Профессиональное.

ru_radio_electr — 17.04.2010 Сегодня впервые в жизни увидел взорвавшийся электролитической конденсатор. Не знаю почему, но я их почти нигде не видел, кроме как бытовой технике. Наверно, потому что самые дешевые. Очень хочется верить, что такие не ставят в самолетах.


Ну а раз речь зашла о самолетах, то очень интересная статья, как строят редандные системы. А за одно, что Boing 777 управляется процессором 486!


Бытует мнение, что старые самолеты надежней современных, поскольку содержат меньшее количество электроники. На примере самолета А-320 я постараюсь объяснить, как обеспечивается надежность и безопасность современных «компьютерных» самолетов.

Что такое «Fly-by-wire»?

На заре авиации управление самолетом осуществлялось механически — с помощью тросов и тяг, соединяющих органы управления (штурвал и педали) с элеронами и рулями направляния и высоты.
По мере роста размеров и скоростей самолетов, росли и физические усилия, затрачиваемые пилотом на управление. В помощь человеку пришли бустерные механизмы (гидроусилители). Хотя они и облегчали работу пилота, управление ими по-прежнему осуществлялось тросами и тягами. Надежность таких систем управления обеспечивалась дублированием тяг, тросов и исполнительных механизмов.
Обе схемы управления – механическая и бустерная — применяются и поныне, как в легкомоторной авиации, так и на больших самолетах, в т.ч. на SR-71 и на Ан-225 «Мрия».

В середине 50-х для военных самолетов были разработаны новые, т.н. статически неустойчивые аэродинамические компоновки, дающие значительный прирост в маневренности, но не позволяющие совершать полет без постоянной коррекции. Требовалось парировать возникающие возмущения быстрее, чем они развивались. Из-за низкой скорости реакции человек оказался не в состоянии решить эту задачу и для управления статически неустойчивыми самолетами была разработана электродистанционная система управления (ЭДСУ или Fly-by-wire, FBW). На основе данных, поступающих с датчиков и органов управления, ЭДСУ формировала сигналы для сервоприводов аэродинамических поверхностей (элеронов и рулей). То есть, человек управлял ЭДСУ, а ЭДСУ управляла самолетом.

Первые ЭДСУ были аналоговыми, позже появились цифровые. Сейчас ЭДСУ применяются практически на всех боевых самолетах и активно внедряются в гражданской авиации. Но в гражданской авиации они служат уже не для целей свехманевренности :)

Рассмотрим реализацию концепции Fly-by-Wire на примере самолета А-320.


Если вы заглянете в кабину А320, то вместо штурвалов обнаружите джойстики (в терминологии Airbus- сайдстики) на боковых консолях. Каждый сайдстик оборудован тензометрическими датчиками, данные с которых обрабатываются компьютерами и учетом текущей ситуации передаются на исполнительные механизмы.

Самолет А320 имеет 7 компьютеров управления полетом — 2 компьютера ELAC (Elevator Aileron Computer), 3 компьютера SEC (Spoilers Elevator Computer) и 2 компьютера FAC (Flight Augmentation Computer).

предчувствуя вопросы о «железе» — компьютеры ELAC работают на процессоре Motorola 68000, SEC — INTEL 80186. :)

Каждый из этих компьютеров имеет 2 модуля – Control Unit и Monitoring Unit. Фактически, это 2 независимых устройства, получающие и обрабатывающие одинаковые данные. Но если Monitoring Unit обнаруживает несовпадение результатов собственных вычислений с результатами вычислений Control Unit, то этот компьютер считается неисправным и его функции берет на себя его «напарник». Для исключения возможных ошибок, программное обеспечение Control Unit и Monitoring Unit разрабатывалось разыми группами программистов на разных языках.*

Даже в случае полного отказа пары, другие пары смогут выполнять её функции. Так например, за триммер стабилизатора отвечает компьютер ELAC2. В случае его отказа, функции ELAC2 сможет взять на себя ELAC1, затем SEC1, затем SEC2. То есть, помимо параллельно работающих одинаковых блоков существует и дублирование функций между разными блоками. Этим обеспечивается многократное резервирование системы управления полетом.

Каждый из компьютеров имеет функцию самодиагностики по следующим параметрам – контроль процессора (watchdog и контрольные суммы), контроль питания, контроль входов и выходов, контроль обратной связи. Диагностика входов обеспечивается сравнением одинаковых сигналов, полученных с разных устройств.

Существует несколько уровней — режимов работы компьютеров управления полетом, которые в терминологии Airbus называются “laws”.

Первый режим — NORMAL LAW. Этот режим является основным и наиболее часто используемым. Самолет будет подчиняться пилоту, но не даст превысить критические значения угла атаки, перегрузки, крена и тангажа, а также будет контролировать скорость, не позволяя перейти ограничения максимальной и минимальной скоростей для текущего режима полета. Данный режим сохраняет работоспособность при отказе любого из 7 компьютеров.

При отказе нескольких компьютеров активизируется второй режим — ALTERNATE LAW. В этом режиме сохраняется защита от критических перегрузок, а так же от потери или превышения скорости.

При множественных отказах компьютеров активизируется третитй режим — DIRECT LAW. В этом режиме сигналы с сайдстика не обрабатываются и поступают напрямую на сервоприводы.

В случае полного отказа всех 7 компьютеров управления полетом, А-320 имеет гидромеханическую систему резервирования по курсу и тангажу.

И в заключение. За всю историю А-320, катастрофа по вине техники была лишь единожды – в 1988 году, после чего все самолеты были доработаны.
На настоящий момент выпущено около 5 тысяч самолетов этого семейства.
_____________________________________________________
*
Инженеры в Боинге еще более суровы.
В каждом из трех компьютеров системы Fly-by-Wire самолета Boeing-777 в целях исключения ошибок используется три процессора разных производителей — Intel 80486, Motorola 68040 и AMD 29050. Все они выполняют одинаковые задачи. ПО написано на ADA. Тем не менее, каждый процессор требует своей обвязки и собственного компилятора, что также повышает надежность системы в целом. При выявлении различий в результатах компьютер отключается. Боинг называет эту схему «triple-triple redundant architecture».

Оставить комментарий

Популярные посты: