти-
" u
мости возмущении, деиствующих на самолет при отказе, и воз-
можности их парирования летчиком. Иными словами, при исполь-
80вании автоматики в системе ручноrо управления очень серьезно
стави:rся вопрос о безопасности полета. Стремление к увеличению
7

уrлов отклонения opraHOB управления ОТ автоматики привело
к созданию резервированных систем управления, что решило
проблему надежности эффективной автоматики.
Компоновка систе,1Ы управ..'Iения самодета, имеЮlцей ПОЛНОСТЬЮ
автоматические режимы полета и режим ручноrо .пилотирования
с контуром улучшения устойчивости и упрявляемости, естественно,
усложняется. Увеличение степени автоматизации управления
обусловило постепенный отказ от механической ПРОВОДКИ управ-
ления. На мноrих современных самолетах некоторые каналы
управления, в том числе и наиболее ответстврнный  ПРОДОЛЬ-
ный, переведены на дистанционное (по проводам) управление.
В настоящее время бурно развивается НОВhIЙ аспект в приме-
нении систем автоматическоrо управления самолета и в соответ-
ствии с ЭТИМ НОВЫЙ ПnДХОД к проектироввнию самолетов. ЭтОТ
ПОДХОД связан с Вf);:JМОЖНОСТЬЮ улучшения летнотехнических
характеристик самолетов вследствие автоматизации управления.
Улучшение летных данных самолета, уменьшение ero взлетной
массы MorYT быть достиrнуты различными средствами, например,
переходом на малые запасы ПРОДОЛЬНОЙ статической устойчивости
или продольную статическую неустойчивость аэродинамической
компоновки самолета при ДО3ВУКОВЫХ скоростях полета (центр
масс позади фокуса по уrлу атаки) с обеспечением необходимой
усfойчивости в полете посредством автоматики. В этом случае
при М < 1 нет потерь подъемной силы на балансировку, улуч..
шается балансировочная поляра самолета, уменьшаются наrрузки
на крыло, оперение и фюзеляж, увеличиваются предельные
маневренные характеристики и т. д. Здесь обеспечение устой..
чивости самолета возлаrается на систему управления, поэтому
к ее функционированию и надежности предъявляются особые
требования. Аналоrичные нововведения MorYT быть применены
и в путевом канале управления.
Друrим средством является снижение наrрузок на конструк..
цию при маневрах (вследствие их перераспределения), а также
иаrрузок от порывов ветра и упруrих колебаний конструкции,
в результате чеrо уменьшается масса силовой конструкции само..
лета, повышается ero ресурс. Эти задачи MorYT быть решены
применением специальных ПОДсистем автоматики. В качестве
opraHOB управления используются как обычные аэродинамические
рули, так и opraHbI механизации крыла. Для решения этих задач
MorYT быть использованы и дополнительные аэродинамические по..
верхности (в качестве opraHOB управления этих подсистем) .
Внедрение таких подсистем на самолетах (их принято назы-
вать активными подсистемами) знаменует новый этап в развитии
автоматизации управления самолетом. При формальном едино-
образии построения всех контуров автоматики самолета по прин..
ципу систем с обратной связью активные подсистемы имеют прин..
ципиально новое смысловое значение. Их назначение  улучше..
ние летных характеристик самолета, а не управление траекторией
8

движения. Активные подсистемы, ЯВЛJlяеь неотъемлемой частью
самолета, функционируют на всем протяжении полета как при
автоматическом, так и при ручном управлении. Эта особенность
(параллельная работа с летчиком) позволяет рассматривать ак-
тивные подсистемы как часть системы штурвальноrо управления.
Следующим шаrом в развитии систем управления самолетом
является непосредственное управл.ение подъемной и боковой
силой самолета. Использование дополнительных аэродинамиче-
ских поверхностей и дистанционноrо управления дает возможность
реализовать новые формы движения самолета. Так, например,
в продольном движении можно получить изменение высоты при
постоянном уrле танrажа, изменение танrажа без изменения
траектории. Аналоrичные формы движения получаются и в бо-
ковом движении самолета.
Прямое управление подъемной и боковой силой повышает
быстродействие самолета по переrрузке, придает специфические
динамические свойства самолету, упрощает ero пилотирование
и повышает точность управления.
Таким образом, функции автоматики систем ручноrо управле-
ния самолетом MorYT быть чрезвычайно мноrообразными. Высокие
требования к техническим показателям процесса управления,
сложная динамическая структура объект'а управления, MHoro..
режимность самолетов  эти факторы существенно усложняют
компоновку системы управления, а в рамках аналоrовой техники
реализация ряда функций с заданными показателями вызывает
большие трудности, приводит к неоправданному увеличению
объемов, массы и стоимости систем управления. Естественно
поэтому применение в системах ручноrо управления бортовых
цифровых вычислительных машин.
БЦВМ расширяют функциональные возможности систем управ-
ления, повышают точность их корректировки, упрощают исполь-
зование различных алrоритмов и т. п. Вместе с тем, БЦВМ имеют
особенности, связанные с дискретностью обработки информации,
котррые до.1.!ЖНЫ учитываться при анализе динамики самолета
с системой управления, оснащенной БЦВМ.
ПО мере развития систем управления самолета, расширения
функций и возможностей автоматики возрастает их роль в обеспе-
чении безопасности Bcero полета самоле'.Са. От начальной поста..
новки задачи  обеспечения надежности системы управления,
ее 'элементов  был сделан шаr к обеспечению практической
безотказности той части системы, отказ которой, по условиям ее
работы является недопустимым. Эта задача решается путем резер- ,
вирования элементов и подсистем. Одновременно используются
.
средства контроля и отключения отказавших цепеи и элементов.
Развитие систем BCTpoeHHoro контроля, более rибкая комму-
тация резервированных элементов и подсистем, создание опреде-
ленной избыточности информации ........... все это ПОВЫ,шает надежность
систем управления и обеспечивает их безотказность. Автомати-
9

