Kā Darbojas Autopilots

{h1}

Autopilots ir sarežģīta sistēma, kas var veikt tos pašus pienākumus, ko pilots. Uzziniet par autopilotu un uzziniet, kā autopilots kontrolē plakni.

1931. gadā amerikāņu aviators Vileijs Pasts ar savu viendzinēja Lockheed Vega - “Vinnija Mae” - astoņās dienās, 15 stundās un 51 minūtē visā pasaulē izlidoja visā pasaulē. Postam bija navigators ar vārdu Harolds Gatijs, lai palīdzētu viņam saglabāt modrību un cīnīties ar nogurumu šajā vēsturiskajā lidojumā. Bet, kad Pasts kļuva par pirmo personu, kas 1933. gadā lidoja solo visā pasaulē, viņam bija jādara viss bez papildu rokām. Viņa panākumu noslēpums vai vismaz viens no viņa noslēpumiem bija vienkāršs autopilots kas vadīja lidmašīnu, kamēr viņš atpūtās.

Lidmašīnas attēlu galerija

Mūsdienās autopiloti ir sarežģītas sistēmas, kas pilda tos pašus pienākumus kā augsti apmācīts pilots. Faktiski dažām lidojuma rutīnām un procedūrām autopiloti ir pat labāki nekā cilvēka roku pāris. Viņi ne tikai padara lidojumus gludākus, bet arī padara tos drošākus un efektīvākus.

Šajā rakstā mēs apskatīsim, kā darbojas autopiloti, pārbaudot to galvenos komponentus, kā viņi darbojas kopā - un kas notiek, ja neizdodas.

Video galerija: Lidmašīnas

Šis NASA mērķa rītdienas segments izskaidro, kā brāļi Wright veiksmīgi panāca kontrolētu lidojumu.

Paredzams, ka nākamo 20 gadu laikā pasažieru satiksme gandrīz trīskāršosies, Airbus A380 būs lielākais pasažieru lidmašīna tirgū. Uzziniet, kā lidmašīnas darbojas šajā videoklipā no MediaLink.

Japan Airlines bija viena no pirmajām kompānijām, kas saņēma GE rekordlielu lidmašīnu dzinējus, kas maina veidu, kā mēs visi lidojam draudzīgajās debesīs. Uzziniet, kā darbojas lidmašīnu dzinēji šajā GE video.

Autopiloti un avionika

Kā darbojas autopilots: lidojuma

Automātiskie piloti jeb autopiloti ir ierīces, kas kontrolē kosmosa kuģus, lidmašīnas, ūdens transporta līdzekļus, raķetes un transporta līdzekļus bez pastāvīgas cilvēka iejaukšanās. Lielākā daļa cilvēku autopilotus saista ar lidmašīnām, tāpēc to mēs uzsvērsim šajā rakstā. Tie paši principi tomēr attiecas uz autopilotiem, kas kontrolē jebkura veida kuģus.

Lidmašīnu pasaulē autopilotu precīzāk raksturo kā automātiska lidojuma vadības sistēma (AFCS). AFCS ir daļa no gaisa kuģa avionika - elektroniskās sistēmas, iekārtas un ierīces, ko izmanto, lai vadītu plaknes un tās lidojuma galvenās sistēmas. Papildus lidojuma vadības sistēmām avionikā ietilpst sakaru, navigācijas, sadursmju novēršanas un laika apstākļu elektronika. Sākotnējais AFCS lietojums bija paredzēts, lai nodrošinātu pilotu atvieglojumus nogurdinošos lidojuma posmos, piemēram, kruīzā augstkalnā. Uzlabotie autopiloti var darīt daudz vairāk, veicot pat ļoti precīzus manevrus, piemēram, nolaižot lidmašīnu nulles redzamības apstākļos.

