СД.06 Авиационные комплексы. Рабочая программа
рабочая программа на тему

МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ УПРАВЛЕНИЯ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«АВИАЦИОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ»

для специальности 200104

«Авиационные приборы и комплексы»

2011

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

Программой учебной дисциплины "Авиационные  комплексы" предусматривается изучение приборных комплексов летательных аппаратов, технических и эксплуатационных характеристик современных ЛА, информационного обеспечения полетов.

Кроме того, в программе уделено большое внимание комплексированию бортового оборудования и автоматизации проектирования приборных комплексов.

В Программе рассмотрены также вопросы построения пилотажного комплекса, особенности ручного, директорного (автоматизированного) и автоматического управления и их задачи.

Студентам предложено изучить различные методы определения параметров движения и построение различных систем: систем воздушных сигналов (СВС), курсовых систем (КС), навигационных комплексов (НК),  астронавигационных систем, инерциальных и обзорно-сравнительных систем навигации.

В результате изучения данной учебной дисциплины студенты должны знать  о новейших достижениях и перспективах в области создания авиационных комплексов, общие вопросы проектирования приборных комплексов, их назначение, классификацию, структуру, принципы действия, достоинства и недостатки.

Студенты должны уметь читать и составлять структурные (функциональные) схемы авиационных систем и комплексов, рассчитывать контуры траекторного управления, исследовать системы навигационного и пилотажного комплексов, работать с нормативными документами, со справочной и дополнительной литературой.

Программа рассчитана на знание студентами основ дисциплин: "Математика и информатика", "Инженерная графика", "Стандартизация и сертификация", "Авиационные приборы", "Детали и элементы авиационных приборов и комплексов".

Данная рабочая программа предлагает для самостоятельного изучения студентами (20 учебных часов) различных  элементов приборных комплексов, их назначения, структурных схем и принципов действия. Самостоятельное изучение такого материала поможет студентам научиться пользоваться  учебной и справочной литературой и дополнительно расширить кругозор.

Целью практических  работ является закрепление студентами теоретических знаний, полученных на занятиях и приобретение навыков по расчету  контуров траекторного проектирования, составлению структурных схем и исследованию систем навигационного и пилотажного комплексов.

По окончании изучения данной учебной дисциплины проводится  экзамен.

Преподавание учебной дисциплины должно соответствовать требованиям государственных стандартов и нормативов, Международной системе единиц (СИ) и Единой системе конструкторской документации (ЕСКД).

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

СОДЕРЖАНИЕ  УЧЕБНОЙ  ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Содержание и основные задачи курса. Взаимосвязь дисциплины с другими дисциплинами. Краткие сведения об авиационных комплексах. Новейшие достижения и перспективы в области создания авиационных комплексов.

Вопросы безопасности в области производства и эксплуатации авиационных комплексов.  

РАЗДЕЛ  1

ОСНОВНЫЕ  ПРИНЦИПЫ  ПОСТРОЕНИЯ

АВИАЦИОННЫХ    КОМПЛЕКСОВ

Тема 1.1. Задачи, решаемые комплексами и требования,

предъявляемые к ним

В результате изучения темы 1.1. студенты должны:

      знать:

• основные понятия и определения;
• задачи, решаемые авиационными комплексами;
• требования, предъявляемые к приборным комплексам;
• пять этапов создания бортового оборудования.

Цели и задачи приборных комплексов. Основные критерии создания авиационной техники: безопасность полетов и эффективность бортового оборудования.

Надежность и живучесть бортовых комплексов. Требования, предъявляемые к авиационным комплексам.

Самостоятельная  работа  №  1. Составление конспекта на тему: "Пять этапов создания бортового оборудования" с использованием литературы [1]  (2 часа).

Тема 1.2. Классификация и структура авиационных комплексов

В результате изучения темы 1.2. студенты должны:

      знать:

• классификацию комплексов;
• обобщенную структуру и обобщенную топологию комплекса;
• информационные связи между устройствами комплекса.

