Fly-by-wire - Polski Serwis Naukowy

Fly-By-Wire (FBW) (ang. Fly By Wire - dosłownie "Latanie poprzez kable") - elektroniczny system sterowania statkiem powietrznym, w którym brak jest mechanicznych połączeń z powierzchniami sterowymi (sterem wysokości, sterem kierunku i lotkami), zaś w przypadku wiropłatów łopatami wirnika nośnego i śmigła ogonowego (sterowanie ogólne i sterowanie okresowe).

Samolot jest strukturą przestrzenną, odkształcalną (pod wpływem obciążeń) i odkształcaną (w celu sterowania), która wraz z oddziałującym nań przepływem powietrza tworzy układ o określonych właściwościach dynamicznych. Do podstawowych właściwości tego układu należy jego zachowanie się w wyniku działania zakłóceń lub/i sterowania, czyli sterowność i stateczność ruchu.

FADEC (ang. Full Authority Digital Engine (lub Electronics) Control) czyli Całkowicie autonomiczny cyfrowy system sterowania silnika – ogólnie w lotnictwie - w pełni cyfrowy, elektroniczny system sterowania silników. System taki kontroluje całościowo parametry silnika i podzespołów napędowych, w tym nie tylko układ zasilania paliwem i jego zużycie, moc, czy ciąg silnika, ale także wiele innych (zależnie od stopnia komplikacji jednostki napędowej) np. zmianę skoku łopat wirnika lub śmigła, bądź układy chłodzenia, itp. Systemy FADEC stosowane są do sterowania zarówno silnikami tłokowymi jak i odrzutowymi.

Sterowanie odbywa się poprzez sygnał cyfrowy (dawniej analogowy) przekazywany przewodem elektrycznym lub światłowodem (Fly-By-Light) do siłowników poruszających powierzchniami sterowymi. Sygnały sterujące są modyfikowane przez komputer w celu osiągnięcia optymalnych cech sterowności i stateczności.

Powierzchnie sterowe - ruchome elementy zewnętrzne samolotu, pozwalające na sterowanie jego lotem. Zmieniając kierunek przepływu strumienia powietrza zmieniają siły i momenty aerodynamiczne, powodując obrót względem osi wzdłużnej, poprzecznej i pionowej samolotu.

F-16 Fighting Falcon (ang. Walczący Sokół, pol. Jastrząb) – samolot wielozadaniowy zbudowany przez amerykańską wytwórnię General Dynamics. Od 1993 produkowany przez Lockheed Corporation, obecnie Lockheed Martin. Od drugiej połowy lat 70. do około 2007 wyprodukowano 4459 egzemplarzy.

Powstanie systemu Fly-By-Wire związane jest z rozwojem samolotów myśliwskich i zastosowaniem układu samolotu aerodynamicznie niestatecznego statycznie i umożliwiającego znaczne zwiększenie zdolności manewrowych. Zastosowany układ mógł być pilotowany jedynie przy użyciu systemu komputerowego zapewniającego (poprzez sterowność) stateczność samolotu i korygującego położenie powierzchni sterowych niezależnie od pilota aby zapewnić stabilny lot. Pierwszym seryjnie produkowanym samolotem wykorzystującym Fly-By-Wire był General Dynamics F-16 Fighting Falcon, co było też związane z rozwojem komputerów i systemów oprogramowania do FBW w tym okresie.

Powierzchnie sterowe - ruchome elementy zewnętrzne samolotu, pozwalające na sterowanie jego lotem. Zmieniając kierunek przepływu strumienia powietrza zmieniają siły i momenty aerodynamiczne, powodując obrót względem osi wzdłużnej, poprzecznej i pionowej samolotu.

Powierzchnie sterowe - ruchome elementy zewnętrzne samolotu, pozwalające na sterowanie jego lotem. Zmieniając kierunek przepływu strumienia powietrza zmieniają siły i momenty aerodynamiczne, powodując obrót względem osi wzdłużnej, poprzecznej i pionowej samolotu.

