Министерство образования и науки РФ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра электронных средств автоматизации и управления (ЭСАУ)
РЕФЕРАТ
Авионика
Подготовил студент гр. 532
_______Маковей Н.В.
«___» ________ 2014 г.
Проверил доцент кафедры ЭСАУ
_______ Шаропин Ю.Б.
«___» _________ 2014 г.
Томск 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 ВВЕДЕНИЕ 2
Системы, обеспечивающие управление системами вооружения 5
1 ВВЕДЕНИЕ
Все современные самолёты, от простейших до легкомоторных машин до истребителей и бомбардировщиков, оснащены авионикой, или, как принято называть в России, бортовым радиоэлектронным оборудованием (БРЭО), призванным облегчить работу экипажа.
Термин “Авионика” относительно новый – пионеры авиации управляли своими аэропланами исключительно с помощью механических устройств. Однако дальнейшее развитие авиатехники стало невозможным без внедрения электроники – особенно бурное развитие этот процесс получил в 1960-ых годах, а в конце XX века произошла настоящая революция, связанная с появлением электродистанционных систем управления (ЭДСУ).
2. Общая информация
Авионика (от авиация и электроника, оно же БЭО - бортовое электронное оборудование) — совокупность всех электронных систем, разработанных для использования в авиации в качестве бортовой электроники. На базовом уровне это системы коммуникации, навигации, отображения и управления различными устройствами — от сложных (например, радара) до простейших (например, поискового прожектора полицейского вертолёта). В отечественной системе гражданского воздушного флота принято деление на специалистов АиРЭО (Авиационное и радиоэлектронное оборудование, "обезьянки") и на специалистов по самолёту и двигателю (СиД, "слоны").
В Военно-воздушных силах РФ исторически сложилось чёткое деление бортового оборудования летательных аппаратов (ЛА) на радиоэлектронное оборудование (РЭО, для своей работы оно излучает и/или принимает радиоволны) и авиационное_оборудование (АО). Большинство систем АО тоже содержат в своём составе электронные компоненты и узлы, но во время своей работы не используют радиоволны. На борту военных летательных аппаратов также присутствуют системы авиационного вооружения (АВ), которые в абсолютном большинстве содержат электронные узлы, но являются отдельным видом оборудования.
В отечественной авиационной отрасли термин «авионика» официально не применяется, потому что у нас всегда использовали более точные термины «авиационное оборудование» (АО) и «радиоэлектронное оборудование» (РЭО).
Термин «авионика» появился на Западе в начале 1970. К этому моменту электронная техника достигла такого уровня развития, когда стало возможно применять электронные устройства в бортовых авиационных системах, и за счет этого существенно улучшать качественные показатели применения авиации. В том числе, в этот период времени появились первые бортовые электронные вычислители (компьютеры), а также принципиально новые автоматизированные и автоматические системы управления и контроля.
Системы, обеспечивающие управление самолетом
Системы связи
Системы навигации
Системы индикации
Системы управления полетом (FCS)
Системы предупреждения столкновений
Системы метеонаблюдения
Системы управления самолетом
Системы регистрации параметров полета
Системы, обеспечивающие управление системами вооружения
Радары
Сонары
Электронно-оптические системы
Системы обнаружения целей
Системы управления вооружением
По сути из всего вышеперечисленного получается авионика – это всё, что связано с обеспечением экипажа информацией о происходящем в мире (получают от сенсоров) + связь с другими самолётами и ракетами.
Первоначально основным заказчиком и потребителем авиационной электроники были военные . Боевые самолёы превратились в летающие платформы для датчиков и элекронных комплексов. Сейчас стоимость систем авионики составляет большую часть общей стоимости ЛА.
3 Военная авионика
Первые попытки внедрения электроники на летательные аппараты предпринимались задолго до 1960-х годов. Например, в 1928 году в США пассажирский самолет впервые выполнил заход и посадку с использованием инструментальной системы посадки, основанной на использовании приводного радиомаяка и направленной антенны. В 1930 году немецкие инженеры разработали радионавигационную систему (РНС) на основе двух радиомаяков, зоны действия которых перекрывались. Она обеспечивала довольно точное самолетовождение ночью и в плохую погоду. На самолете монтировался приемник с динамиком, который в случае выхода летчика из «равносигнальной зоны» (зона, где сигналы радиомаяков гасили друг друга) выдавал акустический сигнал.
Серийно первые РНС выпускала фирма «Lorenz», они послужили прообразом для послевоенных радиосистем ближней навигации, известных на Западе как VOR (гражданский вариант) или TACAN (для военных), а в нашей стране известных как РСБН.