Lai arī autopilotu sistēmās ir liela dažādība, lielāko daļu var klasificēt pēc to kontrolējamo detaļu vai virsmu skaita. Lai saprastu šo diskusiju, tas palīdz pārzināt trīs galvenās vadības virsmas, kas ietekmē lidmašīnas attieksmi. Pirmie ir lifti, kas ir ierīces plaknē, kas kontrolē augstumu (lidmašīnas šūpošanās ap horizontālu asi, kas ir perpendikulāra kustības virzienam). stūre atrodas arī uz plaknes astes. Kad stūre ir sasvērusies uz labo bortu (labajā pusē), gaisa kuģis griežas - sagriežas uz vertikālas ass - šajā virzienā. Kad stūre ir sasvērusies uz pieslēgvietu (pa kreisi), kuģis griežas pretējā virzienā. Visbeidzot aileroni uz katra spārna aizmugurējās malas velciet plakni no vienas puses uz otru.

Autopiloti var kontrolēt jebkuru vai visas šīs virsmas. A vienas ass autopilots pārvalda tikai vienu vadības ierīču komplektu, parasti antenas. Šis vienkāršais autopilota tips ir pazīstams kā "spārnu izlīdzinātājs", jo, kontrolējot rullīti, tas notur lidmašīnas spārnus uz vienmērīga ķīļa. A divu asu autopilots pārvalda liftus un piekabes. Visbeidzot, a trīs asu autopilots pārvalda visas trīs pamata vadības sistēmas: piekabēnus, liftus un stūres.

Kādas ir autopilota pamatdaļas, kas tai ļauj kontrolēt šīs virsmas? Mēs izpētīsim atbildi uz šo jautājumu nākamajā sadaļā.

Autopilota daļas

Kā darbojas autopilots: lidojuma

Mūsdienu automātiskās lidojuma vadības sistēmas sirds ir dators ar vairākiem ātrdarbīgiem procesoriem. Lai savāktu izlūkdatus, kas nepieciešami plaknes vadīšanai, procesori sazinās ar sensoriem, kas atrodas uz galvenajām vadības virsmām. Viņi var arī savākt datus no citām lidmašīnu sistēmām un aprīkojuma, ieskaitot žiroskopus, akselerometrus, altimetrus, kompasus un gaisa ātruma indikatorus.

Pēc tam AFCS procesori ņem ievades datus un, izmantojot sarežģītus aprēķinus, salīdzina tos ar vadības režīmu kopu. Kontroles režīms ir pilota ievadīts iestatījums, kas nosaka konkrētu lidojuma detaļu. Piemēram, ir vadības režīms, kas nosaka, kā tiks uzturēts gaisa kuģa augstums. Ir arī vadības režīmi, kas uztur gaisa ātrumu, virzienu un lidojuma trajektoriju.

Šie aprēķini nosaka, vai plakne ievēro komandas, kas iestatītas vadības režīmos. Pēc tam pārstrādātāji sūta signālus dažādiem servomehānisms vienības. Servomehānisms jeb īss servo ir ierīce, kas nodrošina mehānisku vadību no attāluma. Katrai vadības virsmai, kas iekļauta autopilota sistēmā, pastāv viens servo. Servos ņem datora instrukcijas un izmanto motorus vai hidrauliku, lai pārvietotu kuģa vadības virsmas, pārliecinoties, ka plakne saglabā pareizu gaitu un stāvokli.

Iepriekš redzamajā ilustrācijā parādīts, kā ir saistīti autopilota sistēmas pamatelementi. Vienkāršības labad tiek parādīta tikai viena vadības virsma - stūre -, lai arī katrai vadības virsmai būtu līdzīgs izvietojums. Ievērojiet, ka autopilota pamata shēma izskatās kā cilpa, ar sensoriem, kas sūta datus uz autopilota datoru, kurš apstrādā informāciju un pārraida signālus servo, kas pārvieto vadības virsmu, kas maina plaknes attieksmi, kas rada jauna datu kopa sensoros, kas visu procesu sāk no jauna. Šāda veida atgriezeniskā saite ir galvenā autopilota sistēmu darbībā. Ir tik svarīgi, ka nākamajā sadaļā mēs izpētīsim, kā darbojas atgriezeniskās saites cilpas.

