FBW — система управления самолётом¶

FBW (от англ. Fly-By-Wire, «полёт по проводам») — система управления летательным аппаратом, в которой команды пилота передаются к рулевым поверхностям и двигателям не механическими тягами и тросами, а электрическими сигналами по проводам. В отличие от традиционных гидромеханических систем, FBW предполагает наличие бортового компьютера, который интерпретирует действия лётчика и формирует управляющие сигналы для исполнительных механизмов. Система является основой авионики большинства современных пассажирских и военных самолётов.

¶История

Первые эксперименты с электрической передачей сигналов управления проводились ещё в 1930-х годах, однако практическое применение началось в 1950-х годах в военной авиации. Одним из первых самолётов с полноценной электродистанционной системой стал американский истребитель Northrop Grumman B-2 Spirit, но серийное внедрение началось с истребителя General Dynamics F-16 Fighting Falcon в 1978 году. F-16 стал первым серийным самолётом с полностью аналоговой FBW без механического резервирования.

В гражданской авиации первопроходцем стал европейский консорциум Airbus: в 1984 году самолёт Airbus A320 стал первым пассажирским лайнером с цифровой системой FBW (система называется Airbus Flight Control). Американская компания Boeing внедрила FBW позже, начиная с модели Boeing 777 в 1995 году. С тех пор электродистанционные системы стали стандартом для новых типов самолётов.

¶Принцип работы

В системе FBW органы управления в кабине (штурвал, боковая ручка управления, педали) соединены не с тросами, а с датчиками положения. Датчики преобразуют перемещение в электрический сигнал, который поступает в вычислители системы управления полётом (Flight Control Computers). Компьютеры обрабатывают сигналы с учётом параметров полёта: скорости, высоты, углов атаки, перегрузки. Затем вычислители выдают команды на гидравлические или электрические приводы рулевых поверхностей — элеронов, рулей высоты и направления, интерцепторов.

Ключевая особенность — наличие законов управления (control laws), которые определяют, как самолёт реагирует на действия пилота. Например, в режиме нормального закона (normal law) у Airbus компьютер ограничивает углы атаки и перегрузки, не позволяя пилоту вывести машину на опасные режимы. В режиме прямого закона (direct law) или в случае отказа части компьютеров управление становится более прямолинейным, без защитных ограничений.

¶Типы систем FBW

По типу передаваемого сигнала различают аналоговые и цифровые FBW. Аналоговые системы (например, на F-16) передают непрерывный электрический сигнал. Цифровые системы (на всех современных самолётах) передают данные в виде двоичного кода, что позволяет реализовать сложные алгоритмы обработки.

По степени участия компьютера выделяют:

• Системы с усилением — компьютер лишь усиливает сигнал пилота, не изменяя характер управления.
• Системы с законами управления — компьютер модифицирует реакцию самолёта, добавляя демпфирование, ограничения и автоматическую стабилизацию.
• Полностью автоматические системы — пилот задаёт параметры (например, курс или скорость), а компьютер самостоятельно управляет рулями (режим автопилота).

¶Преимущества и недостатки

Преимущества FBW:

• Снижение массы самолёта за счёт отказа от тяжёлых механических тяг и гидравлических трубопроводов.
• Высокая надёжность за счёт многократного резервирования: на современных самолётах установлено от двух до пяти независимых вычислителей.
• Возможность реализации защитных функций: ограничение угла атаки, предотвращение выхода на запредельные перегрузки и скольжение.
• Улучшение манёвренности военных самолётов — компьютер позволяет управлять статически неустойчивыми машинами, которые без электроники были бы неуправляемы.
• Снижение нагрузки на пилота: система автоматически демпфирует колебания и компенсирует внешние возмущения.

Недостатки и риски:

• Высокая стоимость разработки и сертификации.
• Чувствительность к сбоям программного обеспечения и электромагнитным помехам.
• Сложность диагностики неисправностей.
• Критика со стороны части пилотов: отсутствие «чувства машины», которое даёт механическая обратная связь.

¶Применение в гражданской авиации

В пассажирских самолётах FBW применяется на всех новых типах: Airbus A320, A330, A340, A350, A380; Boeing 777, 787; российских МС-21 и Sukhoi Superjet 100; китайских Comac C919. В системах гражданских лайнеров приоритет отдаётся безопасности и защите от выхода на опасные режимы. Например, на самолётах Airbus используется боковая ручка управления (sidestick), не имеющая механической связи между креслами пилотов, а у Boeing сохранены традиционные штурвалы, синхронизированные электрически.

¶Применение в военной авиации

В военных самолётах FBW позволяет реализовать режимы сверхманёвренности: самолёт может летать на закритических углах атаки, выполнять фигуры, недоступные машинам с механическим управлением. Примерами служат истребители F-16, F-22, F-35, Су-27, Су-35, МиГ-29, Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale. Также FBW применяется на военно-транспортных самолётах и бомбардировщиках (B-2, Tu-160).

¶Отечественные разработки

В СССР и России работы по электродистанционным системам велись с 1970-х годов. Первым советским серийным самолётом с FBW стал истребитель Су-27 (1985 год), где система получила обозначение ЭДСУ (электродистанционная система управления). Позже ЭДСУ устанавливалась на Су-33, Су-35, МиГ-29К, Ту-160. В гражданской авиации российская система FBW впервые применена на Sukhoi Superjet 100 (2008 год), затем на МС-21 (2017 год). Разработкой отечественных систем занимаются компании «Авиаприбор-Холдинг» и КРЭТ (входит в «Ростех»).

¶Интересные факты

• Первым пассажирским самолётом с FBW был Airbus A320, совершивший первый полёт в 1987 году.
• На самолётах Airbus с нормальным законом управления пилот не может вывести машину на сваливание — компьютер блокирует чрезмерное отклонение рулей.
• В случае полного отказа всех компьютеров FBW на Airbus A320 предусмотрен механический резервный канал для управления стабилизатором и рулём направления.
• Система FBW на истребителе F-16 изначально была аналоговой; цифровая версия появилась в более поздних модификациях.

¶См. также

• Электродистанционная система управления
• Автопилот
• Закон управления полётом