Автоматическая бортовая система управления

Автоматическая бортовая система управления (АБСУ) в авиации предназначена для повышения эффективности использования самолёта, повышение эффективности работы экипажа и снижению его утомляемости, повышению безопасности полёта. Система обеспечивает требуемые характеристики устойчивости и управляемости во всём диапазоне эксплуатационных режимов полёта, обеспечивает автоматические режимы полёта, ограничивает предельные режимы полёта, индицирует основные пилотажно-навигационные параметры, формирует команды-предписания для действий лётчика, индицирует сигналы о своём техническом состоянии. Система построена многоканальной, многорежимной и высокорезервированной.

АБСУ функционально состоит из системы сервоприводов (ССП), системы штурвального управления (СШУ), системы автоматического управления (САУ), системы автоматического и директорного захода на посадку (система траекторного управления — СТУ), системы встроенного контроля (СВК), автомата тяги (АТ).

Система сервоприводов предназначена для дополнительного перемещения рулей самолёта по командам с вычислителей при полёте в штурвальном режиме и перемещения рулей при полёте в автоматических режимах - без участия лётчика. Исполнительными механизмами обычно служат электрогидравлические рулевые агрегаты.

Система штурвального управления обеспечивает требуемые характеристики устойчивости и управляемости самолёта в штурвальном режиме путём дополнительного перемещения рулей самолёта и дополнительной загрузки органов управления. Состоит из системы устойчивости и управляемости (СУУ) и системы автоматической балансировки (САБ).

Система автоматического управления предназначена для автоматического управления полётом без вмешательства лётчика и может включать следующие режимы: стабилизация продольного и бокового движения, стабилизация барометрической высоты полёта, стабилизация приборной скорости или числа Маха, стабилизация заданного курса, программное управление от навигационного комплекса (или навигационно-бомбовой системы) в боковом и продольном канале, автоматический или директорный заход на посадку по сигналам курсо-глиссадных маяков и стабилизация движения на глиссаде снижения. На военных машинах предусмотрены режимы автоматического приведения к горизонтальному установившемуся полёту при потере лётчиком ориентировки в пространстве («привод в горизонт»), автоматический и полуавтоматический низковысотный полёт с огибанием элементов рельефа местности, а также режим межсамолётной навигации - автоматическое сближение с самолётом, оборудованным радионавигационным ответчиком (как вариант - автоматический выход на самолёт - дозаправщик).

На пассажирских машинах применяется автомат тяги АТ, позволяющий автоматически регулировать обороты двигателей в незначительных пределах с целью стабилизации приборной скорости без изменения тангажа. Автомат тяги является самостоятельной электронной системой, работающей на САУ. Также АТ выводит рычаги управления двигателями на взлётный режим при автоматическом уходе на второй круг от кнопки «Уход на 2-й круг».

Система встроенного контроля предназначена для предполётного автоматического самоконтроля, предполётного автоматического контроля АБСУ, постоянного контроля исправности АБСУ в течение всего полёта, отключения отказавших режимов и устройств и включения резервных, выдачи информации экипажу об отказах и команд-предписаний для действий лётчикам.

Вероятно, первым самолётом с подобной автоматикой стал М-50 ОКБ-23 Мясищева. АБСУ-50, установленная на этом самолёте, также имела систему искусственной центровки (автомат перекачки топлива).

На Ту-134 применялась относительно простая система управления АБСУ-134. Система АБСУ-134 состоит из автопилота АП-134, автомата тяги АТ-5, системы траекторного управления СТУ-134 и аппаратуры ухода на второй круг. В дальнейшем различные АБСУ применялись на машинах — Ту-144, Ту-154, Ту-22М, Ту-160. На последнем применяется полностью электродистанционная, четырёхканальная, с электрогидравлическим резервированием система АБСУ-70.

Также различные АБСУ устанавливались на беспилотных летательных аппаратах.

В связи с аналоговым построением системы, любая замена блока или агрегата требует перенастройки всей системы, а в ряде случаев и облёта самолёта. Также система управления требовала регулярного ежегодного технического обслуживания с замером и документированием сотен параметров, и периодической подстройки передаточных коэффициентов, ввиду естественного старения элементной базы, рассчитанной в своё время на 20 лет нормальной эксплуатации. Например, для периодических работ на самолёте Ту-22М по АБСУ был необходим расчёт из трёх специально подготовленных в математическо-техническом плане, хорошо обученных по базовой специальности АО, психологически совместимых в коллективе специалистов. При отсутствии отказов работы по 24-месячным регламентным работам по АБСУ занимали два рабочих дня.

