БОРТОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

На ЛА измеряют ряд параметров, характеризующих работу бортовых систем, позволяющих экипажу правильно выполнять свои функции, управлять полетом и контролировать состояние ЛА. Такие измерения относятся к штатным и их основной целью является обеспечение безопасного пилотирования.

При летных испытаниях реализуется еще один вид бортовых измерений. Цель испытательных бортовых измерений – получить возможно более полную информацию о характеристиках, свойствах и особенностях полета ЛА. Бортовые измерения указанных видов различаются объемом, точностью и качеством измерительной информации, хотя в ряде случаев способы и методы измерений могут иметь много общего.

Аппаратурное и методическое обеспечение испытательных измерений можно выделить в самостоятельное научно–техническое направление в сложной проблеме обеспечения испытаний авиационной техники.

Классификация бортовых измерительных средств по каким-либо признакам затруднительна из-за разнообразия физических принципов, положенных в основу их создания. Наиболее удобным способом классификации средств измерений может служить способ регистрации информации на борту. Для регистрации информации используются:

· самописцы, в которых запись информации осуществляется на бумагу со специальным покрытием (сажа, воск), при записи покрытие разрушается;

· осциллографы, в которых информация с помощью светового луча регистрируется на светочувствительную бумагу;

· магнитные накопители информации, в которых регистрация данных выполняется на магнитной ленте.

В практике летных испытаний наибольшее распространение нашли два вида записи: дискретный (цифровой) и непрерывный.

Дискретный вид записи применяется для регистрации низкочастотной информации (до 5 – 10 Гц) и информации типа разовых команд (включение/выключение форсажа, выпуск/уборка шасси, закрылков и т.д.).

Непрерывный способ записи используется для регистрации информации в широком диапазоне частот (до 10 000 Гц).

Совершенствование информационно–измерительной техники привело к тому, что дискретный способ записи уже применяется при регистрации информации в диапазоне частот до 500 – 600 Гц и поэтому деление информации на низкочастотную и высокочастотную стало условным. Сравнительные технические данные различных способов регистрации приведены в таблице 1.

Вне зависимости от методов преобразования и регистрации полетной информации к измерительным средствам предъявляются примерно одинаковые требования:

· регистрация широкой номенклатуры параметров различной физической природы;

· сбор, преобразование и регистрация измерительной информации в автоматическом режиме;

· минимизация расходов объема и веса аппаратуры, потребных для регистрации одного параметра;

· обеспечение высоких и стабильных метрологических характеристик измеряемой информации (точность, достоверность) в условиях воздействия внешних факторов;

· сокращение до минимума операций управления процессом измерений на борту;

· устанавливаемые на период испытаний измерительные средства не должны изменять функциональных возможностей узлов и агрегатов ЛА и снижать уровень безопасности полета;

· минимизация потребления электроэнергии от бортовой сети.

Таблица 1

Метрологические и эксплуатационные показатели средств регистрации,
применяемых при летных испытаниях

К отдельным измерительным средствам могут быть предъявлены и другие требования, которые отражают специфику работы или применения этого средства.

2. СИСТЕМЫ БОРТОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ

При проведении летных испытаний самолетов и вертолетов используется комплекс бортовых и наземных технических средств.

В состав бортового комплекса входят различные системы, обеспечивающие управление объектом испытаний, его навигацию, осуществляющие внешнетраекторные измерения, связь с объектом и передачу с борта радиотелеметрической информации.

В состав наземного комплекса входят системы автоматизированной обработки, приемные станции, система единого времени и вспомогательные средства и системы, такие как измерительно–испытательные трассы, полигоны для проведения испытаний по применению бортовых средств вооружения, оценки взаимодействия бортовых и наземных радиоэлектронных средств, запасные аэродромы и т.д.

