Cum Funcționează Pilonul Automat

{h1}

Pilotul automat este un sistem sofisticat care poate îndeplini aceleași atribuții pe care un pilot le poate avea. Aflați mai multe despre pilotul auto și aflați cum controlează un avion un pilot automat.

În 1931, aviatorul american Wiley Post a zburat cu un singur motor Lockheed Vega - „Winnie Mae” - în întreaga lume într-un record timp de opt zile, 15 ore și 51 de minute. Post a avut un navigator pe numele de Harold Gatty pentru a-l ajuta să rămână în alertă și să combată oboseala pe acel zbor istoric. Însă, când Post a devenit prima persoană care a zburat solo în jurul lumii în 1933, a trebuit să facă totul fără o pereche în plus. Secretul succesului său, sau cel puțin unul dintre secretele sale, a fost un simplu pilot automat asta a condus avionul în timp ce se odihnea.

Galerie de imagini cu avionul

Astăzi, autopilotele sunt sisteme sofisticate care îndeplinesc aceleași atribuții ca și un pilot foarte pregătit. De fapt, pentru unele rutine și proceduri de zbor, pilotele automate sunt chiar mai bune decât o pereche de mâini umane. Ele nu fac doar zborurile mai netede, ci le fac mai sigure și mai eficiente.

În acest articol, vom analiza modul în care funcționează pilotul automat examinând componentele lor principale, modul în care lucrează împreună - și ce se întâmplă dacă nu reușesc.

Galerie video: Avioane

Acest segment NASA Destination Tomorrow explică modul în care Wright Brothers a reușit cu succes zborul controlat.

Având în vedere că traficul de pasageri se va tripla aproape în următorii 20 de ani, Airbus A380 va fi cea mai mare aeronavă de pasageri de pe piață. Vedeți cum funcționează avioanele în acest videoclip de pe MediaLink.

Japan Airlines a fost una dintre primele companii care a primit motoarele de avioane record ale GE, care schimbă modul în care zburăm cu toții cerurile prietenoase. Vedeți cum funcționează motoarele de avion din acest videoclip de la GE.

Autopilote și avionice

Cum funcționează pilonul automat: pilonul

Piloții automati, sau pilotele automate, sunt dispozitive pentru controlul navelor spațiale, aeronavelor, navelor nautice, rachetelor și vehiculelor fără intervenție umană constantă. Cei mai mulți oameni asociază automobilele cu aeronave, așa că vom sublinia acest articol. Aceleași principii se aplică însă și în cazul pilotelor care controlează orice fel de navă.

În lumea aeronavelor, pilotul automat este descris mai precis ca fiind sistem automat de control al zborului (AFC-irilor). Un AFCS face parte dintr-o aeronavă avionică - sistemele, echipamentele și dispozitivele electronice utilizate pentru controlul sistemelor cheie ale avionului și zborului acestuia. Pe lângă sistemele de control al zborului, avionica include electronice pentru comunicații, navigație, evitarea coliziunilor și intemperii. Utilizarea inițială a unui AFCS a fost să ofere un ajutor pilot în timpul etapelor obositoare de zbor, cum ar fi croaziera la mare altitudine. Piloturile automate avansate pot face mult mai multe, efectuând chiar și manevre foarte precise, cum ar fi aterizarea unei aeronave în condiții de vizibilitate zero.

Deși există o mare diversitate în sistemele cu pilote, cele mai multe pot fi clasificate în funcție de numărul de piese sau suprafețe pe care le controlează. Pentru a înțelege această discuție, aceasta ajută la cunoașterea celor trei suprafețe de control de bază care afectează atitudinea unui avion. Primii sunt lifturi, care sunt dispozitive pe coada unui avion care controlează pasul (balansarea unei aeronave în jurul unei axe orizontale perpendicular pe direcția de mișcare). cârmă este de asemenea localizat pe coada unui avion. Când cârma este înclinată spre tribord (dreapta), aeronavele se strâng - răsucite pe o axă verticală - în această direcție. Când cârma este înclinată spre port (stânga), ambarcațiunea se urcă în direcția opusă. In cele din urma, eleroane pe marginea din spate a fiecărei aripi rotiți avionul dintr-o parte în alta.

