Kaip Veikia Autopilotas

{h1}

Autopilotas yra sudėtinga sistema, galinti atlikti tas pačias pareigas, kurias gali ir pilotas. Sužinokite apie autopilotą ir sužinokite, kaip autopilotas valdo plokštumą.

1931 m. Amerikietis aviatorius Wiley Post savo vienmotoriu varikliu „Lockheed Vega“ - „Mikė mae“ - per aštuonias dienas, 15 valandų ir 51 minutes, skraidė aplink pasaulį. Post turėjo navigatorių Haroldo Gatty vardu, kuris padėjo jam išlikti budriam ir kovoti su nuovargiu tame istoriniame skrydyje. Tačiau kai 1933 m. Post tapo pirmuoju asmeniu, skraidančiu solo aplink pasaulį, jis turėjo viską padaryti be papildomų rankų porų. Jo sėkmės paslaptis ar bent viena jo paslapčių buvo paprasta autopilotas kad valdė lėktuvą, kol jis ilsėjosi.

Lėktuvo vaizdų galerija

Šiandien autopilotai yra sudėtingos sistemos, atliekančios tas pačias pareigas kaip ir aukštos kvalifikacijos pilotas. Tiesą sakant, kai kuriose skrydžio procedūrose ir procedūrose autopilotai yra net geresni nei žmogaus rankų pora. Jie ne tik padaro skrydžius sklandesnius, bet ir daro juos saugesnius bei efektyvesnius.

Šiame straipsnyje apžvelgsime, kaip veikia autopilotai, išnagrinėdami pagrindinius komponentus, kaip jie veikia kartu - ir kas nutiks, jei nepavyks.

Vaizdo įrašų galerija: Lėktuvai

Šis NASA „Destination Tomorrow“ segmentas paaiškina, kaip „Wright Brothers“ sėkmingai pasiekė kontroliuojamą skrydį.

Manoma, kad per artimiausius 20 metų keleivių srautas beveik išaugs tris kartus, „Airbus A380“ bus didžiausias keleivinis orlaivis rinkoje. Peržiūrėkite, kaip lėktuvai veikia šiame vaizdo įraše iš „MediaLink“.

„Japan Airlines“ buvo viena iš pirmųjų kompanijų, gavusių GE rekordinius orlaivių variklius, keičiančius tai, kaip mes visi skrendame draugiškai. Pažiūrėkite, kaip lėktuvų varikliai veikia šiame „GE“ vaizdo įraše.

Autopilotai ir avionika

Kaip veikia autopilotas: autopilotas

Automatiniai pilotai arba autopilotai yra prietaisai, skirti valdyti erdvėlaivius, orlaivius, vandens transporto priemones, raketas ir transporto priemones be nuolatinio žmogaus įsikišimo. Daugelis žmonių autopilotus susieja su orlaiviais, todėl tai ir pabrėžiame šiame straipsnyje. Tie patys principai galioja ir autopilotams, valdantiems bet kokio tipo indus.

Orlaivių pasaulyje autopilotas tiksliau apibūdinamas kaip automatinė skrydžio valdymo sistema (AFCS). AFCS yra orlaivio dalis avionika - elektroninės sistemos, įranga ir įtaisai, naudojami pagrindinėms plokštumos ir jo skrydžio sistemoms valdyti. Be skrydžių valdymo sistemų, avionikoje yra ir ryšių, navigacijos, susidūrimo išvengimo ir oro sąlygų elektronikos. Originalus AFCS tikslas buvo suteikti pilotui palengvėjimą varginančiuose skrydžio etapuose, tokiuose kaip kruizas aukštyje. Pažangesni autopilotai gali nuveikti kur kas daugiau, atlikdami net labai tikslius manevrus, pavyzdžiui, nusileisdami orlaiviui esant nulinio matomumo sąlygoms.