Тем не менее, даже полная предполётная проверка автоматической системы управления с программным тест-контролем не может дать стопроцентной гарантии исправности системы. В связи с большой сложностью некоторые режимы просто невозможно симулировать в наземных условиях, тогда дефект может проявиться в воздухе, как, например, случилось на самолётах Ту-154 B-2610 (Air China, заводской номер 86А740) и RA-85563 (ВВС России). Ту-154 оснащён постоянно работающей в полёте автоматической бортовой системой управления (АБСУ-154), которая может работать как в режиме автопилота, полностью стабилизируя самолёт по одной из программ (выдерживание заданных тангажа и крена, стабилизация высоты, приборной скорости или числа М, выдерживание заданного курса, заход по глиссаде и др.), так и в штурвальном режиме, демпфируя колебания самолёта и тем самым облегчая управление. При отказе одного из каналов АБСУ можно выключить соответствующий канал рулевого агрегата.

Схемотехника

Близкие по конструкции и схемным решениям (а также частично взаимозаменяемые) широко распространённые АБСУ-145 и АБСУ-154 были построены по принципу аналогового вычисления на интегральных операционных вычислителях серии 140 и 153, мажоритарной логике на диодах и коммутации сигналов на микрореле серии РЭС-49 (последние оказались самыми ненадёжными элементами в схемотехнике АБСУ). Впервые в отечественной практике на подвижных объектах был применён двусторонний печатный монтаж и широкое применение разнообразных микромодулей (усилители постоянного тока УПТ-9, блоки реле, блоки питания, преобразователи тока, сигнализаторы напряжения и др.). Основным недостатком данных АБСУ можно считать применение локальных (для каждого вычислителя) интегрированных нестабилизированных блоков питания - от любых скачков напряжения в бортовой сети зависели параметры вычисления и итоговый результат управления самолётом, а также резко страдала отказоустойчивость. Физически данные АБСУ представляли собой монтажные рамы с рядами легкосъемных блоков кассетного исполнения с курковыми замками и ножевыми электрическими разъемами в задней части (на 50 или 100 контактов на каждый блок), пульты в кабине экипажа, а также комплекс разнообразных датчиков по всей конструкции самолёта.

Отказы

На машине Ту-154 рег. № B-2610 было перепутано подключение однотипных блоков датчиков линейных ускорений крена и рыскания, установленных рядом и имеющих в силу однотипности одинаковые штепсельные разъёмы. В результате элероны пытались демпфировать колебания по курсу, а руль направления — по крену, в результате чего колебания только прогрессирующе росли и самолёт разрушился в воздухе от перегрузок. Погибли 160 находившихся на борту человек. На машине RA-85563 было перепутано подключение двух питающих фазных проводов в системе электроснабжения 36 вольт, что вызвало отказ системы демпфирования.

АБСУ-154 питается трёхфазным напряжением 36 В обратной фазировки (фазные напряжения принимают положительные значения в порядке A, C, B) и аварийные источники 36 В (преобразователи ПТС-250 27/36 В) сразу вырабатывают напряжение обратной фазировки, а основные источники (трансформаторы ТС330СО4Б 208/36 В) вырабатывают напряжение прямой фазировки и требуется их обратное подключение на переключающем контакторе (приходящие на колодку контактора провода — A-C-B, по цветам — жёлтый-красный-зелёный, а отходящие — в обычном порядке жёлтый-зелёный-красный). Но подготавливавший машину к перелёту на капремонт сотрудник этого исключения не учёл и подключил провода «цвет к цвету» — жёлтый против жёлтого и так далее. В результате часть АБСУ была запитана неправильной фазировкой, БДГ-26 (блоки демпфирующих гироскопов) выдавали сигналы обратной полярности и АБСУ вместо демпфирования раскачивала самолёт. Экипаж проявил профессионализм в пилотировании, посадив практически неуправляемый самолёт, но полный непрофессионализм в знании матчасти, не распознав причины раскачки и просто не отключив выключателями в кабине рулевые агрегаты АБСУ.