Piloturile automate pot controla oricare sau toate aceste suprafețe. A pilot automat cu o singură axă gestionează doar un set de controale, de regulă aileroni. Acest tip simplu de pilot automat este cunoscut sub numele de "nivelator de aripi" deoarece, controlând ruloul, menține aripile aeronavei pe o chilă uniformă. A pilot automat cu două axe administrează ascensoarele și avioanele. În cele din urmă, a pilot automat cu trei axe gestionează toate cele trei sisteme de control de bază: avioane, ascensoare și cârme.

Care sunt părțile de bază ale unui pilot automat care îi permit să exercite controlul asupra acestor suprafețe? Vom explora răspunsul la această întrebare în secțiunea următoare.

Piese cu pilot automat

Cum funcționează pilonul automat: pilot

Inima unui sistem modern de control automat al zborului este un computer cu mai multe procesoare de mare viteză. Pentru a aduna informațiile necesare pentru controlul avionului, procesoarele comunică cu senzorii localizați pe suprafețele majore de control. De asemenea, pot colecta date de la alte sisteme și echipamente de avion, inclusiv giroscopuri, accelerometre, altimetri, busole și indicatori de viteză.

Procesoarele din AFCS iau apoi datele de intrare și, folosind calcule complexe, le compară cu un set de moduri de control. Un mod de control este o setare introdusă de pilot care definește un detaliu specific al zborului. De exemplu, există un mod de control care definește modul în care se va menține altitudinea unei aeronave. Există, de asemenea, moduri de control care mențin viteza de viteză, titlul și calea de zbor.

Aceste calcule determină dacă planul respectă comenzile setate în modurile de control. Procesoarele trimit apoi semnale la diverse servomecanism unități. Un servomecanism, sau servo pentru scurt, este un dispozitiv care oferă control mecanic la distanță. Există un serviciu pentru fiecare suprafață de control inclusă în sistemul de pilot automat. Servosele iau instrucțiunile computerului și folosesc motoare sau hidraulice pentru a muta suprafețele de control ale ambarcațiunii, asigurându-vă că avionul își menține cursul și atitudinea adecvată.

Ilustrația de mai sus arată cum sunt legate elementele de bază ale unui sistem cu pilot automat. Pentru simplitate, este prezentată o singură suprafață de control - cârma - deși fiecare suprafață de control ar avea un aranjament similar. Observați că schema de bază a unui pilot automat arată ca o buclă, cu senzori care trimit date către computerul pilot automat, care procesează informațiile și transmite semnale către servo, care mișcă suprafața de control, care schimbă atitudinea planului, ceea ce creează o set de date noi în senzori, care pornește din nou întregul proces. Acest tip de buclă de feedback este esențial pentru funcționarea sistemelor cu pilot automat. Este atât de important încât vom examina cum funcționează buclele de feedback în secțiunea următoare.

Invenția automobilului

Celebrul inventator și inginer Elmer Sperry a patentat giroscopul în 1908, dar a fost fiul său, Lawrence Burst Sperry, care a testat pentru prima dată un astfel de dispozitiv într-o aeronavă. Pilotul automat al tânărului Sperry a folosit patru giroscoape pentru a stabiliza avionul și a dus la numeroase zboruri, inclusiv primul zbor de noapte din istoria aviației. În 1932, Sperry Gyroscope Company a dezvoltat pilotul automat pe care Wiley Post îl va folosi în primul său zbor solo în întreaga lume.

Sisteme de control automat

Cum funcționează pilonul automat: automat

Un pilot automat este un exemplu de sistem de control. Sistemele de control aplică o acțiune bazată pe o măsurare și au aproape întotdeauna un impact asupra valorii pe care o măsoară. Un exemplu clasic de sistem de control este bucla de feedback negativ care controlează termostatul din casa ta. O astfel de buclă funcționează astfel:

  1. E vară, iar un proprietar de locuințe își stabilește termostatul la temperatura dorită a camerei - să zicem 78° F.
  2. Termostatul măsoară temperatura aerului și o compară cu valoarea prestabilită.
  3. În timp, aerul cald din afara casei va ridica temperatura din interiorul casei. Când temperatura din interior depășește 78° F, termostatul trimite un semnal unității de climatizare.
  4. Unitatea de aer condiționat face clic și răcește camera.
  5. Când temperatura din cameră revine la 78° F, este trimis un alt semnal către aparatul de aer condiționat, care se oprește.

