پرش به ناوبریپرش به جستجو

"کنترل پرواز" به اینجا هدایت می شود. برای بازی آیفون، Flight Control (بازی ویدیویی) را ببینید.

این مقاله برای تأیید نیاز به نقل قول های اضافی دارد . لطفاً با افزودن نقل قول به منابع معتبر به بهبود این مقاله کمک کنید . اطلاعات بدون مرجع ممکن است مشکل ایجاد کرده و پاک شوند. یافتن منابع: "سیستم کنترل پرواز هواپیما" - اخبار · روزنامه ها · کتاب ها · محقق · JSTOR
( اکتبر 2009 ) ( با نحوه و زمان حذف این پیام الگو آشنا شوید )

کنترل پرواز اولیه یک هواپیمای معمولی در حال حرکت

یک سیستم کنترل پرواز هواپیمای بال ثابت متعارف شامل سطوح کنترل پرواز ، کنترل های کابین خلبان مربوطه، اتصالات اتصال و مکانیسم های عملیاتی لازم برای کنترل جهت هواپیما در حین پرواز است. کنترل موتور هواپیما نیز با تغییر سرعت به عنوان کنترل پرواز در نظر گرفته می شود.

اصول کنترل هواپیما در دینامیک پرواز توضیح داده شده است. این مقاله بر روی مکانیسم های عملیاتی کنترل پرواز متمرکز است. سیستم اصلی مورد استفاده در هواپیما برای اولین بار در اوایل آوریل 1908 به شکلی قابل تشخیص در طرح تک هواپیمای دوران پیشگامان Blériot VIII توسط Louis Blériot ظاهر شد. [1]

فهرست

کنترل کابین خلبان [ ویرایش ]

کنترل های اولیه [ ویرایش ]

کنترل کابین خلبان و پانل ابزار یک Cessna 182 D Skylane

به طور کلی، کنترل‌های اولیه پرواز کابین خلبان به‌صورت زیر مرتب می‌شوند: [2]

  • یک یوغ کنترل (همچنین به عنوان ستون کنترل نیز شناخته می شود)، میله مرکزی یا میله جانبی (دو مورد آخر که در اصطلاح عامیانه به عنوان کنترل یا جوی استیک نیز شناخته می شود)، با حرکت دادن باله ها (یا فعال کردن تاب برداشتن بال در برخی موارد بسیار زیاد ) بر چرخش و زمین هواپیما نظارت می کند. طراحی های اولیه هواپیما) هنگامی که به چپ و راست می چرخد ​​یا منحرف می شود، و آسانسورها را هنگام حرکت به عقب یا جلو حرکت می دهد.
  • پدال های سکان، یا قبل از سال 1919 "نوار سکان"، برای کنترل انحراف ، که سکان را حرکت می دهد . برای مثال، پای چپ به جلو، سکان را به سمت چپ حرکت می دهد.
  • کنترل‌های دریچه گاز برای کنترل سرعت موتور یا نیروی رانش برای هواپیماهای موتوردار.

یوغ های کنترل نیز در بین هواپیماها بسیار متفاوت است. یوغ هایی وجود دارند که چرخش با چرخاندن یوغ در جهت عقربه های ساعت / خلاف جهت عقربه های ساعت (مانند هدایت یک ماشین) کنترل می شود و زمین با حرکت دادن ستون کنترل به سمت یا دور از خلبان کنترل می شود، اما در برخی دیگر گام با لغزش یوغ به داخل و خارج کنترل می شود. از پانل ابزار (مانند اکثر سسناها، مانند 152 و 172)، و در برخی از آنها با لغزش کل یوغ به سمت چپ و راست (مانند سسنا 162) چرخش کنترل می شود. میله های مرکزی نیز بین هواپیماها متفاوت است. برخی به طور مستقیم با استفاده از کابل به سطوح کنترل متصل می شوند، [3] برخی دیگر (هواپیماهای با سیم) یک کامپیوتر دارند که در بین آن ها محرک های الکتریکی را کنترل می کند.

Blériot VIII در Issy-les-Moulineaux ، اولین طراحی هواپیمای قابل پرواز که شکل اولیه کنترل پرواز مدرن را برای خلبان دارد.