См. также

• Автопилот

Отрывок, характеризующий Автоматическая бортовая система управления

– Il les fera marcher les lapins… [Он их проберет…] – со смехом сказал другой. Оба замолкли, вглядываясь в темноту на звук шагов Долохова и Пети, подходивших к костру с своими лошадьми.
– Bonjour, messieurs! [Здравствуйте, господа!] – громко, отчетливо выговорил Долохов.
Офицеры зашевелились в тени костра, и один, высокий офицер с длинной шеей, обойдя огонь, подошел к Долохову.
– C'est vous, Clement? – сказал он. – D'ou, diable… [Это вы, Клеман? Откуда, черт…] – но он не докончил, узнав свою ошибку, и, слегка нахмурившись, как с незнакомым, поздоровался с Долоховым, спрашивая его, чем он может служить. Долохов рассказал, что он с товарищем догонял свой полк, и спросил, обращаясь ко всем вообще, не знали ли офицеры чего нибудь о шестом полку. Никто ничего не знал; и Пете показалось, что офицеры враждебно и подозрительно стали осматривать его и Долохова. Несколько секунд все молчали.
– Si vous comptez sur la soupe du soir, vous venez trop tard, [Если вы рассчитываете на ужин, то вы опоздали.] – сказал с сдержанным смехом голос из за костра.
Долохов отвечал, что они сыты и что им надо в ночь же ехать дальше.
Он отдал лошадей солдату, мешавшему в котелке, и на корточках присел у костра рядом с офицером с длинной шеей. Офицер этот, не спуская глаз, смотрел на Долохова и переспросил его еще раз: какого он был полка? Долохов не отвечал, как будто не слыхал вопроса, и, закуривая коротенькую французскую трубку, которую он достал из кармана, спрашивал офицеров о том, в какой степени безопасна дорога от казаков впереди их.
– Les brigands sont partout, [Эти разбойники везде.] – отвечал офицер из за костра.
Долохов сказал, что казаки страшны только для таких отсталых, как он с товарищем, но что на большие отряды казаки, вероятно, не смеют нападать, прибавил он вопросительно. Никто ничего не ответил.
«Ну, теперь он уедет», – всякую минуту думал Петя, стоя перед костром и слушая его разговор.
Но Долохов начал опять прекратившийся разговор и прямо стал расспрашивать, сколько у них людей в батальоне, сколько батальонов, сколько пленных. Спрашивая про пленных русских, которые были при их отряде, Долохов сказал:
– La vilaine affaire de trainer ces cadavres apres soi. Vaudrait mieux fusiller cette canaille, [Скверное дело таскать за собой эти трупы. Лучше бы расстрелять эту сволочь.] – и громко засмеялся таким странным смехом, что Пете показалось, французы сейчас узнают обман, и он невольно отступил на шаг от костра. Никто не ответил на слова и смех Долохова, и французский офицер, которого не видно было (он лежал, укутавшись шинелью), приподнялся и прошептал что то товарищу. Долохов встал и кликнул солдата с лошадьми.
«Подадут или нет лошадей?» – думал Петя, невольно приближаясь к Долохову.
Лошадей подали.
– Bonjour, messieurs, [Здесь: прощайте, господа.] – сказал Долохов.
Петя хотел сказать bonsoir [добрый вечер] и не мог договорить слова. Офицеры что то шепотом говорили между собою. Долохов долго садился на лошадь, которая не стояла; потом шагом поехал из ворот. Петя ехал подле него, желая и не смея оглянуться, чтоб увидать, бегут или не бегут за ними французы.
Выехав на дорогу, Долохов поехал не назад в поле, а вдоль по деревне. В одном месте он остановился, прислушиваясь.
– Слышишь? – сказал он.
Петя узнал звуки русских голосов, увидал у костров темные фигуры русских пленных. Спустившись вниз к мосту, Петя с Долоховым проехали часового, который, ни слова не сказав, мрачно ходил по мосту, и выехали в лощину, где дожидались казаки.
– Ну, теперь прощай. Скажи Денисову, что на заре, по первому выстрелу, – сказал Долохов и хотел ехать, но Петя схватился за него рукою.
– Нет! – вскрикнул он, – вы такой герой. Ах, как хорошо! Как отлично! Как я вас люблю.
– Хорошо, хорошо, – сказал Долохов, но Петя не отпускал его, и в темноте Долохов рассмотрел, что Петя нагибался к нему. Он хотел поцеловаться. Долохов поцеловал его, засмеялся и, повернув лошадь, скрылся в темноте.