Nors autopiloto sistemos labai skiriasi, daugumą jų galima suskirstyti pagal jų valdomų dalių ar paviršių skaičių. Norėdami suprasti šią diskusiją, ji padeda susipažinti su trim pagrindiniais valdymo paviršiais, kurie daro įtaką lėktuvo požiūriui. Pirmieji yra keltuvai, kurie yra plokštumos, valdančios aukštį, uodegos įtaisai (orlaivio pasisukimas aplink horizontalią ašį, statmeną judėjimo krypčiai). vairas taip pat yra ant plokštumos uodegos. Kai vairas pakreipiamas į dešinįjį bortą (dešinėje), orlaivis šoka - pasisuka vertikalioje ašyje - ta kryptimi. Kai vairas pakreipiamas į prievadą (kairėje), amatas sukasi priešinga kryptimi. Pagaliau, aileronai kiekvieno galinio sparno krašte ridenkite plokštumą iš vienos pusės į kitą.

Autopilotai gali valdyti bet kurį arba visus šiuos paviršius. A vienos ašies autopilotas valdo tik vieną valdymo elementų rinkinį, paprastai tai yra el. paletės. Šis paprastas autopiloto tipas yra žinomas kaip „sparno lygintuvas“, nes kontroliuodamas ritinį jis išlaiko orlaivio sparnus ant lygaus kilio. A dviejų ašių autopilotas valdo liftus ir priekabas. Pagaliau a trijų ašių autopilotas valdo visas tris pagrindines valdymo sistemas: elevatorius, liftus ir vairo.

Kokios yra pagrindinės autopiloto dalys, leidžiančios jam valdyti šiuos paviršius? Mes išnagrinėsime atsakymą į šį klausimą kitame skyriuje.

Autopiloto dalys

Kaip veikia autopilotas: autopilotas

Šiuolaikinės automatinės skrydžių valdymo sistemos širdis yra kompiuteris su keliais greitaisiais procesoriais. Norėdami surinkti žvalgybos duomenis, reikalingus plokštumai valdyti, procesoriai susisiekia su jutikliais, esančiais pagrindiniuose valdymo paviršiuose. Jie taip pat gali rinkti duomenis iš kitų lėktuvų sistemų ir įrangos, įskaitant giroskopus, pagreičio matuoklius, aukščio matuoklius, kompasus ir oro greičio indikatorius.

Tada AFCS procesoriai imasi įvesties duomenų ir, atlikdami sudėtingus skaičiavimus, palygina juos su valdymo režimų rinkiniu. Valdymo režimas yra piloto įvestas nustatymas, apibrėžiantis konkrečią skrydžio detalę. Pavyzdžiui, yra valdymo režimas, kuris nusako, kaip bus palaikomas orlaivio aukštis. Taip pat yra valdymo režimų, palaikančių oro greitį, kursą ir skrydžio trajektoriją.

Šie skaičiavimai nustato, ar plokštuma vykdo komandas, nustatytas valdymo režimuose. Tada procesoriai siunčia signalus įvairiems servomechanizmas vienetų. Servomechanizmas, arba trumpai tariant, yra įrenginys, užtikrinantis mechaninį valdymą per atstumą. Kiekvienam valdymo paviršiui, įtrauktam į autopiloto sistemą, yra po vieną servo. Servos vykdo kompiuterio nurodymus ir naudoja variklius ar hidrauliką, norėdami perkelti plaukiojančio laivo valdymo paviršius, įsitikindami, kad plokštuma išlaikys tinkamą kursą ir padėtį.

Aukščiau pavaizduota, kaip yra susiję pagrindiniai autopiloto sistemos elementai. Paprastumo dėlei pavaizduotas tik vienas valdymo paviršius - vairas - nors kiekvienas valdymo paviršius būtų panašus. Atkreipkite dėmesį, kad pagrindinė autopiloto schema atrodo kaip kilpa, o jutikliai siunčia duomenis į autopiloto kompiuterį, kuris apdoroja informaciją ir perduoda signalus į servovadą, kuris juda valdymo paviršiumi, o tai keičia plokštumos požiūrį, sukuriantį naujas duomenų rinkinys jutikliuose, kuris vėl pradeda visą procesą. Šio tipo grįžtamasis ryšys yra labai svarbus autopiloto sistemų veikimui. Labai svarbu, kad kitame skyriuje išnagrinėsime, kaip veikia grįžtamojo ryšio kilpos.