Классификация авиационных комплексов: по назначению, принципу действия, по структуре. Обобщенная структурная схема авиационного комплекса.

Информационные связи между устройствами комплекса.

РАЗДЕЛ    2

МЕТОДИКА  ПРОЕКТИРОВАНИЯ  КОМПЛЕКСОВ

Тема 2.1. Выбор критериев качества. Комплексные критерии качества.

В результате изучения темы 2.1. студенты должны:

      знать:

• основные технико-экономические показатели устройств;
• основные определения эквивалентной погрешности и комплексного критерия качества;
• показатели работоспособности систем – точность и надежность.

Технико-экономические показатели измерительных устройств. Показатели качества систем. Понятие о комплексном критерии качества.

Оценка работоспособности системы с помощью комплексного критерия качества. Эквивалентная погрешность прибора.

Тема 2.2. Оптимизация состава комплексов.

Основы комплексирования информационно-измерительных систем.

В результате изучения темы 2.2. студенты должны знать:

       знать:

• понятия о комплексировании измерительных преобразователей;
• два направления построения комплексных устройств;
• структуру и назначение блока обработки информации (БОИ).

Понятие комплексирования измерительных преобразователей. Объединение преобразователей с целью повышения точности и надежности.

Два направления построения комплексных устройств. Варианты комплексирования по каждому направлению. Блок обработки информации и его назначение.

РАЗДЕЛ    3

ПИЛОТАЖНЫЕ  КОМПЛЕКСЫ  (ПК)

Тема 3.1. Самолет как объект управления. Состав и задачи ПК.

В результате изучения темы 3.1. студенты должны:

      знать:

• основные характеристики и режимы полета ЛА;
• уравнения движения ЛА и их упрощения;
• пять систем координат, применяемых в динамике полета.

Принципы работы, основные характеристики и режимы полета ЛА. Уравнения движения ЛА.

Системы координат, применяемые в динамике полета.

Самостоятельная  работа  №  2. Составление конспекта на тему: " Передаточные функции свободного самолета" с использованием  литературы [1]  (2 часа).

Тема 3.2. Приборный комплекс как совокупность приборов первичной информации.

В результате изучения темы 3.2. студенты должны:

      знать:

• структуру измерительного канала приборного комплекса;
• основные звенья измерительного канала и их назначение;
• особенности измерительных преобразователей.

Приборный комплекс как многоканальная измерительная система. Структурная схема измерительного канала приборного комплекса.

Основные звенья измерительного канала и их функции.

Тема 3.3. Пилотажный комплекс, его назначение и структура.

В результате изучения темы 3.3. студенты должны:

      знать:

• структуру бортового пилотажно-навигационного комплекса;
• задачи, решаемые пилотажными комплексами.

Пилотажный комплекс. Общая структура бортового пилотажно-навигационного комплекса (БПНК).  Режим полета и задачи, решаемые пилотажными комплексами.

Тема 3.4. Информационная модель и требования к ней.

В результате изучения темы 3.3. студенты должны:

      знать:

• понятие информационной модели;
• требования к информационной модели;
• понятие избыточности информации.

Понятие информационной модели (ИМ). Дифференциальная и интегральная ИМ. Требования к информационной модели.

Тема 3.5. Задачи, решаемые ПК, АБСУ, САУ.

В результате изучения темы 3.5. студенты должны:

      знать:

• режим полета и задачи, решаемые ПК;
• структуру бортовой автоматизированной системы управления (АБСУ);
• классификацию АБСУ;
• основные направления при синтезе АБСУ;
• задачи, решаемые САУ ЛА и требования, предъявляемые к САУ.

уметь:

• анализировать состав АБСУ;
• определять исходные параметры для системы автоматического управления по приведенной схеме;
• составлять структурные схемы канала курса, крена и тенгажа.