Х
Вернувшись к караулке, Петя застал Денисова в сенях. Денисов в волнении, беспокойстве и досаде на себя, что отпустил Петю, ожидал его.
– Слава богу! – крикнул он. – Ну, слава богу! – повторял он, слушая восторженный рассказ Пети. – И чег'т тебя возьми, из за тебя не спал! – проговорил Денисов. – Ну, слава богу, тепег'ь ложись спать. Еще вздг'емнем до утг'а.
– Да… Нет, – сказал Петя. – Мне еще не хочется спать. Да я и себя знаю, ежели засну, так уж кончено. И потом я привык не спать перед сражением.
Петя посидел несколько времени в избе, радостно вспоминая подробности своей поездки и живо представляя себе то, что будет завтра. Потом, заметив, что Денисов заснул, он встал и пошел на двор.
На дворе еще было совсем темно. Дождик прошел, но капли еще падали с деревьев. Вблизи от караулки виднелись черные фигуры казачьих шалашей и связанных вместе лошадей. За избушкой чернелись две фуры, у которых стояли лошади, и в овраге краснелся догоравший огонь. Казаки и гусары не все спали: кое где слышались, вместе с звуком падающих капель и близкого звука жевания лошадей, негромкие, как бы шепчущиеся голоса.
Петя вышел из сеней, огляделся в темноте и подошел к фурам. Под фурами храпел кто то, и вокруг них стояли, жуя овес, оседланные лошади. В темноте Петя узнал свою лошадь, которую он называл Карабахом, хотя она была малороссийская лошадь, и подошел к ней.
– Ну, Карабах, завтра послужим, – сказал он, нюхая ее ноздри и целуя ее.
– Что, барин, не спите? – сказал казак, сидевший под фурой.
– Нет; а… Лихачев, кажется, тебя звать? Ведь я сейчас только приехал. Мы ездили к французам. – И Петя подробно рассказал казаку не только свою поездку, но и то, почему он ездил и почему он считает, что лучше рисковать своей жизнью, чем делать наобум Лазаря.
– Что же, соснули бы, – сказал казак.
– Нет, я привык, – отвечал Петя. – А что, у вас кремни в пистолетах не обились? Я привез с собою. Не нужно ли? Ты возьми.
Казак высунулся из под фуры, чтобы поближе рассмотреть Петю.
– Оттого, что я привык все делать аккуратно, – сказал Петя. – Иные так, кое как, не приготовятся, потом и жалеют. Я так не люблю.
– Это точно, – сказал казак.
– Да еще вот что, пожалуйста, голубчик, наточи мне саблю; затупи… (но Петя боялся солгать) она никогда отточена не была. Можно это сделать?
– Отчего ж, можно.
Лихачев встал, порылся в вьюках, и Петя скоро услыхал воинственный звук стали о брусок. Он влез на фуру и сел на край ее. Казак под фурой точил саблю.
– А что же, спят молодцы? – сказал Петя.
– Кто спит, а кто так вот.
– Ну, а мальчик что?
– Весенний то? Он там, в сенцах, завалился. Со страху спится. Уж рад то был.
Долго после этого Петя молчал, прислушиваясь к звукам. В темноте послышались шаги и показалась черная фигура.
– Что точишь? – спросил человек, подходя к фуре.
– А вот барину наточить саблю.
– Хорошее дело, – сказал человек, который показался Пете гусаром. – У вас, что ли, чашка осталась?
– А вон у колеса.
Гусар взял чашку.
– Небось скоро свет, – проговорил он, зевая, и прошел куда то.
Петя должен бы был знать, что он в лесу, в партии Денисова, в версте от дороги, что он сидит на фуре, отбитой у французов, около которой привязаны лошади, что под ним сидит казак Лихачев и натачивает ему саблю, что большое черное пятно направо – караулка, и красное яркое пятно внизу налево – догоравший костер, что человек, приходивший за чашкой, – гусар, который хотел пить; но он ничего не знал и не хотел знать этого. Он был в волшебном царстве, в котором ничего не было похожего на действительность. Большое черное пятно, может быть, точно была караулка, а может быть, была пещера, которая вела в самую глубь земли. Красное пятно, может быть, был огонь, а может быть – глаз огромного чудовища. Может быть, он точно сидит теперь на фуре, а очень может быть, что он сидит не на фуре, а на страшно высокой башне, с которой ежели упасть, то лететь бы до земли целый день, целый месяц – все лететь и никогда не долетишь. Может быть, что под фурой сидит просто казак Лихачев, а очень может быть, что это – самый добрый, храбрый, самый чудесный, самый превосходный человек на свете, которого никто не знает. Может быть, это точно проходил гусар за водой и пошел в лощину, а может быть, он только что исчез из виду и совсем исчез, и его не было.
Что бы ни увидал теперь Петя, ничто бы не удивило его. Он был в волшебном царстве, в котором все было возможно.
Он поглядел на небо. И небо было такое же волшебное, как и земля. На небе расчищало, и над вершинами дерев быстро бежали облака, как будто открывая звезды. Иногда казалось, что на небе расчищало и показывалось черное, чистое небо. Иногда казалось, что эти черные пятна были тучки. Иногда казалось, что небо высоко, высоко поднимается над головой; иногда небо спускалось совсем, так что рукой можно было достать его.