Вторая мировая война стимулировала развитие авионики. На самолетах появились первые РЛС, а в Германии успешно продолжались работы по РНС — созданы и использованы на практике системы, обеспечивающие бомбометание по цели вне ее видимости, по радиосигналам. Обе воюющие стороны также вели активные работы по созданию систем радиоэлектронного противодействия (борьбы).
Вне всяких сомнений, одними из самых сложных электронных устройств того периода стали построенные на основе гироскопов системы управления немецких ракет «Фау-1» и «Фау-2». Появились и первые системы «свой—чужой». В итоге к 1945 году на бомбардировщике В-29 имелось порядка 2000 электронных
устройств, хотя буквально через несколько лет на В-52 электронных «гаджетов» было уже более 50 тысяч.
Создание новых баллистических ракет и полет человека в космос дали новый толчок развитию электроники. Миниатюризация электронных устройств позволила СССР вывести на орбиту пилотируемый космический корабль, а США — осуществить высадку человека на Луну.
Естественно, что преимущества электроники использовались, в первую очередь, в военных целях, и нигде в мире военные не придавали электронике столь большого значения, как в США. Вплоть до 1980-х годов расходы Пентагона в области электроники почти не ограничивались, что позволило США в этой сфере обогнать СССР на многие годы. К примеру, линия (интерфейс) передачи данных был разработан в 1960-е годы для облегчения наведения самолетов-перехватчиков, но в полной мере ее возможности удалось раскрыть только в середине 1980-х годов в американской единой системе обмена тактической информацией (JTIDS), полноценных аналогов которой в России нет до сих пор. Система JTIDS позволяет самолетам обмениваться информацией в режиме реального времени между собой и с другими боевыми единицами, вплоть до командира отдельного наземного подразделения (в определенной мере это «военный интернет»). В кабине самолета информация отображается на дисплее с движущейся цифровой картой местности. Внедрение в войска спутниковой навигационной системы (СНС) существенно повысило точность определения своего местоположения и координат различных объектов и целей, а создание построенных на основе гироскопов инерциальных навигационных систем (ИНС)
позволило резко повысить точность самолетовождения в автономном режиме, без коррекции по СНС и иным радиотехническим средствам.
Большую часть стоимости истребителей 5-го поколения, таких как американские F-22 Raptor и F-35 Lightning II или российский Т-50, составляет стоимости электроники. На современных самолетах информация от множества датчиков и систем выводится на нашлемные дисплеи летчиков, удалось реализовать и концепцию «глаза вне кабины». Летчик с помощью цифровых устройств мо¬жет наблюдать все пространство вокруг самолета — информация синтезируется на основе данных от электронно-оптических датчиков, РЛС и систем бортового комплекса обороны.
4 Гражданское применение
Со временем электроника нашла широкое применение и в гражданской авиации, причем зачастую военные разработки затем активно внедрялись на гражданских самолетах. Так, например, на Западе ЭДСУ впервые была установлена на истребителях F-16 и F/A-18, но затем быстро появилась и на гражданских авиалайнерах — первенцем стал Airbus А320. Хотя первым в мире самолетом с ЭДСУ является опытный ракетоносец Т-4, спроектированный в ОКБ Сухого. Для военных вертолетов были разработаны системы автостабилизации — сегодня они устанавливаются практически на все вертолеты вне зависимости от назначения.
В гражданской авиации большое внимание уделялось автоматизации процессов управления полетом. Первая в мире полностью автоматическая система посадки была опробована в марте 1964 года на самолете BE A Trident, но сегодня подобные системы являются штатными и даже позволяют выполнять в автоматическом режиме руление по аэродрому. Другой важнейшей инновацией стала система предупреждения об опасном сближении самолетов в воздухе (TCAS), она не только предупреждает пилотов об опасной близости другого самолета, но и выдает рекомендации для снижения вероятности столкно¬вения. Внедрение на самолеты оборудования СНС и прогресс традиционных средств навигации значительно повысили точность самолетовождения и безопасность полетов. Разработана процедура PBN (performance-based navigation), позволяющая выполнять не только безопасный полет и экономить топливо, но и совершать безопасную посадку без использования радиотехнических систем посадки даже на аэродромы, расположенные в горах.
Электроника во многом определила развитие интерфейса «человек — машина». Первые индикаторы на основе электронно-лучевых трубок появились сначала на военных, а затем и на гражданских самолетах. Впоследствии им на смену пришли многофункциональные жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ). Первым авиалайнером, на котором реализовали концепцию «стеклянной кабины», стал Boeing 767. Его приборное оборудование в 1981 году выполнили по аналогии с самолетами F/A-18 и F-15. В настоящее время приборное оборудование на основе многофункциональных ЖКИ ставится даже на легкомоторные самолеты авиации общего назначения. |