Режим полета и задачи, решаемые ПК.  Структура автоматической бортовой системы управления (АБСУ). Классификация АБСУ по назначению, по типу информационной модели. Синтез сложных АБСУ.

Системный подход при синтезе АБСУ. Типовые схемы АБСУ. Системы автоматического управления (САУ)  полетом ЛА.  Задачи САУ ЛА.

Практическая работа № 1. «Изучение состава и структуры бортовой автоматической системы управления (АБСУ)» (6 часов).

Тема 3.6. Рулевой привод (РП). Элементы и структура РП.

В результате изучения темы 3.6. студенты должны:

      знать:

• кинематическую схему рулевого привода;
• функции и основные характеристики рулевых приводов;
• структурные схемы РП.

Построение рулевого привода. Характеристики РП. Функции, выполняемые рулевыми приводами. Элементы РП. Структурные схемы рулевых приводов современных ЛА. Кинематическая схема РП.

Тема 3.7. Устойчивость  и  управляемость  ЛА.

В результате изучения темы 3.7. студенты должны

       знать:

• понятия устойчивости и управляемости ЛА;
• методы обеспечения характеристик устойчивости и управляемости в широком диапазоне изменений условий полета.

Понятия устойчивости и управляемости ЛА. Обеспечение характеристик устойчивости и управляемости. Необходимость автоматизации управления.

Тема 3.8. Понятие о контурах демпфирования, стабилизации и управления ЛА.

В результате изучения темы 3.8. студенты должны:

      знать:

• контуры демпфирования, стабилизации и управления ЛА;
• структурные схемы демпферов;
• функции и задачи автопилотов;
• назначение сервоприводов САУ и их структуру.

Понятие о контурах демпфирования, стабилизации и управления угловым положением ЛА. Структуры демпферов. Автопилот. Функциональная схема автопилота.

Сервоприводы САУ и их структура. Законы управления автопилота.

Самостоятельная  работа  №  3. Составление конспекта на тему: "Механизм согласования автопилота, его назначение и структурная схема" с использованием  литературы [2]  (4 часа).

Тема 3.9. Управление траекторным движением ЛА.

В результате изучения темы 3.9. студенты должны:

      знать:

• понятие стабилизации ЛА на траектории полета;
• принципы управления высотой и скоростью полета;
• принципы управления боковым движением ЛА.

Общие вопросы стабилизации ЛА на траектории полета. Управление высотой  и  скоростью полета ЛА. Управление боковым движением ЛА.

 Самостоятельная  работа  №  4. Составление конспекта на тему: "Автоматизация управления ЛА при взлете и начальном наборе высоты" с использованием литературы [2]  (4 часа).

Тема 3.10.  Ручное и автоматическое управление.

В результате изучения темы 3.10. студенты должны:

      знать:

• задачи ручного управления и средства улучшения  характеристик систем ручного управления;
• назначение, устройство и принцип действия триммера;
• принципы автоматического управления;

Ручное и автоматическое управление ЛА. Задачи ручного управления. Средства улучшения характеристик систем ручного управления.

Триммер, его назначение, устройство и принцип действия.

Тема 3.11. Структуры контуров автоматического управления       

В результате изучения темы 3.11 студенты должны:

      знать:

• структуры контуров автоматического управления траекторным движением ЛА;
• назначение и структура автопилота;
• состав автопилота.

Структуры контуров автоматического управления. Автоматические устройства улучшения летных качеств самолета.

Самостоятельная  работа  №  5. Составление конспекта на тему: "Улучшение балансировочных характеристик самолета с помощью автоматов балансировки" с использованием литературы [2]  (2 часа).

Тема 3.12. Режимы работы пилотажного  комплекса.

В результате изучения темы 3.12. студенты должны:

      знать:

• виды режимов пилотажного комплекса;
• место летчика при директорном управлении ЛА;
• контур директорного управления самолетом

Ручной, полуавтоматический (директорный), автоматический режимы управления.  Место летчика при директорном режиме управления. Контур директорного управления самолетом.

