2.3. Стандартные навигационные вычислительные системы

1. Вычислительная система самолетовождения (ВСС-85)

По программе разработки базового комплекса стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования (БКСЦПНО) авиационной промышленностью СНГ бала создана ВСС-85 в состава:

- ЦВМ-80-400 для решения навигационных задач - 2 шт;

- пульт управления и индикации (ПУИ-85) - 2 шт;

- комплексный пульт управления радиотехническими системами (КПРТС) - 2 шт.

Несколько позже функции КПРТС были реализованы в ПУИ-85 и пульт стал называться комплексный пульт управления и индикации (КПУИ) - 2 шт.

Основное отличие ВСС-85 от ранее описанных навигационных систем состоит в том, что указанная вычислительная система соответствует рекомендациям ARINC-702, а это значит, что все связи с пилотажно-навигационными датчиками и другими системами выполнена только по цифровым шинам данных, соответствующих ГОСТ 18977-79 и РТМ-495 с доп.3, что соответствует ARINC-429. Таким образом исключены все блоки коммутации, блоки связи, УВВ для приема и выдачи аналоговых сигналов и другие промежуточные блоки.

1 2 1

3 КПРТС ЦВМ80-400 с

ПМО

4 5

МД-400 МД-410

Линии связей по ГОСТ 18977-79

Обозначение цифр на пульте индикации и управления (ПУИ)

1 - поле кнопок управления, 2 - экран, 3 - поле режимных кнопок, 4 - алфавитное наборное поле, 5 - цифровое наборное поле. МД-400 и МД-410 - модули обмена по ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495 с доп.3

Рис. 3 Структурная схема ВСС-85

На рис 11.5 изображен одинарный комплект ВСС-85. Обычно на самолет устанавливается дублированная ВСС в каналах оборудования левого и правого летчиков. На большинстве зарубежных самолетов пульт КПРТС исключен из состава ВСС и его функции выполняет комплексный пульт управления и индикации (КПУИ).

ВСС-85 в отличие от ранее рассмотренных навигационных систем решает значительно больший объем задач. Среди дополнительных задач и других отличий следует отметить:

1. Пульт управления имеет алфавитное наборное поле для ввода текстов, например, принятого сокращенного названия городов, пролетаемых по маршруту следования вместо номеров ППМ.

2. Емкость энергонезависимой памяти (ЭЗУ) увеличена до 256Кх16 слов. Эта память составляет базу данных , в которую заносятся денные по всем городам( географические координаты), которые могут быть использованы в качестве ППМ, по всем основным и запасным аэродромам посадки (координаты, схемы захода и т.д.), а также другие данные: учитывающие навигационные элементы полета. Такие данные собраны в справочнике фирмы Джепессен в виде дискет. Минимальное количество маршрутов, записываемых в ЭЗУ для одного полета должно быть не менее 10 (выполняемый маршрут, два маршрута из пункта назначения на запасные аэродромы, два маршрута возврата из запасных аэродромов в пункт назначения, маршрут возврата из пункта назначения в исходный пункт маршрута, два маршрута из пункта возврата на запасные аэродромы и два маршрута возврата с запасных аэродромов в исходный пункт). В базе данных храниться до 200 маршрутов.

3. Реализованы новые задачи:

3.1. Диалоговый режим работы с КПУИ;

3.2. Автоматическое самолетовождение во всех фазах полета;

3.3 Зональная навигация в горизонтальной плоскости, включающая:

- полет по радиалам;

- непрерывное счисление по двум и более дальностям до маяков ДМЕ, а также по азимуту и дальности до маяков ВОР – ДМЕ;

- полет по заданным ППМ с выходом на исходный пункт маршрута (ИПМ) в соответствии с заданной схемой вылета;

- предпосадочное маневрирование в зоне аэродрома в соответствии с установленными схемами захода на посадку.

- обеспечение возможности оперативного изменения схемы захода на посадку;

- полет в зоне ожидания с заданным направлением круга на маршруте или вне маршрута.

3.4. Оптимизация режимов полета и топливно-временные задачи в вертикальной плоскости:

- автоматическое выдерживание времени и графика полета, включая оптимизацию крейсерского полета в режиме ожидания и режим максимальной и минимальной продолжительности полета;

- автоматический набор высоты по траекториям с постоянным углом наклона и с заданной приборной скоростью, с заданной и максимальной вертикальной скоростью;

- полет по траекториям оптимальным по минимальному километровому расходу топлива.

В комплект ВСС-85, как было указано выше, входит двухконтурная цифровая вычислительная машина ЦВМ80-400, построенная на БИС серии 1804.

Структурная схема ЦВМ80-400 показана на рис. 4

Пр МД-400 ВК-1

ПЗУ

ОЗУ ОЗУ ДД МП-47А МП-47Б МН-40

ОЗУ ОЗУ ДД МП-47А

МН-40

ПЗУ

Пр МД-400 МД-410 ВК-2

МП-47А - модуль ПЗУ 64К слов, МП-47Б - модуль ЭЗУ 256К, МД-400, МД-410 - модули данных по ГОСТ 18977-79 и РТМ1495 с доп. 3, МН-40 - модуль напряжений (вторичный источник питания), ВК-1, ВК-2 - вычислительный контур 1, 2.