حتی زمانی که یک هواپیما از سطوح مختلف کنترل پرواز مانند رودرواتور دم V ، فلاپرون‌ها یا ایلوون‌ها استفاده می‌کند ، برای جلوگیری از سردرگمی خلبان، سیستم کنترل پرواز هواپیما همچنان به گونه‌ای طراحی می‌شود که چوب یا یوغ به‌طور متعارف، چرخش و چرخش را کنترل کند. پدال های سکان برای انحراف. [2] الگوی اساسی برای کنترل‌های پروازی مدرن توسط شخصیت هوانوردی فرانسوی رابرت اسنو-پلتری پیشگام بود ، با لوئیس بلریو ، هوانورد فرانسوی ، فرمت کنترل اسنو پلتری را در ابتدا در هواپیمای تک هواپیمای لوئیس بلریوت هشتم در آوریل 1908 رایج کرد و فرمت آن را استاندارد کرد. ژوئیه 1909 عبور از کانال Blériot XI. کنترل پرواز مدت‌هاست که برای چندین دهه به این روش آموزش داده شده است، همانطور که در کتاب‌های آموزشی از ابتدا مانند کار 1944 Stick and Rudder رایج شده است.

در برخی از هواپیماها، سطوح کنترلی با اتصال دستکاری نمی شوند. مثلاً در هواپیماهای فوق سبک و هنگ گلایدرهای موتوری اصلاً مکانیزمی وجود ندارد. در عوض، خلبان فقط سطح بالابر را با دست می گیرد (با استفاده از یک قاب سفت که از زیر آن آویزان است) و آن را حرکت می دهد. [ نیازمند منبع ]

کنترل های ثانویه [ ویرایش ]

مقالات اصلی: زبانه برش ، فلپ (هواپیما) ، ترمز هوایی (هواپیما) ، اسپویلر (هواپیمایی) ، نوارهای لبه پیشرو ، و بال با جابجایی متغیر

علاوه بر کنترل‌های اولیه پرواز برای چرخش، زمین، و انحراف، اغلب کنترل‌های ثانویه در دسترس هستند که به خلبان کنترل دقیق‌تری بر پرواز یا کاهش حجم کار می‌دهند. متداول ترین کنترل موجود، چرخ یا وسیله دیگری برای کنترل تریم آسانسور است ، به طوری که خلبان مجبور نیست فشار ثابتی به سمت عقب یا جلو برای نگه داشتن یک گام خاص داشته باشد [4] (انواع دیگر تزئینات، برای سکان و ایلرون ، در هواپیماهای بزرگتر رایج هستند اما ممکن است در هواپیماهای کوچکتر نیز ظاهر شوند). بسیاری از هواپیماها دارای بال هستند، توسط یک سوئیچ یا یک اهرم مکانیکی کنترل می شوند یا در برخی موارد کاملاً خودکار توسط کنترل رایانه ای هستند که شکل بال را برای کنترل بهتر در سرعت های آهسته تر مورد استفاده برای برخاستن و فرود تغییر می دهد. سایر سیستم‌های کنترل پرواز ثانویه ممکن است شامل لت‌ها ، اسپویلرها ، ترمزهای هوا و بال‌های جاروی متغیر باشد.

سیستم های کنترل پرواز [ ویرایش ]

مکانیکی [ ویرایش ]