эация управления всех этапов полета, особенно наиболее ТРУДНЫХ
дЛЯ ручноrо управления, также повышает безопасность полета.
Проблема управления полетом cOBpeMeHHoro CaMOJleTa является
комплексной: Kpyr задач управления чрезвычайно широк и мно"
rообразен. Подавляющее большинство перечисленных задач управ..
ления успешно решается на современных самолетах. Отечествен..
ные самолеты последних поколений оснащены сложными, MHoro..
функциональными системами упранления, например, такие как
Ту.. 144, Ил..86, Ил..96, Миr ..29 и др.
Значение систем автоматическоrо управления для современ-
Horo самолета чреЗВрIчайно велико. В данной книrе освещены
вопросы автоматизации управления полетом в целом.

rЛАВА 1
ЗАДА ЧИ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ
1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА VПРАВJlЕНИЯ
Рассматривая вопросы управления самолетом, будем
исходить из положения, что самолет........ это техническое средство,
выполняющее некоторую летную операцию. Летная операция,
как и всякая друrая операция, представляет собой известную
u u
совокупность упорядоченных деиствии, которые можно класси..
фицировать как определенные этапы, фазы операции. Опера-
ция .......... понятие иерархическое: определение Kpyra задач, ре..
шаемых на каком..либо этапе операции, всеrда связано с постанов..
кой задач и целей на более высоком уровне ее орrанизации. По..
9ТОМУ целью управления самолетом является обеспечение успеш..
Horo выполнения операции в целом, а следовательно, и всех ее
этапов в отдельности.
Среди этапов любой операции можно выделить такие этапы,
которые обеспечивают возможность полета. Назовем их общими
этапами полета. Это:
1) взлет;
2) набор высоты с разrоном;
3) крейсерский полет (полет по заданному маршруту);
4) смена высоты крейсерскоrо полета с сохранением скорости
(смена эшелона);
5) разrон или торможение на постоянной высоте;
6) снижение с торможением;
7) заход на посадку;
8) полет по rлиссаде посадки и приземление..
Этапы опеРаЦИИ, в свою очередь, MorYT представлять собой
последовательность фаз с более узкими целями, выполнение
которых связано с осуществлением определенных маневров или
режимов полета. Так, например, на этапе набора высоты наряду
с поддержанием заДанноrо режима разrона с изменением высоты
u
выдерживается заданныи курс, а также осуществляются маневры
боковоrо разворота с целью выхода на заданную линию пути.
Реализация целей операции на всех ее этапах производится
вследствие соответствующеrо управления движением. Движение
самолета как твердоrо тела характеризуется шестью степенями
свободы........ тремя вращательными и тремя поступательными. Соот-
ветственно им положение определяется уrлами рыскания, тан..
rажа, крена и тремя координатами центра масс. Наряду с отме-
ченными шестью параметрами при исследовании движения рас-
11

