POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. I. ŁUKASIEWICZA Katedra Awioniki i Sterowania Stan obecny i perspektywy zastosowania: Przyjazny układ sterowania dla samolotów w lekkich Katedra Awioniki i Sterowania PRz
Projektowanie Samoloty ogólnego przeznaczenia: Lekkie samoloty dyspozycyjne, turystyka lotnicza, EPATS European Personal Air Transportation System, Samoloty lekkie są łatwe w pilotażu, Statystyka: powodem 80% wypadków jest błąd człowieka, Możliwość kształtowania właściwości pilotażowych samolotu, Samolot bezpieczny i przyjazny dla użytkownika, Systemy pośredniego sterowania samolotem (Fly-by-wire).
Eksperymentalny system sterowania SPS-1 PILOT U P FF U PF ΔY KS δ D δ MW S-T PP N X Y MOD Y M Y C E SPS Kształtowanie towanie właściwow ciwości pilotażowych owych samolotu wraz z systemem zabezpieczeń SPS SystemPośredniego Sterowania FF Filtr formujący KS Komputer sterujący MW Mechanizm wykonawczy S-T Samolot PP Przyrządy pomiarowe MOD Model idealnego samolotu E Estymator stanu
Eksperymentalny system sterowania SPS-1A CAN1H CAN2L CAN3L Układy wykonawcze sterowania Układy odniesienia i kursu Centrale aerometryczne Nawigacja satelitarna i klasyczna, ILS Zespół napędowy AHRS-F AHRS-W1 AHRS-W2 ADC-1 ADC-2 GNS-530 GPS-35 Inne pomiary RS RS RS RS A MA Moduł sprzęgający MN Moduł sprzęgający KS-1 Komputer sterujący KS-2 Komputer sterujący KS-3 Komputer sterujący MSO Moduł sterujący B A PO Pulpit operatora MB Ministerownica boczna SH Sterownik SL Sterownik. SK Sterownik ST Sterownik SS Sterownik PWM MWH Mech. wykon. MWL Mech. wykon. MWK Mech. wykon. MWT Mech. wykon. MWS Mech. wykon. KO Komputer obsługowy CAN-USB MSS Moduł ster. silnikiem DS Dzwignia ster. silnikiem SM Układy pomiarowe Komputery Elementy sterujące
Eksperymentalny system sterowania SPS-1 Rozwiązania sprzętowe Układy pomiarowe CAN Komputer sterujący 1 Pulpit operatora Ministerownica F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 GNS-530 GPS VOR ILS Comm
Badania laboratoryjne Testowanie sprzętu i oprogramowania (Hardware-inthe-loop-simulation) Weryfikacja praw sterowania systemu Ocena właściwości pilotażowych (T. Rogalski) Stabilizacja kursu Mod C -sterowanie bezpośrednie (awaryjne) Stabilizacja wysokości Wysiłek pilota Mod B -sterowanie uproszczone Błąd stabilizacji Mod A - układ pośredniego sterowania Błąd stabilizacji
Badania laboratoryjne Ocena właściwości pilotażowych (1 doskonały) 5 4.5 4 Mod 1 Mod 2 Mod 3 Mod 4 Mod 5 Mod 6 Mod 7 Badania laboratoryjne wlasciwosci pilotazowych - OCENA OGOLNA Sterowanie klasyczne (proporcjonalne) 3.5 3 2.5 2 Sterowanie pośrednie (SPS-1A) 1.5 1 0.5 0 1 2 Ocena w skali TR [0-5] Ocena w skali PR [0-10] 14 pilotów zawodowych wykonało po 5 symulowanych lotów testowych
Zabudowa systemu SPS-1 1 w samolocie Samolot doświadczalny: PZL-110 Koliber
Zabudowa systemu SPS-1 1 w samolocie Samolot doświadczalny: PZL-110 Koliber AHRS-W AHRS-F KS-1 ADC-2003
A jednak samolot lata... Badania w locie pierwsze wyniki 12 at3 28.06.2006 GNS + GPS 10 8 x, y [km] Krąg Typowy lot pomiarowy 25 20 15 10 at3 28.07.2006 FI zadane i FI rzecz. FIz FI 6 5 4 2 Strefa 0-5 -10 0-15 -20-2 -2 0 2 4 6 8 10 12-25 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 1100 1000 900 ADC1: plik:"060728190918 at3" StandardAlt [m] H - ADC -21.5-22 at3 28.07.2006 FI zadane i FI rzecz. FIz FI 800 700 H - GNS H - ADC1-22.5 600-23 500 400 300 200 500 1000 1500 2000 czas [s] H - GNS 2500 Stabilizacja kąta przechylenia -23.5-24 -24.5 1840 1845 1850 1855 1860 1865 1870 1875 1880 1885
A jednak samolot lata... Badania w locie pierwsze wyniki at3 28.07.2006 TETAz TETA Stabilizacja kata pochylenia at3 PSI Zmiany kursu 8 6 4 TETAz TETA Stabilizacja kąta pochylenia 280 270 260 250 2 240 0 230 220-2 210-4 200-6 190-8 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 180 1350 1400 1450 1500 1550 at3 28.07.2006 TETAz TETA Stabilizacja kata pochylenia AHRS1: plik:"060728190918 at3" Psi [deg] 5.2 TETAz TETA 183 5.1 182 5 4.9 181 4.8 180 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 1220 1240 1260 1280 1300 1320 1340 Stabilizacja kursu 179 178 177 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320 1340 1360 czas [s]
... i pierwsze wnioski UKŁAD POŚREDNIEGO STEROWANIA DLA SAMOLOTÓW W LEKKICH Badania w locie pierwsze wyniki Poprawność rozwiązań sprzętowych i programowych System pośredniego sterowania ułatwia technikę pilotażu Integracja systemów sterowania, nawigacji i nadzoru Możliwe jest wspomaganie pilota podczas wykonywania wielu typowych czynności Zwiększenie bezpieczeństwa pilotowania: sygnalizacja, ograniczenia stanów zagrożenia Samolot może być przyjazny dla początkującego pilota
Przede wszystkim bezpiecznie Działania poprawiające bezpieczeństwo lotów: Wysoka niezawodność elementów i układów sprzętowych Redundancja sprzętowa i analityczna Bezpieczne prawa sterowania (ograniczenia, podpowiedzi) Intuicyjny sposób sterowania Automatyczna kompensacja zakłóceń Pełna zautomatyzowana informacja ruchowa i pogodowa Unifikacja wymagań pilotażowych i treningu lotniczego Niezawodne systemy ratunkowe
- Fundusze strukturalne SPO-WKP. UKŁAD POŚREDNIEGO STEROWANIA DLA SAMOLOTÓW W LEKKICH I co dalej? Program budowy i badań układu pośredniego sterowania dla zastosowań praktycznych: Prawa sterowania korzystne dla pilota Diagnostyka i rekonfiguracja systemu sterowania Wybór racjonalnych ograniczeń eksploatacyjnych Opracowanie kryteriów oceny nowych właściwości pilotażowych samolotu ogólnego przeznaczenia Zasady certyfikacji systemu i szkolenia pilotów Finansowanie budowy wersji komercyjnej : - Inicjatywa Technologiczna,
Czy jest to szansa? Zastosowanie systemu pośredniego sterowania: Samoloty ogólnego przeznaczenia Orka I-23 Iskierka Latające symulatory samolotu F-16 Bielik Iryda Latające symulatory badawcze Mewa M-28?