Основным источником получения исходных данных, необходимых для оценки результатов летных испытаний и исследований самолетов и вертолетов, является информационно–измерительная система (ИИС), включающая комплекс технических средств измерений, сбора и обработки информации. При этом технические средства образуют систему только в том случае, если они объединены в структуру, функционирующую по определенным правилам. Эти средства вместе с математическим обеспечением и представляют собой ИИС. ИИС может быть автоматической, когда все операции измерения, сбора и обработки информации выполняются без участия человека, или автоматизированной, когда часть операции в процессе измерений выполняется человеком. ИИС для вертолетов обычно выполняются автоматизированными с большим или меньшим коэффициентом автоматизации.

Самолет, вертолет, силовая установка, системы бортового оборудования и т.п. (рис. 1), называемые объектом летных испытаний, находятся в среде, оказывающей на объект внешнее воздействие. В обобщенном виде цель летных испытаний формулируется как оценка оператора объекта [L] при нормальном его функционировании, или/и установление причин и доработка объекта при нарушениях его функционирования. Под оператором [L] понимается комплекс характеристик, описывающих объект. Оценка оператора [L] в каждом летном эксперименте находится на основании измерений физических величин.

Рис. 1. Модель процесса летных испытаний

В зависимости от метода определения характеристик объекта устанавливается перечень измеряемых в летном эксперименте физических величин, выбираются способ и средства измерения. Перечень измеряемых физических величин и размещение датчиков (или приемников) составляют поле измерений.

Датчики преобразуют физические величины в электрические сигналы. Эти сигналы с помощью средств сбора информации, в свою очередь, преобразуются в многомерный сигнал, регистрируемый после операции переработки в процессе измерений или непосредственно поступающий на вход подсистемы обработки. На выходе последней получаются оценки измеряемых физических величин.

На основании результатов обработки и анализа измерений оценивается правильность функционирования объекта и его оператор. Операции эти взаимосвязаны. Если в результате летного эксперимента обнаружено нарушение функционирования, то проводится дополнительный анализ с целью локализации дефектов и установления их причин, после чего выполняются соответствующие доработки объекта и вносятся, при необходимости, изменения в программу летных испытаний. Полученная оценка оператора объекта при его нормальном функционировании является окончательным результатом эксперимента.

Таким образом, управление процессом летных испытаний имеет вид замкнутой системы, в которой ИИС представляет собой информационный канал. Управление летным экспериментом – многоуровневое. Выше описано управление программой, осуществляемое на основании результата, получаемого в каждом эксперименте. Также может выполняться управление отдельными режимами эксперимента.

Непрерывное управление летным экспериментом в темпе его проведения осуществляется при условии, когда все операции обработки измерений и анализа результатов выполняются в реальном масштабе времени проведения измерений (эксперимента).

Сказанное позволяет сделать вывод о том, что ИИС для летных испытаний подчинена объекту, для обслуживания которого она предназначена, а, следовательно, количество информации, ею получаемое, не превосходит количества информации, которое содержит объект.

,

где – количество информации, получаемое измерительно–информационной системой Y, об объекте испытаний Х,

– количество информации, содержащееся в объекте X,

– потеря информации за счет неполноты связи измерительной системы с объектом, конечности процесса измерения и погрешностей ИИС.

Таким образом, количество информации, получаемое в результате измерений, представляет собой разность количества информации о состоянии объекта до измерения и количества информации после выполнения измерений. В таком понимании измерение представляется как некоторая процедура, с помощью которой уменьшается интервал неопределенности относительно объекта измерений. Это означает, что при планировании и проведении измерений необходимо широко привлекать априорные сведения об объекте испытаний – летательном аппарате, силовой установке и т.п., формализуемые в виде моделей.

В самом общем виде ИИС для летных испытаний представляет собой вероятностную систему, что обусловлено вероятностной структурой летательного аппарата и его систем, случайным характером внешних воздействий среды на ЛА и ИИС, конечностью процесса измерений, ограниченной чувствительностью ИИС и ее элементов, приближенностью вычислительных процессов обработки, а также неадекватностью модели летательному аппарату.