Рис. 1.1. Траектории общих этапов
полета:
А ..... аэродром выпета; В  аэродром на-
значения
н
f/тax
м
Рис. 1.2. Характеристики общих эта-
пов полета на плоскости (Н, М)
сматриваются скорости их изменения. В совокупности эти 12 па-
раметров называются фазовыми координатами. Каждый этап
полета, каждый маневр характеризуется заданным законом из-
менения тех или иных фазовых координат. Поэтому управление
полетом производится по принципу соответствующеrо реrулиро-
вания фазовых координат.
Типовые фазовые траектории для общих этапов полета при-
'BeдeHы на рис. 1.1 и 1.2. На рис. 1.1 эти этапы охарактеризованы
в координатах 1, Н, z, определяющих положение центра масс.
Характер изменения скорости здесь иллюстрируется зависимо-
стями М (Н), представлеuныии на рис. 1.2 (нумерация режимов
соответствует их перечню).
Управление полетом во времп выполнения операции может
быть ручным, полуавтоматическим и автоматическим. Незави-
симо от способа управления ero конечным результатом является
решение одних и тех же задач.
Задачи управления можно разделить на три уровня:
1) обеспечение требуемой устойчивости и управляемости;
2) стабилизация тех или иных фазовых координат;
;3) целенаправленное управление траекторией, т. е. осуще-
ствление сложных траекторных маневров.
Задачи трех уровней связаны между собой иерархически.
При этом самым высоким является уровень целенаправленноrо
управления траекторией. Решение этих задач происходит путем
реrулирования в соответствующих замкнутых контурах управ-
ления.
1.2. контур устойчивости и УПРАВЛЯЕМОСТИ
Под устойчивостью объекта понимается ero способ-
v
ность сохранять тот или инои режим движения после прекраще-
ния действия возмущений. Управляемость же определяется ка-
u
,чеством реакции самолета на деиствия управляющих рычаrов
(ручки, педалей, рычаrа управления двиrателем). Оба этих свой-
ства, определяемые динамическими характеристиками самолета,
тесно связаны.
12

Летчцк
',
Ореань/ Центральная ,/(DиеотелtJные I
I r./1 J1 нер/Jная
Ч!/f.lсти систена ореань/ I
I I
I /(lJнест.атlJvескоя ООрОН'!НQЯ сОн]/) I
LJ
Сонолет
ИНфорнuция
о tl6ижении
Рис. 1 .3. Общая схема ручноrо управления полетом
Действия летчика по управлению самолетом представляют
собой процесс реrулироваНIdЯ в замкнутом контуре (рис. 1.3).
На основе информации о характере движения в центральной
нервной системе летчика формируются ответные реакции, кота..
рые в виде нервных импульсов передаются в двиrательные op
rзиы (мускулы рук, Hor и друrих частей тела). Для реализации
этих управляющих команд необходим механизм дозировки управ..
ляющих действий, позволяющий произвести требуемые откло..
нения рычаrов управления. Это механизм ощущения перемещений
и усилий, основу KOToporo составляет так называемая кинеста..
тическая обратная связь. Следует отметить, что большую роль
в контроле управляющих действий иrрают усилия на рычаrах
управления, чем их перемещения.
Обычно летчик судит об управляемости по реакции самолета
на управляющие действия, прикладываемые к рычаrам. Наиболее
ПрОСТ в управлении самолет со стабильными (по режимам полета)
,. ..
характеристиками причинно"следственнои цепи «управляющее
действие на рычаrе  силовое вuздействие на самолет}) енапример,
перемещение X  нормальная переrрузка t1п y ).. Идеальный
случай, коrда эта цель характеризуется усилительным звеном.
Здесь скачкообразному управляющему деЙствию соответствует
скачкообразная реакция. Однако реальный переходный процесс,
зависящий от свойств устойчивости самолета, может существенно
отличаться от идеальноrо (рис. 1.4, а). Поэтому летчик, реализуя
выраuотанную им «установку» (желаемое изменение Toro или иноrо
параметра движения), вынужден осуществлять, как правило,
достаточно сложные управляющие действия в контуре с обратной
связью (рис. 1.4, б). Этот замкнутый контур, в котором при управ
лении обеспечиваетея соответствие фактической и желаемой ре..
акций самолета, назовем контуром устойчивости и управляемости.
В контуре устойчивости и управляемости летчик осуществляет
сложное реI'улирование, пытаясь приспособиться к изменяющимся
динамическим свойствам самолета и действующим возмущениям
таким образом, чтобы суммарные динамические характеристики
замкнутой системы «леТЧИJ{самолет» были как можно более CTa
бильны Возможности летчика по адаптации к изменяк>щимся
свойствам самолета оrраничены: ОН в СОСТОЯНИИ обеспечить хора-
13