Se numește o buclă de feedback negativ, deoarece rezultatul unei anumite acțiuni (unitatea de aer condiționat care face clic pe) inhibă performanțele ulterioare ale acelei acțiuni. Toate buclele de feedback negative necesită un receptor, A centrul de Control si un efectoare. În exemplul de mai sus, receptorul este termometrul care măsoară temperatura aerului. Centrul de control este procesorul din interiorul termostatului. Iar efectorul este unitatea de aer condiționat.

Sistemele automate de control al zborului funcționează la fel. Să luăm în considerare exemplul unui pilot care a activat un pilot automat cu o singură axă - așa-numitul nivelator de aripi pe care l-am menționat anterior.

  1. Pilotul stabilește un mod de control pentru a menține aripile într-o poziție de nivel.
  2. Cu toate acestea, chiar și în cel mai neted aer, o aripă se va scufunda în cele din urmă.
  3. Giroscoape (sau alți senzori de poziție) de pe aripa detectează această deviere și trimit un semnal computerului cu pilot automat.
  4. Computerul cu pilot automat prelucrează datele de intrare și stabilește că aripile nu mai sunt la nivel.
  5. Computerul cu pilot automat trimite un semnal servos-urilor care controlează avioanele aeronavei. Semnalul este o comandă foarte specifică care îi spune servo-ului să facă o reglare precisă.
  6. Fiecare servomotor are un mic motor electric echipat cu un ambreiaj care, printr-un cablu de punte, prinde cablul aileron. Când cablul se mișcă, suprafețele de control se mișcă în consecință.
  7. Pe măsură ce aileronii sunt reglați pe baza datelor de intrare, aripile se deplasează înapoi spre nivel.
  8. Computerul cu pilot automat elimină comanda atunci când senzorul de poziție de pe aripa detectează că aripile sunt din nou la nivel.
  9. Servosele încetează să mai aplice presiunea pe cablurile aileron.

Această buclă, prezentată mai sus în diagrama blocului, funcționează continuu, de multe ori pe secundă, mult mai rapid și fără probleme decât ar putea un pilot uman. Automobile cu două și trei axe respectă aceleași principii, folosind mai multe procesoare care controlează mai multe suprafețe. Unele avioane au chiar calculatoare de autotrust pentru a controla tracțiunea motorului. Sistemele de pilotare automată și autotrust pot colabora pentru a efectua manevre foarte complexe.

Eșecul automatului

Piloturile automate pot controla un avion mult mai lin decât pot piloții umani.

Autopilotele pot controla un avion mult mai lin decât piloții umani pot.-

Piloturile automate pot și nu reușesc. O problemă comună este un fel de avarie servo, fie din cauza unui motor defect sau a unei conexiuni proaste. De asemenea, un senzor de poziție poate eșua, ceea ce duce la o pierdere a datelor de intrare pe computerul cu pilot automat. Din fericire, automobilele pentru aeronavele echipate sunt proiectate ca o siguranță în caz de siguranță - adică nicio defecțiune a pilotului automat nu poate împiedica utilizarea efectivă a suprasolicitării manuale. Pentru a înlocui pilotul automat, un membru al echipajului trebuie doar să deconecteze sistemul, fie prin întoarcerea unui întrerupător de alimentare, fie, dacă nu funcționează, prin tragerea întrerupătorului automat.

Unele accidente de avion au fost învinovățite în situațiile în care piloții nu au reușit să deconecteze sistemul de control automat al zborului. Piloții sfârșesc luptând cu setările pe care le administrează pilotul automat, neputând da seama de ce avionul nu va face ceea ce îi cere. Acesta este motivul pentru care programele de instruire a zborurilor stresează practicarea doar pentru un astfel de scenariu. Piloții trebuie să știe să folosească fiecare caracteristică a unui AFCS, dar trebuie să știe cum să-l oprească și să zboare fără el. De asemenea, trebuie să respecte un program riguros de întreținere pentru a vă asigura că toți senzorii și serverele sunt în stare de funcționare bună. Orice ajustări sau corecții ale sistemelor cheie pot necesita ca reglajul automat să fie modificat. De exemplu, o modificare adusă instrumentelor gyro va necesita realinierea setărilor în computerul pilotului automat.