РАЗДЕЛ    4

НАВИГАЦИОННЫЕ   КОМПЛЕКСЫ   (НК) и ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (ИНС)

Тема 4.1. Общие сведения о навигационных комплексах (НК).

В результате изучения темы 4.1. студенты должны:

      знать:

• понятие  навигационного комплекса;
• задачи, решаемые навигационными комплексами;
• требования, предъявляемые к навигационным комплексам;
• этапы развития навигационных систем;
• информационное обеспечение навигационных комплексов.

Решение задач навигации и управления полетом. Общие сведения о навигационных комплексах. Процесс развития навигационных систем.

Закономерности построения навигационных комплексов. Требования, предъявляемые к навигационным комплексам.

Самостоятельная  работа  №  6. Составление конспекта на тему: «Информационное обеспечение навигационного комплекса и чертеж функциональной схемы взаимодействия ЛА с навигационными устройствами» с использованием литературы [3]  (2 часа).

4.2. Структура навигационных комплексов (НК) в зависимости

от  назначения.

В результате изучения темы 4.2. студенты должны:

      знать:

• федеративные и интегральные НК;
• классификацию навигационных комплексов;
• структуру навигационных комплексов;
• задачи и функции человека-оператора.

Федеративные НК. Интегральные НК. Классификация НК: в зависимости от области применения, от информационного обеспечения, от уровня адаптации, от связи комплекса с человеком-оператором и др.

Структуры НК: простой инструментальной навигации, с частичной автоматизацией решения навигационных задач, автоматизированного НК. Задачи и функции оператора.

Тема 4.3. Инерциальные навигационные системы (ИНС)

В результате изучения темы 4.3. студенты должны:

      знать:

• инерциальный метод определения движения;
• общие принципы построения ИНС;
• классификацию инерциальных навигационных систем;
• принципы работы ИНС аналитического, полуаналитического и геометрического типов;
• принцип работы бесплатформенных ИНС;
• принцип определения точности автономных ИНС.

уметь:

• анализировать работу основных структурных элементов навигационных систем аналитического, геометрического и полуаналитического  типов;
• определять режимы работы вышеуказанных систем;
• необходимые входные параметры;
• параметры на выходе систем.

Общие сведения об ИНС. Инерциальный метод определения параметров движения и общие принципы построения ИНС. Классификация ИНС. ИНС аналитического, полуаналитического и геометрического типов. Бесплатформенные ИНС.

Анализ точности автономных ИНС.

Практическая работа № 2. «Изучение устройства и принципа работы инерциальных навигационных систем аналитического типа» (4 часа).

Практическая работа № 3. «Изучение устройства и принципа работы инерциальных навигационных систем геометрического типа» (4 часа).

Практическая работа № 4. «Изучение устройства и принципа работы инерциальных навигационных систем полуаналитического типа» (4 часа).

Тема 4.4. Системы воздушных сигналов (СВС): назначение, состав, структура.

В результате изучения темы 4.3. студенты должны:

      знать:

• назначение и состав СВС;
• структурную схему СВС;
• принцип действия СВС и ее элементов;
• основные расчетные соотношения.

Общие сведения о навигационно-пилотажных системах воздушных сигналов (НПСВС). Информация, выдаваемая НПСВС. Аэромеханический метод определения параметров движения. Общий принцип построения НПСВС.

Структура СВС. Устройства, входящие в типовую СВС и их функции. Основные расчетные соотношения.

Тема 4.5. Курсовые системы (КС). Комплексирование КС.

В результате изучения темы 4.4. студенты должны:

      знать:

• этапы развития курсовых систем;
• метод комплексирования при создании современных КС;

Процесс развития курсовых систем. Комплексный метод определения курса. Основные структурные элементы комплексных КС.  

