Илустрација принципа рада команди лета.|десно|мини|250п Осе координатног система авиона.|десно|мини|220п Систем команди лета авиона подразумева међусобно интегрисане подсистеме, који су у функцији управљања и преко којих се мења и одржава жељени режим кретања (лета) летелице. Преко њих пилот саопштава своју жељу о промени режима лета, а авион одговара са својим карактеристикама и извршава задату команду. Одступање одговора авиона, од жељеног, пилот уочава и коригује, са допунском командом. Заједно, пилот, команде лета и авион сачињавају затворену динамичку целину, која се међусобно усклађује, у реализацију жељеног режима лета. Са развојем ваздухопловства, то усклађивање је све савршеније и све је ближе јединственом „организму“, као код птица, чему човек тежи од давнина. На томе путу развоја, систем команди лета авиона је имао велике трансформације, сагласно развоју свих грана технике и са освајањем нових технологија.
Изглед пилотске палице на авиону МиГ-29.|десно|мини|220п десно|мини|220п|<center>Пилот на своме радном месту, у седишту борбеног авиона.<center>
Коришћене физичке величине Основне -{[s]}- време -{[m]}- дужина -{[kg]}- маса Изведене -{[m]}- радијус заокрета -{[m/s²]}- убрзање, дуж „-{X}-“ осе -{[m/s²]}- убрзање, дуж „-{Z}-“ осе -{[m/s²]}- убрзање, дуж „-{y}-“ осе -{[rad/s]}- угаона брзина, око „-{y}-“ осе -{[rad/s]}- угаона брзина, око „-{Z}-“ осе -{[rad/s]}- угаона брзина, око „-{X}-“ осе -{[m/s]}- брзина -{[m/s²]}- убрзање -{[m/s²]}- гравитација -{[kg/ms²]}- статички притисак -{[kg/ms²]}- динамички притисак -{[kgm/s²]}- сила -{[kgm/s²]}- сила на палици/педалама -{[kg/s²]}- крутост опруге -{[kgm/s²]}- тежина -{[kgm/s²]}- сила узгона [—] фактор аеродинамичког оптерећења
Опис и принцип Пилот управља са свима системима на авиону, а коначно и са самим авионом, односно одређује путању и остале параметре његовог лета. То захтева посебну психо–физичку способност, увежбаност и знање. Гледано кроз историју развоја ваздухопловства, то је на почетку било вишеструко једноставније, у односу на савремене авионе са великим бројем система, радњи и са велики разликама између минималних и максималних брзина лета. Једино је остало исто то што пилот доноси коначне одлуке. На савременим авионима су интегрисани многи системи који пилоту олакшавају управљање авионом и растерећују га од сувишних радњи, које ни физички не може обавити, у захтеваном кратком временском периоду. Пилоту се олакшава управљање авионом, са интеграцијом система на бази достигнућа технолошког развоја у домену, рачунарства, аутоматике, вештачке интелигенције, роботике, експертних система итд. Развој тих система и њихова интеграција у функционални ланац пилот–систем и пилот–авион, у ствари је развојни пут система команди лета авиона, од првих једноставних до паметних и веома сложених.
Пилот је смештен у кабину авиона, на своје радно место, а код борбених авиона, везан је са посебним појасевима у пилотско седиште. Своје жеље, односно одлуке може пренети на авион и његове системе са механичким радњама руку и ногу, покретом главе и са изговореним препознатљивим речима. У последње време се много истражује и управљање са покретом очију. На првим авионима, на почетку развоја ваздухопловства, било је управљање само са механичким радњама руку и ногу. Та чињеница је и одредила концепцију и техничка решења за команде лета. То је задржано и на данашњим авионима, а остала усавршавања су само додавана. Командни покрети руку и ногу пилота, преношени су на системе, такође механички, преко сајли, котурача и полуга, касније је увођен пренос преко електричних сигнала, прво преко аналогних електронских, касније дигиталних и сада се стигло преко преноса са светлосним сигналима. Сваки авионски систем је специфичан и по начину управљања, а ти остали управљачки системи, сви заједно се сврставају, у тако зване „секундарне команде“, а примарне су команде лета са аеродинамичким покретним површинама, у функцији континуалног подешавања аеродинамичких сила и момената у циљу одржања жељеног режима лета авиона на задатој путањи.