д х..1 Самолет 1 Д  4- саМолет.... L)пy
..
 летчик
tJ.X дп у
1 *
..... .... ....
5
О t О t
пy {).)(
3
1
2
а)
t
о
5)
t
Рис. 1.4. Схема отработки входных команд на изменение пвреrрузки:
а  свободный самолет; б  управпяемый самолет; 1  перемещенне рычаrа упраВJlе-
аня; 2  идеальная реакция по переrрузке; 3  р.еальиая реакция по переrрузке сво-
бодноrо саМОJlета; 4 ..... установка летчика (желаемая реакция по перerрузке); 6 ..... реак-
ция по переrрузке упраВJlяемоrо полета
шие динамические качества всей системы в целом только Пр'И
u
вполне определенных характеристиках устоичивости и управляе-
мости самолета. Показатели собственной устойчивости и управ-
ляемости самолета реrламентируются рядом требований, выра-
ботанных практикой эксплуатации самолетов. Эти требования
направлены на то, чтобы обеспечить:
наиболее полное использование маневренных возможностей
самолета;
наибольшую ПРОСТОТУ пилотирования;
максимальное оrраждение самолета от выхода на недопустимые
режимы полета.
С развитием авиации показатели устойчивости и упраВJIяе-
мости современных самолетов ухудшаются. Их улучшение только
аэродинамическими и конструктивными средствами без ухудшения
.летных данных самолета не представляется ВОЗМОЖНЫМ. Здесь
на ПОМОЩЬ приходит автоматика управления . Улучшая характе-
u
ристики устоичивости И управляемости, автоматика системы
штурвальноrо управления помоrает летчику в решении функцио-
нально необходимых задач управления, поэтому самолет воспри-
нимается им как объе1{Т с приемлемыми пилотажными харак-
теристиками.
1.3. контур СТАБИJlИЗАЦИИ
Х ()f>OIIJ не характеристики устойчивости и управляе-
МОе 1.. HI1/I"IOI'H 1I('IIJ)('M('HlfbfM условием успешноrо решения любой
tt'.'f,,,.1\ '1п)(lI" Н. 11 РОН('СС lJ.еленаправленноrо управления само-
1.

летом в ходе выполнеНИ>f операции может быть разложен на
ряд типовых фаз. Для БОJIьшинства из них характерным является
поддержание той или иной фазовой координаты относительно
постоянноrо значения. Например, на этапе крейсерскоrо полета
скорость постоянна, уrол танrажа стабилизируется относительно
значения, paBHoro балансировочному уrлу атаки, а уrол рыска..
ния ......... относительно значения, соответствующеrо заданному курсу.
Заход на посадку производится по траектории, состоящей из
прямолинейных участков, при постоянной скорости; набор вы..
соты и снижение происходит, как правило, при неизменной ИНДИ"
каторной СКОРОСТИ и т. д.
Большинство типовых тапов летной uперации может быть
построено как комбинации двух или более режимов стабилизации,
которые определяются стабилизацией либо:
уrла танrажа,
уrла курса,
уrла крена.
высоты полета,
вертикальной скорости,
скорости (истинной, индикаторной или числа М).
Некоторые параметры MorYT стабилизироваться в двух ва..
риантах управления, например: курс  с помощью руля Ha
правления или элеронов, скорость  с помощью двиrателя или
руля высоты.
После Toro как установлен режим стаБИJIизации и определено
стабилизируемое значение параметра, действия JIетчика' <.:ВОДятся
к довольно простым операциям. Эти ОlIерации заключаются в не..
прерывном устранении ошибки стабилизации, ()пределяе10Й по
приборам (авиаrоризонту, высотомеру, указатеЛfО скорости и
числа М, вариометру, указателю курса и др.). Выдер}кивая режим
полета по приборам, летчик становится звеном замкиутоrо КОН..
тура стабилизации, входноЙ веJIИЧИНОЙ KOToporo является рассо-
rласование между заданным и текуu.(им значениями стабилизируе--
u v 
мои координаты, аБЫХОДНОИ БСЛИЧиНОИ........... усилие, сuздаваемое
на рычаrе управления, или ero перемещение.
Процесс длительнuй СТабилизации для JIетчика утомителен.
Для разrрузки летчика Н,а борту самолета устанавливают р5ТД
устройств, выполняющих (рункции автоматов стаБИJIзации. Эти
устройства объеДИНЯlQТСЯ в две системы  аВТОПИJIОТ и автомат
тяrи. По традиции ПОД автопилотом llонимаIОТ СИt.:тему аВТQмати"
ческоrо управления, ВЫПОЛНЯЮЩУIО функции стабилизации уrло..
Boro положения самолета, высоты и скорости (с 110МОЩЬЮ руля
высоты). Систему стабилизации скорости путем изменения тяrи
двиrателей называют автоматом тяrи..
Разrрузкз летчика' ОТ длительных uднообразных операций
управления снижает ero утомляеl\/IОСТЬ и мо}кет l1uньН.:ИТЬ обlЦУЮ
безопасность полета. При этом летчик должен иметь возможность
15