Рис. 4. Структурная схема ЦВМ80-400

Характеристики ВЦВМ80-400ХХ:

- объем ЗУ: внешнее ПЗУ- 64К слов, резидентноеПЗУ-16К, внешнее ОЗУ - 8К, резидентное ОЗУ -4К, ЭЗУ -256К;

- быстродействие: регистр-регистр - 800 тыс. операций/с, регистр-память - 500 тыс. оп./с, умножение - 90 тыс. оп./с, деление - 60 тыс. оп./с;

- система команд - микроЭВМ “Электроника 60”

- потребляемая мощность - 170 ВА;

- среднее время наработки на отказ - 3000 часов;

- масса - 14 кг.

Характеристики модулей данных МД-400 и МД-410 сведены в таблицу 11.1

Таблица 11.1

№ п/п	Наименование характеристик модулей	Значения для МД-400	Значения для МД-410
1	Частота следования импульсов в последовательном коде (ПК)	1001, 4812, 12,-14,5 кГц	1001, 4812, 12-14,5 кГц
2	Количество входных каналов ПК	12 “слушающих” с коммутатором на 2 входа 4 -без коммутатора	8 “слушающих” с коммутатором на 2 входа. Всего 16
3	Максимальное количество 32-х разрядных слов ПК, принимаемых по всем входным каналам	448	352
4	Количество выходных каналов ПК	1 с 3-мя програм мно-управляемы ми модуляторами КВ1(1),(2),(3)	2 с 2-мя програм мно-управляемы ми модулятора-ми
5	Количество входных разовых сигн.	8	16
6	Количество выходных РС	нет	8

Примечание. Параметры разовых команд: “1” - напряжение (0,220,22) В или “корпус”, “0”- напряжение (3,71,3) В или обрыв

Для самолетов, на которых устанавливается оборудование с мультиплексными каналами информационного обмена (МКИО) нашли применение модификации ЦВМ80-400 с модулями обмена по МКИО МО-40. ЦВМ80-403 с одним модулем МД-410 и четырьмя модулями МО-40. ЦВМ80-404 с одним МД-400, одним МД410 и двумя МО-40. Одноконтурные ЦВМ80-401 с модулями МД-400 (1 шт.) и МД-410 (1 шт.) и ЦВМ80-402 с одним МД-410 и одним МО-40.

Несмотря на то ,что ЦВМ80-400 выполнялась с учетом рекомендаций ARINC702 и по многим характеристикам ему удовлетворяет, она не в полной мере соответствует расчетным параметрам для решения задач самолетовождения в задаваемых объемах. Так в московском институте электромеханики и автоматики (МИЭА) были проведены расчеты потребного объема памяти и быстродействия БЦВМ для этих целей. Ниже приводятся потребные объемы памяти для различных алгоритмов в задаче самолетовождения:

- алгоритм обработки информации от датчиков и КОИ -19К слов;

- траекторное управление в горизонтальной плоскости - 10К слов;

- траекторное управление в вертикальной плоскости и оптимизация режимов полета (СОРП) - 20К слов;

- настройка радиотехнических средств навигации и посадки (РТСН и П) и обработка информации КПУИ - 80К слов;

- имитация и контроль - 3К слов;

- операционная система - 25К слов;

- тесты ЦВМ - 8К слов.

Суммарное количество - 165 слов.

Таким образом требуемые характеристики БЦВМ для решения задач самолетовождения должны быть следующие:

- объем постоянного запоминающего устройства - 192К слов;

- быстродействие при пересылке данных рег.-рег. - 2,6 млн. оп/с;

рег. пам. -1,4 млн. оп/с;

умножение - 140 тыс. оп/с;

деление - 90 тыс. оп./с.

Успехи в достижении высоких технических характеристик элементной базы и вычислительных машин приводят к целесообразности интеграции ЦВМ на борту самолета. Такая интеграция рекомендована в руководстве по проектированию интегральной модульной авиационной электроники ARINC 651 в рамках архитектуры типа В, базирующейся на концепции централизованной обработки с использованием мощного вычислительного модуля-ядра, который обеспечивает общие вычислительные функции и поддерживает концепцию работы удаленно-расположенных датчиков, систем индикации и исполнительных механизмов, совместимых с шиной данных по ARINC 629 (DATAC). Частичным примером интеграции вычислительных систем является самолет А-320, где установлен вариант ВСС комплексированой с дублированной системой управления полетом (ВСУПТ) Flight management gidance system (FMGS).

По мере совершенствования встраиваемых в системы ЦВМ уже разработаны ВСС, состоящие только из пульта КПУИ и выполняющие полный объем задач самолетовождения с учетом задач оптимизации режимов полета. Такой КПУИ с функциями ВСС входит в состав комплекса оборудования АРИЕ на самолете БЕ-200.