The John F. Kennedy Jr. Crash

S-au făcut multe speculații despre ce a provocat accidentul avionului care l-a ucis pe John F. Kennedy Jr., împreună cu soția sa, Carolyn Bessette Kennedy, și sora ei, Lauren Bessette, la 16 iulie 1999. Deși Consiliul Național pentru Siguranța Transporturilor (NTSB) ) au determinat cauza probabilă a accidentului ca eroare de pilot din cauza dezorientării spațiale, unii insistă că o defecțiune mecanică - poate chiar o defecțiune legată de pilonul automat - a contribuit la epava.-

Avionul, un Piper PA-32R-301, Saratoga II, N9253N, a fost echipat cu un sistem automat de control al zborului seria Bendix / King 150, un pilot automat cu două axe care controla pasul și rularea. Ancheta efectuată de NTSB a relevat faptul că pilotul automat a funcționat defectuos o dată sau de două ori înainte de accident, transformând avionul către o nouă poziție. Problema impunea ca autopilotul să fie decuplat și apoi reamenajat.

În timp ce o astfel de problemă cu pilotul automat ar fi putut contribui la evenimentele care duc la epave, pare puțin probabil. De fapt, unele rapoarte indică faptul că pilotul automat a fost deja decuplat înainte ca avionul să întâmpine probleme.

Sisteme moderne de autopilot

Cele mai noi pilote automate pot executa un întreg plan de zbor.

Cele mai noi pilote automate pot executa un întreg plan de zbor.

Multe pilote moderne pot primi date de la un Sistem de poziționare globală (GPS) receptor instalat pe aeronavă. Un receptor GPS poate determina poziția unui avion în spațiu calculând distanța sa de la trei sau mai mulți sateliți din rețeaua GPS. Înarmat cu astfel de informații de poziționare, un pilot automat poate face mai mult decât să mențină un avion drept și la nivel - poate executa un plan de zbor.

Majoritatea avioanelor comerciale au avut astfel de capacități de ceva vreme, dar chiar și avioanele mai mici încorporează sisteme sofisticate de pilot automat. Noile Cessna 182s și 206 ies din fabrică cu cabina integrată Garmin G1000, care include un pilot digital digital combinat cu un director de zbor. Garmin G1000 oferă în esență toate capacitățile și modurile unui sistem avionic, aducând controlul automat al zborului către o nouă generație de avioane generale.

Wiley Post ar fi putut visa doar la o astfel de tehnologie din 1933.

Pentru mai multe informații despre pilote automate, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Cruise Control - Pilot automat pentru mașina dvs.

Piloturile automate nu se găsesc doar în avioane. Navele le au și ele, deși sunt deseori cunoscute cu nume diferite. Unii căpitani se referă la pilotul auto al navei lor ca "Metal Mike", un nume jucăuș care a apărut la scurt timp după ce Elmer Sperry a inventat giroscopul.

Alții se referă la dispozitiv ca la „autohelmsman”, deoarece își asumă rolul de timonier, conducând nava eficient fără nicio intervenție umană. Chiar și mașina dvs., dacă este un model ulterior, are un sistem cu pilot automat. Se numește cruise control și este un alt exemplu clasic de sistem de control. Controlul de viteză reglează automat viteza mașinii dvs. folosind o buclă de feedback care implică un senzor de viteză și un accelerator al mașinii.

Cum Funcționează Pilonul Automat





Cercetare


Selecția Naturală A Lui Darwin Încă În Lucru La Oameni
Selecția Naturală A Lui Darwin Încă În Lucru La Oameni

Bouncing Back: De Ce Unii Oameni Trec Rapid Peste Spații
Bouncing Back: De Ce Unii Oameni Trec Rapid Peste Spații

Science News


Gingivită Și Parodontită: Simptome Și Tratament Al Bolilor Gingivale
Gingivită Și Parodontită: Simptome Și Tratament Al Bolilor Gingivale

În Fotografii: Strămoșul Uman Nou Posibil Descoperit În Peștera Spaniolă
În Fotografii: Strămoșul Uman Nou Posibil Descoperit În Peștera Spaniolă

Îți Amintești Cu Adevărat De Unde Ai Fost Pe 9/11?
Îți Amintești Cu Adevărat De Unde Ai Fost Pe 9/11?

Cald Sau Rece? Dinozaurii Aveau Sânge „La Mijloc”
Cald Sau Rece? Dinozaurii Aveau Sânge „La Mijloc”

Cum Supraviețuiesc Șerpii Luni Fără Mâncare
Cum Supraviețuiesc Șerpii Luni Fără Mâncare


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2024 RO.WordsSideKick.com