Autopilota izgudrojums

Slavenais izgudrotājs un inženieris Elmers Sperijs 1908. gadā patentēja žirokompasu, bet tas bija viņa dēls Lawrence Burst Sperry, kurš pirmo reizi pārbaudīja šādu ierīci lidmašīnā. Jaunākā Sperija autopilots lidmašīnas stabilizēšanai izmantoja četrus žiroskopus un izraisīja daudzus lidojošus lidojumus, ieskaitot pirmo nakts lidojumu aviācijas vēsturē. 1932. gadā Sperry žiroskopu kompānija izstrādāja automātisko pilotu, kuru Vileijs Pasts izmantos savā pirmajā solo lidojumā apkārt pasaulei.

Autopilota vadības sistēmas

Kā darbojas autopilots: lidojuma

Autopilots ir piemērs kontroles sistēma. Kontroles sistēmas piemēro darbību, kuras pamatā ir mērījums, un gandrīz vienmēr tā ietekmē vērtību, kuru tās mēra. Klasisks kontroles sistēmas piemērs ir negatīvas atsauksmes cilpa kas kontrolē termostatu jūsu mājās. Šāda cilpa darbojas šādi:

  1. Ir vasaras laiks, un mājas īpašnieks savu termostatu iestata vēlamajā istabas temperatūrā - teiksim 78° F.
  2. Termostats mēra gaisa temperatūru un salīdzina to ar iepriekš iestatīto vērtību.
  3. Laika gaitā karstais gaiss ārpus mājas paaugstinās temperatūru mājā. Kad temperatūra iekšpusē pārsniedz 78° F, termostats nosūta signālu uz gaisa kondicionēšanas ierīci.
  4. Gaisa kondicionēšanas iekārta noklikšķina un atdzesē istabu.
  5. Kad temperatūra telpā atgriežas līdz 78° F, gaisa kondicionierim tiek nosūtīts vēl viens signāls, kurš izslēdzas.

To sauc par negatīvas atgriezeniskās saites cilpu, jo noteiktas darbības rezultāts (gaisa kondicionēšanas ierīces noklikšķināšana) kavē šīs darbības turpmāku izpildi. Visām negatīvo atsauksmju cilpām ir nepieciešams receptoru, a vadības centrs un efektors. Iepriekš minētajā piemērā uztvērējs ir termometrs, kas mēra gaisa temperatūru. Vadības centrs ir procesors termostata iekšpusē. Un izpildītājs ir gaisa kondicionēšanas iekārta.

Automatizētās lidojumu vadības sistēmas darbojas tāpat. Apsvērsim pilota piemēru, kurš ir aktivizējis vienas ass autopilotu - tā saukto spārnu izlīdzinātāju, ko mēs jau minējām iepriekš.

  1. Pilots iestata vadības režīmu, lai spārnus uzturētu līdzenā stāvoklī.
  2. Tomēr pat vienmērīgākajā gaisā spārns beidzot iemērksies.
  3. Spārna žiroskopi (vai citi stāvokļa sensori) nosaka šo novirzi un nosūta signālu uz autopilota datoru.
  4. Autopilota dators apstrādā ievades datus un nosaka, ka spārni vairs nav līmenī.
  5. Autopilota dators nosūta signālu uz servām, kas kontrolē lidmašīnas aileonus. Signāls ir ļoti īpaša komanda, kas liek servo precīzi noregulēt.
  6. Katrā servo ir mazs elektromotors, kas aprīkots ar slīdni, kas caur tilta kabeli satver ailerona kabeli. Kad kabelis pārvietojas, attiecīgi pārvietojas arī vadības virsmas.
  7. Tā kā ailenes tiek koriģētas, pamatojoties uz ieejas datiem, spārni virzās atpakaļ uz līmeni.
  8. Autopilota dators noņem komandu, kad stāvokļa sensors spārnā nosaka, ka spārni atkal ir līmenī.
  9. Servos vairs neizdara spiedienu uz ailerona kabeļiem.