کابل های آسانسور و سکان de Havilland Tiger Moth

سیستم های کنترل پرواز مکانیکی یا دستی، اساسی ترین روش کنترل هواپیما هستند. آنها در هواپیماهای اولیه استفاده می شدند و در حال حاضر در هواپیماهای کوچک که نیروهای آیرودینامیکی بیش از حد نیستند استفاده می شوند. هواپیماهای خیلی اولیه، مانند Wright Flyer I ، Blériot XI و Fokker Eindecker از سیستم تاب برداشتن بال استفاده می کردند که در آن هیچ سطح کنترلی لولایی معمولی روی بال استفاده نمی شد، و گاهی اوقات حتی برای کنترل زمین مانند Wright Flyer I و نسخه های اصلی استفاده نمی شد. از Etrich Taube 1909 ، که فقط دارای یک سکان لولایی/چرخشی بود، علاوه بر کنترل های پیچ و تاب و چرخش. [5]یک سیستم کنترل پرواز دستی از مجموعه‌ای از قطعات مکانیکی مانند میله‌های فشار، کابل‌های کششی، قرقره‌ها، وزنه‌های تعادل و گاهی اوقات زنجیر استفاده می‌کند تا نیروهای وارد شده به کنترل‌های کابین خلبان را مستقیماً به سطوح کنترل منتقل کند. گیره ها اغلب برای تنظیم کشش کابل کنترل استفاده می شوند. Cessna Skyhawk یک نمونه معمولی از هواپیماهایی است که از این نوع سیستم استفاده می کند . قفل باد اغلب در هواپیماهای پارک شده با سیستم های مکانیکی برای محافظت از سطوح کنترل و اتصالات در برابر آسیب باد استفاده می شود. برخی از هواپیماها به عنوان بخشی از سیستم کنترل دارای قفل های بادگیر هستند. [6]

افزایش سطح کنترل، و سرعت هوایی بالاتر مورد نیاز توسط هواپیماهای سریعتر منجر به بارهای آیرودینامیکی بالاتر بر روی سیستم های کنترل پرواز شد. در نتیجه، نیروهای مورد نیاز برای حرکت آنها نیز به طور قابل توجهی بزرگتر می شود. در نتیجه، چیدمان‌های مکانیکی پیچیده‌ای برای استخراج حداکثر مزیت مکانیکی به منظور کاهش نیروهای مورد نیاز از خلبانان ایجاد شد. [7] این ترتیب را می توان در هواپیماهای ملخی بزرگتر یا بالاتر مانند فوکر 50 یافت.

برخی از سیستم های مکانیکی کنترل پرواز از تب های سروو استفاده می کنند که کمک آیرودینامیکی را ارائه می دهند. زبانه های سروو سطوح کوچکی هستند که به سطوح کنترلی لولا شده اند. مکانیسم‌های کنترل پرواز این زبانه‌ها را حرکت می‌دهند، نیروهای آیرودینامیکی به نوبه خود حرکت می‌کنند یا به حرکت سطوح کنترل کمک می‌کنند و مقدار نیروهای مکانیکی مورد نیاز را کاهش می‌دهند. این آرایش در هواپیماهای حمل و نقل اولیه با موتور پیستونی و در حمل و نقل های اولیه جت استفاده می شد. [8] بوئینگ 737 دارای سیستمی است که به موجب آن در صورت نامحتمل خرابی کامل سیستم هیدرولیک، به طور خودکار و یکپارچه به کنترل از طریق سروو تب باز می گردد.

هیدرومکانیکی [ ویرایش ]

پیچیدگی و وزن سیستم های کنترل پرواز مکانیکی با اندازه و عملکرد هواپیما به طور قابل توجهی افزایش می یابد. سطوح کنترلی با نیروی هیدرولیکی به غلبه بر این محدودیت ها کمک می کند. با سیستم‌های کنترل پرواز هیدرولیک، اندازه و عملکرد هواپیما به‌جای قدرت عضلانی خلبان، از نظر اقتصادی محدود می‌شود. در ابتدا، سیستم‌های تقویت‌شده تا حدی مورد استفاده قرار گرفتند که در آن خلبان هنوز می‌توانست مقداری از بارهای آیرودینامیکی را روی سطوح کنترل احساس کند (بازخورد). [7]

سیستم کنترل پرواز هیدرومکانیکی دارای دو بخش است:

  • مدار مکانیکی که کنترل‌های کابین خلبان را با مدارهای هیدرولیک مرتبط می‌کند. مانند سیستم مکانیکی کنترل پرواز، از میله، کابل، قرقره و گاهی زنجیر تشکیل شده است.
  • مدار هیدرولیک که دارای پمپ های هیدرولیک، مخازن، فیلترها، لوله ها، شیرها و محرک ها می باشد. عملگرها توسط فشار هیدرولیک تولید شده توسط پمپ های موجود در مدار هیدرولیک تغذیه می شوند. محرک ها فشار هیدرولیک را به حرکات سطح کنترل تبدیل می کنند. شیرهای سروو الکترو هیدرولیک حرکت محرک ها را کنترل می کنند.