Сви улазни командни сигнали, који потичу од пилота, иницирају се у кабини и преносе према извршним подсистемима. Пилот саопштава улазне сигнале преко специфичних командних елемената интегрисаних у кабини.Perkins, C.D., Hage, R.E. Aeroplane Performance Stability and Control, John Wiley, New York, 1950.
Примарне команде
Примарне команде лета служе за управљање са изменом аеродинамичких сила и момената авиона, у циљу реализације лета по жељеној путањи са жељеним параметрима. На измену аеродинамике се утиче са померањем делова крила и репних површина. На крилу су померљиви делови површине, близу краја његовог размаха и излазне ивице. На хоризонталном и вертикалном репу су класична решења са крмилом, а новија су са обртном целом површином.Поглед на пилотску палицу и педале у кабини F-14 томкета.|десно|мини|250п Мала палица, постављена бочно, од пилота. Кабина авиона Ербас А380.|десно|мини|250п Све ове покретне површине се отклањају (обрћу) око својих „шарнирних“ оса. На авиону су обртне командне површине: крилца, на првој слици, обележена су са „А“, крмило хоризонталног репа, обележено са -{„C“}- и крмило вертикалног репа, обележено са -{„D“}-.
Елементи у кабини, преко којих пилот иницира померање наведених обртних површна, обележено са -{„B“}-, су: палица и педале.
Крилца су покретни делови крила, на горњој првој слици. Диференцијално се отклањају, у функцији стварања разлике узгона на левом и десном полу–крилу, резултат чега је момент ваљања авиона, око његове уздужне осе. Хоризонтални реп/крмило је узгонска површина, постављена на завршном делу трупа авиона. Служи за уздужну стабилизацију и за уздужно управљање авионом. Вертикални реп/крмило је уграђено на завршном делу трупа авиона, у равни симетрије, ако је удвојен онда паралелно са њом. Служи за бочну стабилизацију и за управљање авионом у скретању.
Палица је повезана са крилцима и са хоризонталним репом/крмилом. Бочно отклањање палице се преноси на диференцијално отклањање крилаца. Када пилот отклони палицу надесно, крилце на десном полу–крилу, иде нагоре, а на левом надоле. Уздужно отклањање палице (у равни симетрије), преноси се на отклањање хоризонталног репа/крмила. Када пилот отклања палицу према себи хоризонтални реп/крмило се отклања тако што му излазна ивица иде нагоре (-) и обрнуто (+).
Код класичних борбених авиона, са избацивим седиштем са нормалним нагибом, пилотска палица је уграђена у равни симетрије авиона. Код савременијих авиона, са електричним преносом командног сигнала и са заваљеним седиштем, палица је смањена и постављена бочно, десно од пилота, као џојстик (). Код појединих путничких, туристичких и пословних авиона је уместо палице уграђен управљач налик на аутомобилски.
Педале су уграђене у продужетку ногу пилота, по сличном принципу као и код аутомобила. Оне су повезане са вертикалним репом/крмилом правца. Када се десна педала гура напред, крмило се отклања тако што му се излазна ивица креће удесно (+) и обрнуто (-). Овај принцип и решење су практично исти, за све врсте авиона и за све нивое њиховог развоја и савремености.