Тема 4.6. Современные курсовые системы, структура, режимы работы.

В результате изучения темы 4.5. студенты должны:

      знать:

• структурные схемы современных курсовых систем;
• принцип действия и режимы работы современных КС.

Современные курсовые системы, их структура. Режимы работы современных КС, методы повышения точности.

РАЗДЕЛ    5

КОМПЛЕКС  КОНТРОЛЯ  СИЛОВОЙ  УСТАНОВКИ

Тема 5.1. Системы  управления  силовой  установкой.

В результате изучения темы 5.1. студенты должны:

      знать:

• силовые установки и принцип их работы;
• основные эксплуатационные характеристики силовых установок;
• задачи, решаемые САУ СУ;
• структуру САУ СУ;
• интегральные САУ и их возможности.

Силовые установки и принцип их работы. Эксплуатационные характеристики силовых установок (СУ). Эффективность СУ. Силовая установка как объект управления.

Общие сведения о системах автоматического управления (САУ) силовой установкой. Задачи, решаемые САУ СУ. Структура САУ СУ.

Самостоятельная  работа  №  7. Составление конспекта на тему: "Интеграция САУ ЛА и САУ СУ" с использованием литературы [2]      (4 часа).

Тема 5.2. Топливоизмерительный комплекс, структурная схема,

состав, принцип действия.

В результате изучения темы 5.2. студенты должны:

      знать:

• основные задачи топливоизмерительного комплекса;
• структуру и состав топливоизмерительного комплекса;
• принцип действия системы программного управления и измерения запаса топлива.

Топливоизмерительный комплекс и его задачи. Структурная схема, состав. Принцип действия системы программного управления и измерения запаса топлива.

Тема 5.3. Законы управления режимами САУ СУ ЛА.

В результате изучения темы 5.3. студенты должны:

    знать:

• основные характеристики ГТД;
• законы управления режимами ГТД;
• САУ частотой вращения и САУ температурой газов ГТД;

Законы управления режимами ГТД. Газотурбинный двигатель (ГТД) и его характеристики. САУ частотой вращения ГТД и ее структура. САУ температурой  газов ГТД.

Тема 5.4.  Бортовая система контроля авиадвигателей (БСКД), назначение, состав, принцип действия.

В результате изучения темы 5.3. студенты должны:

    знать:

• задачи бортовой системы контроля двигателей;
• структуру, состав и принцип действия БСКД;

Бортовая система контроля авиадвигателей и ее задачи.  Назначение состав, структура и принцип действия.

Тема 5.4. Интегральные  системы управления  силовой установкой с БЦВМ.

В результате изучения темы 5.4. студенты должны:

      знать:

• применение БЦВМ для управления силовыми установками;
• принципы построения  БЦВМ для САУ СУ;
• особенности САУ с БЦВМ;
• структурную схему интегральной САУ СУ и ее задачи.

Применение цифровых вычислительных машин для управления силовыми установками. Особенности САУ с БЦВМ. Принципы построения БЦВМ для САУ СУ.

Понятие об интегральных САУ. Задачи интегральных САУ.

РАЗДЕЛ    6

БОРТОВЫЕ  ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ  КОМПЛЕКСЫ  И  СИСТЕМЫ

Тема 6.1. Понятие о бортовых вычислительных системах и комплексах.

В результате изучения темы 6.1. студенты должны:

      знать:

• понятие о бортовых вычислительных системах и комплексах;
• требования, предъявляемые к бортовым вычислительным системам и комплексам;
• структуру и назначение комплекса навигационно-пилотажного оборудования;
• назначение и состав элементов КСЦПНО: САУ и ее элементов

Понятие о бортовых вычислительных системах и комплексах. Требования к бортовым вычислительным комплексам и системам.

Структурная схема и назначение  комплекса стандартного навигационно-пилотажного оборудования (КСЦПНО).