حرکت یک کنترلر توسط خلبان باعث می شود که مدار مکانیکی دریچه سروو منطبق را در مدار هیدرولیک باز کند. مدار هیدرولیک محرک ها را تغذیه می کند و سپس سطوح کنترل را حرکت می دهد. همانطور که محرک حرکت می کند، دریچه سرو توسط یک اتصال بازخورد مکانیکی بسته می شود - پیوندی که حرکت سطح کنترل را در موقعیت مورد نظر متوقف می کند.

این ترتیب در جت های حمل و نقل با طراحی قدیمی تر و در برخی از هواپیماهای با کارایی بالا یافت شد. به عنوان مثال می توان به Antonov An-225 و Lockheed SR-71 اشاره کرد.

دستگاه های حس مصنوعی [ ویرایش ]

با سیستم‌های کنترل پرواز صرفاً مکانیکی، نیروهای آیرودینامیکی روی سطوح کنترلی از طریق مکانیسم‌ها منتقل می‌شوند و مستقیماً توسط خلبان احساس می‌شوند و امکان بازخورد لمسی سرعت هوا را فراهم می‌کنند. با سیستم های کنترل پرواز هیدرومکانیکی، بار روی سطوح را نمی توان احساس کرد و خطر فشار بیش از حد هواپیما از طریق حرکت بیش از حد سطح کنترل وجود دارد. برای غلبه بر این مشکل می توان از سیستم های احساس مصنوعی استفاده کرد. به عنوان مثال، برای کنترل بمب افکن جت Avro Vulcan RAF و رهگیر مافوق صوت Avro Canada CF-105 Arrow RCAF ( هر دو طرح مربوط به دهه 1950)، بازخورد نیروی مورد نیاز توسط یک دستگاه فنری به دست آمد. [ 9]تکیه گاه این دستگاه متناسب با مجذور سرعت هوا (برای آسانسورها) حرکت داده شد تا در سرعت های بالاتر مقاومت بیشتری ایجاد کند. برای کنترل هواپیماهای جنگی آمریکایی Vought F-8 Crusader و LTV A-7 Corsair II ، از یک وزنه باب در محور گام کنترل استفاده شد که بازخورد نیرویی متناسب با شتاب معمولی هواپیما را ارائه می‌کرد. [ نیازمند منبع ]

استیک شیکر [ ویرایش ]

مقاله اصلی: استیک شیکر

استیک شیکر وسیله ای است که در برخی از هواپیماهای هیدرولیک به ستون کنترل متصل می شود . هنگامی که هواپیما به شرایط توقف نزدیک می شود، ستون کنترل را تکان می دهد . برخی از هواپیماها مانند McDonnell Douglas DC-10 مجهز به منبع تغذیه الکتریکی پشتیبان هستند که می تواند فعال شود تا لرزشگیر در صورت خرابی هیدرولیک فعال شود. [10]

پاور با سیم [ ویرایش ]

در اکثر سیستم‌های فعلی، نیرو توسط سیستم‌های هیدرولیک فشار بالا در اختیار محرک‌های کنترل قرار می‌گیرد. در سیستم های fly-by-wire، دریچه هایی که این سیستم ها را کنترل می کنند، توسط سیگنال های الکتریکی فعال می شوند. در سیستم های برق با سیم، از محرک های الکتریکی به نفع پیستون های هیدرولیک استفاده می شود. برق توسط کابل های الکتریکی به محرک ها منتقل می شود. این لوله‌ها سبک‌تر از لوله‌های هیدرولیک، نصب و نگهداری راحت‌تر و قابل اعتمادتر هستند. عناصر سیستم کنترل پرواز F-35 به صورت برق با سیم هستند. [11] [12] [13]محرک‌ها در چنین سیستم تحریک الکتروهیدرواستاتیکی (EHA) دستگاه‌های هیدرولیک مستقل، سیستم‌های هیدرولیک مدار بسته کوچک هستند. هدف کلی هواپیماهای بیشتر یا تمام الکتریکی است و نمونه اولیه این رویکرد Avro Vulcan بود. توجه جدی به استفاده از این رویکرد در ایرباس A380 صورت گرفت. [14]

