Колебания, вызванные пилотом - Pilot-induced oscillation
Колебания , вызванные пилотом , согласно определению MIL-HDBK-1797A, представляют собой устойчивые или неконтролируемые колебания, возникающие в результате усилий пилота по управлению самолетом . Они возникают , когда пилот из самолета непреднамеренно командует часто возрастающую серию поправок в противоположных направлениях, каждая попытка охватить реакцию самолета на предыдущий ввод с по коррекции в направлении , противоположном. Может показаться, что летательный аппарат в таких условиях переключается между восходящим и нисходящим направлениями. По сути, это связь частоты входных сигналов пилота и собственной частоты самолета. Во время летных испытаний колебания, вызванные пилотом, являются одним из анализируемых факторов управляемости , при этом самолет оценивается по установленной шкале (диаграмма справа). Чтобы избежать любых предположений о том, что колебания обязательно являются ошибкой пилота, были предложены новые термины для замены колебаний, вызванных пилотом . Они включают в себя самолете-пилот - сигнал связь , пилот-в-петле колебания и пилот-помощи (или дополненные) колебания .
С точки зрения управления, колебания являются результатом уменьшения запаса по фазе, вызванного запаздыванием реакции пилота. В некоторых случаях проблема была смягчена путем добавления к приборам параметра задержки - например, чтобы индикатор скорости набора высоты не только отражал текущую скорость набора высоты, но также был чувствителен к скорости изменения скорости набора высоты.
Физика полета делает такие колебания более вероятными для пилотов, чем для водителей автомобилей. Попытка заставить самолет набрать высоту, например, с помощью подъемника высоты , также приведет к снижению воздушной скорости .
Еще один фактор - это скорость отклика летных приборов по сравнению со скоростью отклика самого самолета. Увеличение мощности не приведет к немедленному увеличению скорости полета. Увеличение скорости набора высоты не сразу отображается на индикаторе вертикальной скорости .
Например, пилот, стремящийся к снижению со скоростью 500 футов в минуту, может обнаружить, что он снижается быстрее, чем предполагалось. Они начинают поднимать лифт до тех пор, пока индикатор вертикальной скорости не покажет 500 футов в минуту. Однако из-за того, что индикатор вертикальной скорости отстает от фактической вертикальной скорости, самолет фактически снижается со скоростью менее 500 футов в минуту. Затем пилот начинает использовать лифт вниз до тех пор, пока индикатор вертикальной скорости не покажет 500 футов в минуту, начиная цикл заново. Таким образом, стабилизация вертикальной скорости может быть затруднена из-за постоянно изменяющейся воздушной скорости.
Колебания, вызванные пилотом, могут быть по вине самолета, пилота или обоих. Это общая проблема для неопытных пилотов, и особенно студентов пилотов , хотя это также является проблемой для ведущих тестовых исследований пилотов на НАСА лифтинг тела программы. Проблема становится наиболее острой, когда крыло и хвостовая часть расположены близко друг к другу в так называемых «короткосцепных» самолетах.
Наиболее опасные колебания, вызванные пилотом, могут возникать при посадке . Слишком высокий подъем руля высоты во время вспышки может привести к тому, что самолет станет опасно медленным и может заглохнуть . Естественная реакция на это - надавить носом сильнее, чем подняли, но тогда пилот начинает смотреть в землю. Еще большее количество подъемов на лифте запускает цикл снова.
В то время как колебания, вызванные пилотом, часто начинаются с довольно низких амплитуд , которые можно адекватно рассматривать с помощью линейной теории малых возмущений , несколько PIO будут постепенно увеличиваться в амплитуде.
20 января 1974 года YF-16 проходил испытание на высокоскоростном рулении, когда PIO заставил самолет повернуть налево от взлетно-посадочной полосы. Летчик-испытатель решил взлететь и благополучно приземлился через 6 минут [ 4 ]. После этого непреднамеренного первого полета группа разработчиков F-16 уменьшила усиление по крену компьютера Fly By Wire, чтобы исключить подобные PIO во время взлета или посадки.
В феврале 1989 года прототип JAS 39 Gripen разбился при посадке в Линчёпинге, Швеция. Было установлено, что причиной были колебания, вызванные пилотом в результате сверхчувствительной, но все же медленной системы управления полетом. Впоследствии система управления полетом была переработана.
Колебания, вызванные пилотом, были обвинены в крушении в 1992 году прототипа F-22 Raptor , приземлившегося на базе ВВС Эдвардс в Калифорнии. Эта авария была связана с ограничением скорости привода, из-за чего пилот Том Моргенфельд чрезмерно компенсировал колебания шага.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ ОТДЕЛЕНИЕ СТАНДАРТА ИНТЕРФЕЙСА ЗАЩИТЫ, Летные качества пилотируемых самолетов, Вашингтон, округ Колумбия
- ^ Витте, Джоэл Б., Исследование, связанное с рейтингом склонности к продольным колебаниям, вызванным пилотом, с описанием функциональных прогнозов для приводов с ограничением скорости https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA424366.pdf
- ^ МакРуер, Дуэйн Т. "Колебания, вызванные пилотом и динамическое поведение человека". НАСА . Центр космических полетов Драйдена. ЛВП : 2060/19960020960 .
- Рид, Листер, Йегер, Бескрылый полет: история подъемного тела , стр. xvii, 2002, Университетское издательство Кентукки, ISBN 0-8131-9026-6