Тема 6.2. Помехозащищенность вычислительных комплексов.

В результате изучения темы 6.2. студенты должны:

      знать:

• понятия помехи и помехозащищенности;
• корректирующие коды;
• помехоустойчивые методы приема;
• понятие обратных связей в системах

Понятие помехи и  помехозащищенности. Помехозащищенность линий связи. Корректирующие коды.

Методы повышения помехозащищенности вычислительных комплексов. Обратные связи в вычислительных комплексах.

Тема 6.3. Методы встроенного самоконтроля БЦВМ.

В результате изучения темы 6.3. студенты должны:

      знать:

• методы встроенного самоконтроля БЦВМ;
• контроль длительности выполнения программы;
• необходимость встроенного самоконтроля БЦВМ.

 Методы встроенного самоконтроля БЦВМ: метод двойного счета, метод усеченного алгоритма, метод тройного хранения, логический контроль данных, метод контрольных тождеств, тестовый контроль.

Необходимость встроенного самоконтроля БЦВМ.

Тема 6.4. Наземная автоматизированная система контроля (НАСК).

В результате изучения темы 6.4. студенты должны:

      знать:

• принцип действия НАСК и ее элементов;
• функциональную и структурную схему НАСК;

Наземные автоматизированные системы контроля, их назначение и состав. Принцип действия НАСК и ее элементов. Структурная и функциональная схемы НАСК.

Принципы построения систем контроля комплексов. Приспособленность вычислительных комплексов к контролю НАСК.

Тема 6.5. Принципы построения систем контроля комплексов.

В результате изучения темы 6.4. студенты должны:

      знать:

• принципы построения систем контроля комплексов;
• методы обеспечения приспособленности вычислительных комплексов к контролю НАСК.

Принципы построения систем контроля комплексов. Приспособленность вычислительных комплексов к контролю НАСК.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агеев В.М. и др. "Приборные комплексы летательных аппаратов и их проектирование", М.: Машиностроение, 1990.

2. Синяков А.Н. и др. "Системы автоматического управления ЛА и их силовыми установками", М.: Машиностроение, 1991.

3. Помыкаев И.И. и др. "Навигационные приборы и системы", М.: Машиностроение, 1983.  

4. Матов В.И. и др. "Бортовые цифровые вычислительные машины и системы", М.: Высшая школа, 1988.

5. "Системы цифрового управления самолетом", под ред. Александрова А.Д., М.: Машиностроение, 1983.

6. Боднер В.А. "Системы управления летательными аппаратами", М.: Машиностроение, 1973.

7. Михалев И.А. и др. "Системы автоматического управления самолетом", М.: Машиностроение, 1987.

ТЕХНИЧЕСКИЕ  СРЕДСТВА  ОБУЧЕНИЯ

1. Кодоскоп.

2. Диапроектор.

3. Слайды, диафильмы.

4. Наглядные пособия, установки, стенды.

5. Авиационные комплексы.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ  РАБОТ

ТЕМАТИКА

САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ СТУДЕНТОВ

1. Составление конспекта на тему: "Пять этапов создания бортового оборудования" с использованием литературы [1].
2. Составление конспекта на тему: " Передаточные функции свободного самолета" с использованием  литературы [1].
3. Составление конспекта на тему: "Механизм согласования автопилота, его назначение и структурная схема" с использованием  литературы [2].
4. Составление конспекта на тему: "Автоматизация управления ЛА при взлете и начальном наборе высоты" с использованием литературы [2].
5. Составление конспекта на тему: "Улучшение балансировочных характеристик самолета с помощью автоматов балансировки" с использованием литературы [2].
6. Составление конспекта на тему: «Информационное обеспечение навигационного комплекса и чертеж функциональной схемы взаимодействия ЛА с навигационными устройствами» с использованием литературы [3].
7. Составление конспекта на тему: "Интеграция САУ ЛА и САУ СУ" с использованием литературы [2].