Autopiloto išradimas

Garsus išradėjas ir inžinierius Elmeris Sperry 1908 metais užpatentavo girokompasą, tačiau būtent jo sūnus Lawrence'as Burstas Sperry'as pirmą kartą išbandė tokį prietaisą lėktuve. Jaunesniojo Sperry autopilotas panaudojo keturis giroskopus, kad stabilizuotų lėktuvą, ir paskatino daugybę skraidančių lėktuvų, įskaitant pirmąjį naktinį skrydį aviacijos istorijoje. 1932 m. „Sperry“ giroskopų kompanija sukūrė automatinį pilotą, kurį „Wiley Post“ naudos savo pirmame solo skrydyje aplink pasaulį.

Autopiloto valdymo sistemos

Kaip veikia autopilotas: autopilotas

Autopilotas yra pavyzdys valdymo sistema. Valdymo sistemos taiko veiksmą, pagrįstą matavimu, ir beveik visada daro įtaką matuojamai vertei. Klasikinis valdymo sistemos pavyzdys yra neigiamo grįžtamojo ryšio kilpa kuris valdo termostatą jūsų namuose. Tokia kilpa veikia taip:

  1. Vasaros laikas, o namo savininkas nustato savo termostatą iki norimos kambario temperatūros - tarkime 78° F.
  2. Termostatas matuoja oro temperatūrą ir palygina ją su iš anksto nustatyta verte.
  3. Laikui bėgant, karštas oras už namo ribų padidins temperatūrą namo viduje. Kai oro temperatūra viršija 78° F, termostatas siunčia signalą į oro kondicionavimo įrenginį.
  4. Oro kondicionavimo įrenginys paspaudžia ir vėsina kambarį.
  5. Kai temperatūra kambaryje vėl tampa 78° F, oro kondicionieriui siunčiamas kitas signalas, kuris išsijungia.

Tai vadinama neigiamo grįžtamojo ryšio kilpa, nes tam tikro veiksmo rezultatas (oro kondicionieriaus paspaudimas) slopina tolesnį to veiksmo atlikimą. Visos neigiamos grįžtamojo ryšio kilpos reikalauja receptorių, a valdymo centras ir efektorius. Aukščiau pateiktame pavyzdyje receptorius yra termometras, matuojantis oro temperatūrą. Valdymo centras yra procesorius, esantis termostato viduje. O efektorius yra oro kondicionavimo įrenginys.

Automatinės skrydžių valdymo sistemos veikia taip pat. Panagrinėkime piloto, įjungusio vienos ašies autopilotą, pavyzdį - vadinamąjį sparno lygintuvą, kurį minėjome anksčiau.

  1. Pilotas nustato valdymo režimą, kad sparnai būtų lygi.
  2. Tačiau net ir sklandžiausiu oru sparnas ilgainiui panirs.
  3. Sparno giroskopai (arba kiti padėties jutikliai) nustato šį įlinkį ir siunčia signalą į autopiloto kompiuterį.
  4. Autopiloto kompiuteris apdoroja įvestus duomenis ir nustato, kad sparnai nebėra lygiu.
  5. Autopiloto kompiuteris siunčia signalą servitutams, valdantiems orlaivio anilonus. Signalas yra labai konkreti komanda, liepianti servo valdytojui tiksliai nustatyti.
  6. Kiekvienas servo turi mažą elektrinį variklį su slydimo sankaba, kuri per tiltelio trosą sugriebia ailerono trosą. Kai laidas juda, atitinkamai juda ir valdymo paviršiai.
  7. Kai pagalbiniai įtaisai sureguliuojami pagal įvestus duomenis, sparnai juda atgal į lygį.
  8. Autopiloto kompiuteris pašalina komandą, kai padėties jutiklis ant sparno nustato, kad sparnai vėl yra lygyje.
  9. Servos nustoja daryti spaudimą ailerono kabeliams.