Układy sterowania typu FBW posiadają wiele zalet, do których należy między innymi odciążenie od pracy pilota, mniejsza masa układu i większa niezawodność niż mechanicznych układów sterowania. Rozwiązanie to zaczęto stosować w bolidach Formuły 1 oraz w samochodach cywilnych gdzie np. zastosowano joystick sterujący siłownikami zainstalowanymi w skrzyni biegów zamiast dźwigni zmiany biegów.

HOTAS – akronim angielskiej nazwy Hands On Throttle And Stick (ręce na przepustnicy i drążku sterowym) oznaczający sposób sterowania nowoczesnymi samolotami wojskowymi polegająca na takim rozmieszczeniu wszystkich przełączników sterowania awioniką i uzbrojeniem, aby można je było obsłużyć bez odrywania rąk od drążka sterowego i przepustnicy. Obecnie system sterowania HOTAS jest stosowany w większości amerykańskich, europejskich i rosyjskich samolotów bojowych.

Sterowanie okresowe to jedna z form oddziaływania (zob. sterowanie) pilota wiropłatów np. śmigłowca czy wiatrakowca podczas lotu. Sterowanie okresowe odbywa się przy użyciu drążka sterowniczego.

W ujęciu teorii sterowania (automatyka) FBW stanowi system z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Oznacza to, że manipulacja np. sterem jest sygnałem wymuszenia zmiany pewnego parametru lotu np. promienia skrętu, zaś system regulacji uruchamia lotki i ster kierunku tak by wykonać stosowny manewr. W bezpośrednim systemie sterowania (otwartym) wychylenia lotek i steru pilot dokonuje oddzielną manipulacją dwoma zadajnikami. Przykładem stosowania podobnego rozwiązania w produktach konsumenckich może być zastąpienie tradycyjnej linki pomiędzy pedałem gazu a przepustnicą powietrza w silniku spalinowym samochodu elektronicznym czujnikiem położenia pedału (enkoderem) oraz siłownikiem przepustnicy. W otwartym systemie sterowania kierowca wciskając pedał regulował ilość powietrza dostarczaną do silnika co odpowiada w przybliżeniu sterowaniu mocą chwilową silnika. Chcąc utrzymać stałą prędkość pojazdu konieczne było dostosowanie wymuszenia do warunków jazdy (wiatr, wzniesienie itd.). Zbyt gwałtowne wciśnięcie pedału powodowało przeregulowanie układu (zdławienie silnika). W systemie z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego sterownik traktuje pedał gazu jako zadajnik parametru obrotów silnika i otwiera przepustnicę tak by utrzymać ten wskaźnik. Gwałtowne wciśnięcie pedału oznacza realizację programu sterowania "przyspieszaj maksymalnie do chwili uzyskania nowej wartości obrotów silnika".

Formuła 1 (inaczej Mistrzostwa Świata Formuły 1, błędnie nazywana formułą pierwszą, oficjalny skrót F1) – przeprowadzany regularnie (corocznie) od roku 1950 cykl najbardziej prestiżowych międzynarodowych wyścigów samochodowych na świecie, znany również jako wyścigi Grand Prix, a jednocześnie klasa biorących w nich udział jednomiejscowych samochodów wyścigowych o otwartym nadwoziu. Dyscyplina sportu zapoczątkowana w Europie, obecnie o zasięgu globalnym, organizowana w Europie, Ameryce Południowej,Ameryce Północnej, Afryce, Azji i Australii. Podczas danego sezonu odbywa się w sumie kilkanaście wyścigów (tzw. eliminacji), czyli poszczególnych grand prix, na wydzielonych torach ulicznych lub na specjalnie stworzonych do tego celu torach zamkniętych.

Sterowanie ogólne to jedna z form oddziaływania (zob. sterowanie) pilota wiropłatów np. śmigłowca czy wiatrakowca podczas lotu. Sterowanie ogólne odbywa się przy użyciu dźwigni skoku ogólnego i mocy (zob. ruch postępowy w pionie).

Zobacz też

HOTAS

Full Authority Digital Engine Control (FADEC)

Control Augmentation System (CAS)

Stability Augmentation System (SAS)

Bibliografia

Bilski J., Polak Z., Rypulak A., „Awionika, przyrządy i systemy pokładowe”, WSOSP, Dęblin 2001