Секундарне команде Секундарне команде су све остале, које нису везане за померање пилотске палице и педала. Њима припадају и команде са прекидачима, уграђеним у рукохват палице. То су елементи преко којих пилот управља са појединим кључним системима у току лета и када не скида руку са палице. Секундарним командама припадају и оне команде које су везане за промену аеродинамике крила, при полетању и слетању авиона, то јест команде са преткрилцима и закрилцима. <center>Командне ручице, педале и други прибори за управљање, у кабини авиона Пајпер сенека ().<center>|десно|мини|220п Секундарним командама, поред ових за извлачења преткрилаца и закрилаца, припадају и за: погон (мотора), навигацију, аутопилот, наоружање, стајне органе, аеродинамичке кочнице, радио и друге системе везе, одбацивање спољних терета, активну и пасивну електронску заштиту, електро и електронску опрему, позив информација и података на показивачки систем, катапултирање пилотског седишта итд. Пренос покрета ногу пилота на крмило правца, преко сајли, на авиону из првих деценија историје ваздухопловства. Тада су још сајле пролазиле изван контуре трупа, од кабине према крмилу.|десно|мини|220п
Технологије команди лета Механичке Механичке команде лета су прва технолошка решења, која су се користила на првим авионима у току ваздухопловне историје. Задржана су као најједноставнија решења на ултра-лаким авионима, где су се задржале мале силе, потребне за померање палице и педала. Код ових команди, све су компоненте механичке:
палица/педале/ручице, сајле, котураче, полуге.
Хидро–механичке Са развојем ваздухопловства расле су брзине лета, прешле су у крозвучне и надзвучне области, са чиме су расли и шарнирни моменти командних површина. Са друге стране, аеродинамика је на тим брзинама у функцији измене густине ваздуха и аеродинамички центар (центар потиска) командне површине се нагло помера преко 50% њене тетиве, због чега се прешло на целообртне. У тим условима механичке команде лета, практично нису применљиве, због: великих сила на палици и педалама и због преласка центра потиска на другу страну шарнирне осе, што мења смер шарнирног момента па и сили на палици и онемогућава управљање.
Ова ограничења су постала препрека за даљи развој авиона. Решење је нађено са увођењем хидрауличког покретача командне површине, са неповратним дејством. При томе се шарнирни момент уравнотежава са силом хидропокретача, а на палици се осећа безначајан отпор трења у чворовима механичког преноса и у разводнику хидро уља. Овде се јављају нови проблеми, пилот губи осећај о учињеној радњи, преко информације пораста силе реакције на палици и педалама, при његовој команди. Тај се осећај мора вештачки симулирати, што је приказано у поглављу „Симулација осећаја силе на палици“. Други је проблем је осетљивост разводника хидропокретача и на најмањи нежељени улаз, што изазива и нежељени отклон крмила. Због дужине механичког кола команди лета, од палице до разводника, тај услов је тешко испунити због зазора у чворовима и због еластичности целог командног кола. Компромисно решење се налази у повећању преклапања клипова разводника и пролазних отвора. На тај начин се повећава толеранција на нежељени улаз у разводник, али се повећава нелинеарност система хидропокретача.
400пАнимација принципа рада хидрауличког покретача. Хидраулички покретачи Хидропокретачи крмила, концепцијски су двокоморни (редно интегрисана два цилиндра и два клипа, на заједничкој клипњачи). Разводници су такође редно интегрисани, са клиповима на заједничкој клипњачи и са заједничким улазом. На овај начин је обезбеђена потребна снага, са релативно малим пречником клипова и напајање оба цилиндра са независним системима хидроинсталације. То повећава поузданост рада, са аспекта њиховог напајања, са хидроуљем под потребним притиском. Допунски је обезбеђен и резервни хидро систем, који напаја једну од комора, за нужно управљање авионом при отказу оба основна.
Повратна спрега је механичка, са системом полуга (на слици назначено са плавом бојом), која обезбеђује прецизно позиционо управљање са крмилом. Преносни однос, дефинисан је са кинематиком повратне спреге, дефинише се као појачање исте. Блок шема, на горњој слици, алгоритамски дефинише принцип рада хидрауличког покретача. Са „А“ је означен цилиндар са двоструким клипом, „Б“ је структура повратне спреге и „С“ је упоређивач, који направи разлику између жељеног и стварног помака клипњаче (крмила). Уочена разлика је допунски (корективни) улаз на разводник и такав се одвија процес, све док се грешка (разлика) између жељеног и постигнутог отклона крмила не изједначи са нулом. Хидраулички покретач, бољих перформанси, то брже оствари.