Ši kilpa, parodyta aukščiau blokinėje schemoje, veikia nuolat, daug kartų per sekundę, daug greičiau ir sklandžiau, nei galėtų pilotas. Dviejų ir trijų ašių autopilotai laikosi tų pačių principų, naudojant kelis procesorius, valdančius kelis paviršius. Kai kuriuose lėktuvuose netgi yra automatinės traukos kompiuteriai, skirti valdyti variklio trauka. Autopilotas ir automatinio paspaudimo sistemos gali veikti kartu atlikdamos labai sudėtingus manevrus.

Autopiloto gedimas

Autopilotai gali valdyti plokštumą daug sklandžiau, nei tai gali padaryti žmonių pilotai.

Autopilotai gali valdyti lėktuvą daug sklandžiau nei žmonių lakūnai gali.-

Autopilotai gali ir sugesti. Dažna problema yra tam tikras servovariklio gedimas dėl blogo variklio ar blogo sujungimo. Padėties jutiklis taip pat gali sugesti, todėl gali būti prarasti įvesties duomenys į autopiloto kompiuterį. Laimei, pilotuojamų orlaivių autopilotai yra suprojektuoti kaip nesaugūs - tai yra, jokie automatinio piloto gedimai negali užkirsti kelio veiksmingam rankinio valdymo valdymui. Norėdami nepaisyti autopiloto, įgulos narys tiesiog turi išjungti sistemą arba apversdamas maitinimo jungiklį, arba, jei tai neveikia, patraukite automatinio piloto jungiklį.

Dėl kai kurių lėktuvo katastrofų kaltos situacijos, kai pilotai nesugebėjo išjungti automatinės skrydžio valdymo sistemos. Pilotai kovoja su nustatymais, kuriuos administruoja autopilotas, negalėdami išsiaiškinti, kodėl lėktuvas nepadarys to, ko jie reikalauja. Štai kodėl skrydžio mokymo programos verčia treniruotis pagal tokį scenarijų. Pilotai turi žinoti, kaip naudoti kiekvieną AFCS funkciją, tačiau taip pat turi žinoti, kaip ją išjungti ir skristi be jos. Jie taip pat turi laikytis griežto techninės priežiūros grafiko, kad įsitikintų, jog visi jutikliai ir servos yra tvarkingi. Atliekant bet kokius pakeitimus ar pataisas pagrindinėse sistemose, gali reikėti sureguliuoti autopilotą. Pavyzdžiui, norint pakeisti giroskopo instrumentus, reikės iš naujo suderinti nustatymus autopiloto kompiuteryje.

Džono F. Kenedžio jaunesniojo katastrofa

Buvo daug spėliojama, kas sukėlė lėktuvo katastrofą, kurioje 1999 m. Liepos 16 d. Žuvo Johnas F. Kennedy jaunesnysis kartu su žmona Carolyn Bessette Kennedy ir jos seserimi Lauren Bessette. Nors Nacionalinė transporto saugos tarnyba (NTSB) ) nustatė, kad tikėtina avarijos priežastis yra bandomoji klaida dėl erdvės dezorientacijos, kai kurie tvirtina, kad mechaninis gedimas - galbūt net su autopilotu susijęs gedimas - prisidėjo prie nuolaužos.

Lėktuve „Piper PA-32R-301“, „Saratoga II“, N9253N, buvo sumontuota „Bendix / King 150“ serijos automatinė skrydžių valdymo sistema - dviejų ašių autopilotas, kuris valdė aukštį ir riedėjimą. NTSB atliktas tyrimas atskleidė, kad autopilotas vieną ar du kartus prieš avariją sutriko, pasukdamas lėktuvą į naują kryptį. Dėl šios problemos reikėjo išjungti autopilotą ir vėl įjungti.

Nors tokia autopiloto problema galėjo prisidėti prie įvykių, vedančių į nuolaužą, atrodo mažai tikėtina. Tiesą sakant, kai kurie pranešimai rodo, kad autopilotas jau buvo išjungtas prieš lėktuvui iškilus problemoms.

