Zintegrowane systemy pokładowe

Wykład dotyczy złożonych zintegrowanych systemów pokładowych jak układy nawigacji inercjalnej, systemy zarządzania lotem, systemy antykolizyjne i ostrzegawcze oraz pośrednie systemy sterowania samolotem. Ćwiczenia rachunkowe i projekty poszerzają i utrwalają wiedzę na temat zintegrowanych systemów pokładowych.

Treści kształcenia

- Wprowadzenie do zintegrowanych systemów pokładowych. Systemy ADC, AHRS, ADAHRS, ADM, ADIRU, ADIRS, SAARU

- Systemy nawigacji bezwładnościowej (INS – Inertial Navigation System): zasady budowy kardanowych i bezkardanowych systemów nawigacji, pomiar przyspieszeń liniowych, prędkości kątowych i kątów orientacji; żyroskopy optyczne. Platformy stabilizowane i wirtualne (analityczne). Wahadło Shulera, algorytmy obliczeniowe. Procedury ustawiania początkowego: pozycja, poziomowanie i ustawianie azymutalne. Systemy korekcji, błędy pomiaru. Użytkowanie systemu nawigacji, monitorowanie pracy systemu. Nawigacja TRN. Zintegrowane systemy INS/GNSS/TRN.

- Systemy nawigacji GNSS. Integralnośc danych nawigacyjnych. Zintegrowane systemy INS/GNSS

- Systemy radiolokacyjne. Radary PSR i SRR. Transpondery, mody A, C i S. Możliwości integracji systemów z wykorzystaniem modu S.

- System automatycznego zależnego dozorowania ADS-B (ADS-B – Automatic Dependent Surveillance – Broadcast): zasada działania, właściwości, interpretacja wskazań. Łącza danych i integracja z systemami pokładowymi.

- Systemy ostrzegania o niebezpiecznym zbliżaniu się samolotów w powietrzu (TCAS – Traffic Alert and Collision Avoidance System, ACAS – Airborne Collision Avoidance System): funkcje, schemat działania, rodzaje ostrzeżeń, monitorowanie pracy systemu. Uproszczone wersje systemu (TCAD – Traffic Collision Avoidance Device), interpretacja wskazań. Historia, stan aktualny, zasada działania, możliwość integracji z innymi systemami. Systemy PCAS, T2CAS.

- Systemy ostrzegania o niebezpiecznym zbliżaniu się do ziemi (GPWS – Ground Proximity Warning System, TAWS – Terrain Awareness Warning System): funkcje, schemat działania, rodzaje ostrzeżeń, monitorowanie pracy systemu. Radiowysokościomierz, numeryczne modele terenu, integracja danych nawigacyjnych. Układy klasy TAWS. Omówienie systemów GPWS, EGPWS.

- Systemy syntetycznej wizji. Zastosowania w lotnictwie. Układy wskazań PFD, MFD. System RAAS.

- Systemy wzmocnionej wizji EVS. Integracja EVS i SVS. Układy ESVS. Zasotosowania, zasada działania, perspektywy rozwoju.

- Systemy ostrzegające o przekroczeniach parametrów lotu. Układy pomiarowe kąta natarcia i kąta ślizgu. Technika Flight Envelope Protection. Integracja pokładowych systemów ostrzegania (FWS – Flight Warning System), monitorowanie i rejestracja przekroczeń i sygnałów niesprawności, czynności obsługowe. Obliczanie ciągu: funkcja, elementy składowe, dane wejściowe, sygnały wyjściowe, monitorowanie działania systemu.

- System kierowania lotem (FMS - Flight Management System): schemat, funkcje, dane wejściowe i wyjściowe, współdziałanie z układem automatycznego sterowania.Systemy zabezpieczenia przed przekroczeniem ograniczeń eksploatacyjnych samolotu: funkcje, realizacja techniczna, dane wejściowe i wyjściowe, monitorowanie działania.Wyposażenie ostrzegawcze: ogólne zasady sygnalizacji zagrożeń, klasyfikacja i systemy powiadamiania.Układy ostrzegające o przekroczeniach: wysokości lotu, prędkości maksymalnej, prędkości przeciągnięcia (krytycznego kąta natarcia) – dane wejściowe i wyjściowe, monitorowanie działania. Układ sygnalizacji uskoku wiatru: zasada działania bezpośrednich i predykcyjnych systemów ostrzegania, rodzaje sygnalizacji i ich interpretacja.