Šī cilpa, kas parādīta blokshēmā, darbojas nepārtraukti, daudzas reizes sekundē, daudz ātrāk un vienmērīgāk, nekā to spēja cilvēks. Divu un trīs asu autopiloti ievēro tos pašus principus, izmantojot vairākus procesorus, kas kontrolē vairākas virsmas. Dažām lidmašīnām ir pat automātiskās piedziņas datori, lai kontrolētu dzinēja vilci. Autopilots un automātiskās spiediena sistēmas var darboties kopā, lai veiktu ļoti sarežģītus manevrus.

Autopilota kļūme

Autopiloti var daudz kontrolēt lidmašīnu, nekā to spēj cilvēku piloti.

Autopiloti var vadīt lidmašīnu daudz gludāk nekā cilvēku piloti var.-

Autopiloti var un var neizdoties. Izplatīta problēma ir kāda veida servobojājums vai nu slikta motora, vai arī slikta savienojuma dēļ. Arī pozīcijas sensors var neizdoties, kā rezultātā tiek zaudēti ievades dati autopilota datoram. Par laimi, apkalpoto gaisa kuģu autopiloti ir izstrādāti kā drošs - tas ir, neviena kļūme automātiskajā pilotāžā nevar novērst efektīvu manuālās vadības darbību. Lai ignorētu autopilotu, apkalpes loceklim vienkārši ir jāatslēdz sistēma, vai nu, pagriežot strāvas slēdzi, vai, ja tas nedarbojas, velkot autopilota automātisko slēdzi.

Dažās lidmašīnas avārijās vainojamas situācijas, kad piloti nav spējuši atslēgt automātisko lidojuma vadības sistēmu. Piloti galu galā cīnās ar iestatījumiem, kurus pārvalda autopilots, nespējot izdomāt, kāpēc lidmašīna nedarīs to, ko viņi lūdz darīt. Tas ir iemesls, kāpēc lidojumu apmācības programmas uzsver praktizēšanu tieši šāda scenārija gadījumā. Pilotiem jāzina, kā izmantot katru AFCS funkciju, bet viņiem arī jāzina, kā to izslēgt un lidot bez tā. Viņiem arī jāievēro stingrs apkopes grafiks, lai pārliecinātos, ka visi sensori un servo ir labā darba kārtībā. Veicot jebkādas korekcijas vai labojumus galvenajās sistēmās, var būt nepieciešams automātiskā pilota iestatīšana. Piemēram, lai veiktu izmaiņas žiroskopu instrumentos, būs jāpielāgo iestatījumi autopilota datorā.

Džona F. Kenedija jaunākā avārija

Ir daudz spekulēts par to, kas izraisīja lidmašīnas avāriju, kas 1999. gada 16. jūlijā nogalināja Džonu F. Kenediju Jr kopā ar sievu Karolīnu Beseti Kenediju un viņas māsu Laurenu Beseti. Kaut arī Nacionālā transporta drošības pārvalde (NTSB) ) noteica, ka negadījuma iespējamais iemesls ir pilota kļūda telpiskās dezorientācijas dēļ, daži uzstāj, ka vraka avots ir mehāniska kļūme - varbūt pat kļūme, kas saistīta ar autopilotu.

Lidmašīna, Piper PA-32R-301, Saratoga II, N9253N, bija aprīkota ar Bendix / King 150 sērijas automātisko lidojuma vadības sistēmu - divu asu autopilotu, kas kontrolēja piķi un riteni. NTSB veiktā izmeklēšana atklāja, ka autopilots vienu vai divas reizes pirms avārijas ir darbojies nepareizi, pagriežot lidmašīnu jaunā virzienā. Problēma prasīja, lai autopilots tiktu atslēgts un pēc tam atkal ieslēgts.

Kaut arī šāda problēma ar autopilotu varētu būt veicinājusi notikumus, kas noveda pie vraka, šķiet maz ticama. Faktiski daži ziņojumi norāda, ka autopilots jau bija atslēgts, pirms lidmašīna saskārās ar problēmām.