Šiuolaikinės autopiloto sistemos

Naujausi autopilotai gali vykdyti visą skrydžio planą.

Naujausi autopilotai gali vykdyti visą skrydžio planą.

Daugybė šiuolaikinių autopilotų gali gauti duomenis iš a Globali padėties nustatymo sistema Orlaivyje įmontuotas (GPS) imtuvas. GPS imtuvas gali nustatyti plokštumos vietą erdvėje apskaičiuodamas atstumą nuo trijų ar daugiau palydovų GPS tinkle. Apsiginklavęs tokia padėties nustatymo informacija, autopilotas gali padaryti ne tik, kad lėktuvas būtų tiesiai ir lygus - jis gali vykdyti skrydžio planą.

Daugelis komercinių reaktyvinių lėktuvų jau kurį laiką turėjo tokias galimybes, tačiau net ir mažesniuose lėktuvuose įmontuotos modernios autopiloto sistemos. Nauji „Cessna 182“ ir „206“ iš gamyklos paliekami su integruota „Garmin G1000“ kabina, kurią sudaro skaitmeninis elektroninis autopilotas kartu su skrydžio direktoriumi. „Garmin G1000“ iš esmės suteikia visas reaktyvinės avionikos sistemos galimybes ir režimus, todėl tikroji automatinė skrydžių kontrolė yra naujos kartos bendrosios aviacijos lėktuvai.

Apie tokią technologiją „Wiley Post“ galėjo pasvajoti tik 1933 m.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie autopilotus, apsilankykite kitame puslapyje esančiose nuorodose.

Kruizo kontrolė - Autopilotas jūsų automobiliui

Autopilotai yra ne tik lėktuvuose. Laivai juos taip pat turi, nors dažnai žinomi skirtingais vardais. Kai kurie kapitonai savo laivo autopilotą vadina „Metal Mike“, žaismingu vardu, kuris atsirado netrukus po to, kai Elmeris Sperry išrado giroskopą.

Kiti įtaisą vadina „automatiniu vairuotoju“, nes jis prisiima vairininko vaidmenį, efektyviai vairuodamas laivą be žmogaus įsikišimo. Net jūsų automobilis, jei tai yra vėlesnis modelis, turi autopiloto sistemą. Tai vadinama kruizo kontrole, ir tai dar vienas klasikinis valdymo sistemos pavyzdys. Kruizo kontrolė automatiškai reguliuoja jūsų automobilio greitį naudodama grįžtamojo ryšio kilpą, apimančią greičio jutiklį ir automobilio akceleratorių.


Vaizdo Papildas: Autopilotas 04 01 VW Passat.




Tyrimas


Kas Yra Stipri Jėga?
Kas Yra Stipri Jėga?

Mano Akies Obuolys: Delninis Prietaisas Praneša, Ar Vaisiai Prinokę
Mano Akies Obuolys: Delninis Prietaisas Praneša, Ar Vaisiai Prinokę

Mokslas Naujienos


Vulkaniniai Įrodymai Atveria Naują Majos Paslaptį
Vulkaniniai Įrodymai Atveria Naują Majos Paslaptį

Ant Mirusio Ričardo Iii Kūno Galėjo Pasirodyti „Kraujo Mėnulis“
Ant Mirusio Ričardo Iii Kūno Galėjo Pasirodyti „Kraujo Mėnulis“

Ar Galėtume Klonuoti Savo Organus, Kad Jie Būtų Naudojami Transplantacijai?
Ar Galėtume Klonuoti Savo Organus, Kad Jie Būtų Naudojami Transplantacijai?

Laikykite Nosį: 7 Nelygios Gėlės
Laikykite Nosį: 7 Nelygios Gėlės

C Sekcijos Poslinkis: Rodiklis Krenta 38 Savaitėmis, Pakyla Ties 39
C Sekcijos Poslinkis: Rodiklis Krenta 38 Savaitėmis, Pakyla Ties 39


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com