- Pasywne detektory burzowe. Pokładowe radary meteorologiczne, integracja z systemami pokładowymi.

- Układy pośredniego sterowania samolotem. Idea, struktura, przykłądowe rozwiązania. Problem oscylacji indukowanych przez pilota. Systemy pośredniego sterowania: prawa sterowania, właściwości pilotażowe, realizacja techniczna, systemy nadzoru, diagnostyki i rekonfiguracji, niezawodność systemu.Tendencje rozwojowe w budowie złożonych (zintegrowanych) systemów pokładowych, automatyzacja pomiarów i przetwarzania danych, zastosowanie sztucznej inteligencji.

- Automatyczne sterowanie ciągiem: funkcja i zastosowanie, schemat blokowy, elementy składowe, rodzaje pracy, wybór automatycznego rodzaju pracy, sygnał oddziaływujący na dźwignię sterującą ciągiem, układy FADEC. Użytkowanie i programowanie w różnych fazach lotu, monitorowanie działania systemu, ograniczenie użytkowania.

- Systemy bezzałogowe i ich wyposażenie.

- 1. Kalibracja zintegrowanych sensorów (na przykładzie zintegrowanego pomiaru ciśnienia i temperatury). 2. Algebra kwaternionów, modelowanie układów AHRS. 3. Właściwości układów GNSS, analiza i modelowanie błędów. 4. Zaawansowane techniki pomiarowe, analiza danych z prób w locie (IRT) 5. Modelowanie układu FBW, kształtowanie właściwości pilotażowych. 6. Systemy bezzałogowe. Szacowanie zasięgu, widzialności, bilans łącza radiowego.

- Projekt wybranego podsystemu pokładowego z uwzględnieniem procesu integracji systemów oraz symulacji i testów "hardware in the loop". Studenci realizują projekty podsystemów, które w późniejszej fazie zajęć są integrowane do jednego, zintegrowanego systemu pokładowego (środowisko Matlab/Simulink/dSpace). Podsystemy są testowane w warunkach zbliżonych do rzeczywistych (uzycie symulatora lotu). Po wykonaniu badań i testów realizowana jest dokumentacja końcowa projektu (w formie raportu).

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

I. Moir, A. Seabridge - Aircraft Systems - Wiley. - 2008

Z. Polak, A. Rypulak - Awionika, przyrządy i systemy pokładowe - WSOSP Dęblin. - 2002

S. Bociek, J. Gruszecki - Układy sterowania automatycznego samolotem - Oficyna Wydawnicza PRz. - 1999

Tomczyk A., Rzucidło P. - Systemy pośredniego sterowania dla samolotów ogólnego przeznaczenia - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2007

Rzucidło P. - Oscylacje indukowane przez pilota w układzie pośredniego sterowania samolotem - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2010

Kopecki G. - Sterowanie samolotem w sytuacji niepełnej informacji pomiarowej - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2010

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

I. Moir, A. Seabridge - Design and Development of Aircraft Systems - AIAA. - 2004

E.H.J. Pallet - Aircraft Instruments and Integrated Systems - Longman S&T. - 1992

Literatura do samodzielnego studiowania

A. Lawrence - Modern Inertial Technology - Springer-Verlag. - 1993

A. Tomczyk, P Rzucidło - Systemy pośredniego sterowania dla samolotów ogólnego przeznaczenia - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2011

P. Rzucidło - Oscylacje indukowane przez pilota w układzie pośredniego sterowania samolotem - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2007

G. Kopecki - Sterowanie samolotem w sytuacji niepełnej informacji pomiarowej - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2010

A. Tomczyk - Pokładowe cyfrowe systemy sterowania samolotem - Oficyna Wydawnicza PRz. - 1999

Literatura uzupełniająca

- Czasopisma: Avionics, Professional Pilot, Aircraft Maintenance - . -