سیستم های کنترل Fly-by-wire [ ویرایش ]

مقاله اصلی: Fly-by-wire

یک سیستم fly-by-wire (FBW) کنترل دستی پرواز هواپیما را با رابط الکترونیکی جایگزین می کند. حرکات کنترل‌های پرواز به سیگنال‌های الکترونیکی منتقل شده توسط سیم تبدیل می‌شوند (از این رو اصطلاح fly-by-wire ) و رایانه‌های کنترل پرواز تعیین می‌کنند که چگونه محرک‌ها را در هر سطح کنترل حرکت دهند تا پاسخ مورد انتظار را ارائه کنند. دستورات رایانه‌ها نیز بدون اطلاع خلبان برای تثبیت هواپیما و انجام سایر وظایف وارد می‌شوند. الکترونیک برای سیستم های کنترل پرواز هواپیما بخشی از رشته ای است که به عنوان اویونیک شناخته می شود .

Fly-by-optics، که به عنوان fly-by-light نیز شناخته می شود ، توسعه بیشتر با استفاده از کابل های فیبر نوری است.

تحقیق [ ویرایش ]

چندین تلاش برای تحقیق و توسعه فناوری برای ادغام عملکردهای سیستم های کنترل پرواز مانند ایلرون ها ، آسانسورها ، ایلوون ها ، فلپ ها و فلاپرون ها در بال ها برای انجام هدف آیرودینامیکی با مزایای کمتر: جرم، هزینه، کشش، اینرسی (برای سریعتر) وجود دارد. ، پاسخ کنترل قوی تر)، پیچیدگی (از نظر مکانیکی ساده تر، قطعات یا سطوح متحرک کمتر، تعمیر و نگهداری کمتر)، و سطح مقطع راداری برای پنهان کاری . اینها ممکن است در بسیاری از وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) و هواپیماهای جنگنده نسل ششم استفاده شوند.. دو رویکرد امیدوارکننده بال‌های انعطاف‌پذیر و سیالیک هستند.

بال های انعطاف پذیر [ ویرایش ]

مقاله اصلی: بال انعطاف پذیر

در بال‌های انعطاف‌پذیر، که به عنوان «آئروفویل‌های شکل‌گیری» نیز شناخته می‌شوند، بیشتر یا تمام سطح بال می‌تواند شکل خود را در پرواز تغییر دهد تا جریان هوا را بسیار شبیه به یک اورنیتوپتر منحرف کند. بال های سازگار تطبیقی ​​یک تلاش نظامی و تجاری هستند. [15] [16] [17] X-53 Active Aeroelastic Wing یک تلاش نیروی هوایی ایالات متحده، ناسا و بوئینگ بود. همچنین تلاش‌های قابل توجهی توسط FlexSys انجام شده است، که آزمایش‌های پروازی را با استفاده از ایروفویل‌های انعطاف‌پذیر به‌روز شده در هواپیمای Gulf stream III انجام داده‌اند. [18]

کنترل جریان فعال [ ویرایش ]

در سیستم‌های کنترل جریان فعال ، نیروها در وسایل نقلیه از طریق کنترل گردش رخ می‌دهند، که در آن قطعات مکانیکی بزرگ‌تر و پیچیده‌تر با سیستم‌های سیال کوچک‌تر و ساده‌تر (شکاف‌هایی که جریان هوا منتشر می‌کنند) جایگزین می‌شوند که در آن نیروهای بزرگ‌تر در سیالات توسط جت‌ها یا جریان‌های کوچک‌تر منحرف می‌شوند. مایع به طور متناوب، برای تغییر جهت وسایل نقلیه. [19] [20] در این استفاده، کنترل جریان فعال ساده و جرم کمتر، هزینه (تا نصف کمتر)، و اینرسی و زمان پاسخ را نوید می دهد. این در پهپاد Demon که برای اولین بار در سپتامبر 2010 در بریتانیا پرواز کرد، نشان داده شد. [21]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_flight_control_system