Mūsdienu autopilota sistēmas

Jaunākie autopiloti var izpildīt visu lidojuma plānu.

Jaunākie autopiloti var izpildīt visu lidojuma plānu.

Daudzi mūsdienu autopiloti var saņemt datus no globālā pozicionēšanas sistēma Gaisa kuģī uzstādīts (GPS) uztvērējs. GPS uztvērējs var noteikt plaknes atrašanās vietu telpā, aprēķinot tā attālumu no trim vai vairāk satelītiem GPS tīklā. Bruņots ar šādu pozicionēšanas informāciju, autopilots var darīt vairāk, nekā noturēt plakni taisni un līmenī - tas var izpildīt lidojuma plānu.

Lielākajai daļai komerciālo reaktīvo lidmašīnu kādu laiku ir bijušas šādas iespējas, bet vēl mazākās lidmašīnās ir iestrādātas sarežģītas autopilota sistēmas. Jaunie Cessna 182 un 206s pamet rūpnīcu ar Garmin G1000 integrēto pilotu kabīni, kurā ietilpst digitālais elektroniskais autopilots apvienojumā ar lidojuma direktoru. Garmin G1000 nodrošina būtībā visas avioelektroniskās reaktīvās sistēmas iespējas un režīmus, nodrošinot patiesu automātisku lidojuma vadību jaunās paaudzes vispārējās aviācijas lidmašīnās.

Vailijs Pasts par šādu tehnoloģiju varēja sapņot tikai 1933. gadā.

Lai iegūtu papildinformāciju par autopilotiem, apskatiet saites nākamajā lapā.

Kruīza kontrole - Autopilots jūsu automašīnai

Autopiloti nav atrodami tikai lidmašīnās. Arī kuģiem tie ir, lai arī tos bieži pazīst ar dažādiem nosaukumiem. Daži kapteiņi atsaucas uz sava kuģa autopilotu kā "Metal Mike", rotaļīgs vārds, kas radās drīz pēc tam, kad Elmers Sperijs izgudroja žirokompasu.

Citi atsaucas uz ierīci kā "autovadītāju", jo tas uzņemas stūrmaņa lomu, efektīvi vadot kuģi bez cilvēka iejaukšanās. Pat jūsu automašīnai, ja tas ir vēlāks modelis, ir autopilota sistēma. To sauc par kruīza kontroli, un tas ir vēl viens klasisks kontroles sistēmas piemērs. Kruīza kontrole automātiski regulē jūsu automašīnas ātrumu, izmantojot atgriezeniskās saites cilpu, kas ietver ātruma sensoru un automašīnas akseleratoru.


Video Papildinājums: Volvo Trucks - Automation – Driving into the future.




Pētniecība


Labākās Pedometra Lietotnes
Labākās Pedometra Lietotnes

Dzīves Ķīmija: Eļļas Daudzie Lietojumi
Dzīves Ķīmija: Eļļas Daudzie Lietojumi

Zinātne Ziņas


Milzīga Pazemes Kešatmiņas Saglabāšana Āfrikā Varētu Novērst Globālo Trūkumu
Milzīga Pazemes Kešatmiņas Saglabāšana Āfrikā Varētu Novērst Globālo Trūkumu

Vai Edvards Munčs Redzēja “Kliedzienu” Iespaidīgos Reti Mākoņos?
Vai Edvards Munčs Redzēja “Kliedzienu” Iespaidīgos Reti Mākoņos?

Priekšlaicīgs Orgasms Ietekmē Arī Sievietes, Liecina Pētījums
Priekšlaicīgs Orgasms Ietekmē Arī Sievietes, Liecina Pētījums

Pašnāvība Biežāk Nekā Slepkavība
Pašnāvība Biežāk Nekā Slepkavība

Pilnmēness Varētu Padarīt Viesuļvētras Sandija Ietekmi Sliktāku
Pilnmēness Varētu Padarīt Viesuļvētras Sandija Ietekmi Sliktāku


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com