RU2207514C1 - Flight director - Google Patents
Flight director Download PDFInfo
- Publication number
- RU2207514C1 RU2207514C1 RU2002101360A RU2002101360A RU2207514C1 RU 2207514 C1 RU2207514 C1 RU 2207514C1 RU 2002101360 A RU2002101360 A RU 2002101360A RU 2002101360 A RU2002101360 A RU 2002101360A RU 2207514 C1 RU2207514 C1 RU 2207514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- index
- moving
- aircraft
- accordance
- deviation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам отображения информации, используемым членами экипажа при пилотировании летательного аппарата (ЛА), а именно, к командно-пилотажным индикаторам (КПИ). The invention relates to information display devices used by crew members when piloting an aircraft (LA), namely, to flight control indicators (KPI).
В процессе пилотирования ЛА пилот должен осуществлять контроль многих параметров полета и состояния разнообразных полетных систем. Для этой цели в кабине ЛА устанавливается ряд приборов, отображающих необходимую информацию. In the process of piloting an aircraft, the pilot must control many flight parameters and the state of various flight systems. For this purpose, a number of instruments are installed in the aircraft cabin displaying the necessary information.
Пилотом используется несколько режимов пилотирования ЛА, в частности, ручной и директорный. В ручном режиме пилот управляет ЛА без помощи автоматики. Для контроля траектории, которую пилот должен выдерживать, на индикатор ему индицируются отклонения от заданной траектории (например, маршрута полета или глиссады посадки), скорости и высоты. В директорном режиме автоматика рассчитывает маневры, которые требуются, чтобы удерживать ЛА на заданной траектории, а индицируемые пилоту отклонения от траектории имеют смысл команд, которым пилот должен следовать, чтобы двигаться по этой траектории. The pilot uses several aircraft piloting modes, in particular, manual and director. In manual mode, the pilot controls the aircraft without the aid of automation. To control the trajectory that the pilot must maintain, deviations from the given trajectory (for example, flight route or landing glide path), speed and altitude are displayed on the indicator. In director mode, automation calculates the maneuvers that are required to keep the aircraft on a given trajectory, and the deviations from the trajectory indicated by the pilot make sense of the commands that the pilot must follow in order to move along this trajectory.
Известны различные способы индикации пилоту отклонений от заданной траектории [1, 2]. There are various ways of indicating to the pilot deviations from a given trajectory [1, 2].
В устройстве, представленном в [1], в нижней части центрального прямоугольника-авиагоризонта изображается шкала отклонений в горизонтальной плоскости, вдоль которой влево-вправо перемещается индекс, показывающий величину текущего отклонения. Когда отклонение от заданной траектории в горизонтальной плоскости равно нулю, индекс находится в центре шкалы и совмещается с центральной риской. На правом краю авиагоризонта изображается шкала отклонений в вертикальной плоскости, вдоль которой вверх-вниз перемещается индекс, показывающий величину текущего отклонения. Когда отклонение от заданной траектории в вертикальной плоскости равно нулю, индекс находится в центре шкалы и совмещается с центральной риской. In the device presented in [1], the deviation scale in the horizontal plane is depicted in the lower part of the central rectangle-horizon, along which an index showing the magnitude of the current deviation is moved left and right. When the deviation from the given trajectory in the horizontal plane is zero, the index is in the center of the scale and is aligned with the central risk. On the right edge of the horizon, a deviation scale is displayed in a vertical plane along which an index showing the magnitude of the current deviation moves up and down. When the deviation from the given trajectory in the vertical plane is zero, the index is in the center of the scale and is aligned with the central risk.
Пример реализации другого традиционного способа индикации отклонений от заданной траектории представлен в описании к патенту [2]. An example of the implementation of another traditional method of indicating deviations from a given trajectory is presented in the description of the patent [2].
Здесь отклонение в горизонтальной плоскости индицируется вертикальной планкой на фоне авиагоризонта: чем больше отклонение, тем больше смещение планки от центра авиагоризонта - влево или вправо. Отклонение в вертикальной плоскости индицируется горизонтальной планкой, перемещающейся вверх-вниз от центра авиагоризонта. Центр авиагоризонта отмечен кружком. При отсутствии отклонений пересечение планок происходит именно в этой точке, и задачей пилота является выдерживание режима полета, при котором планки занимают такое нейтральное положение. Here, the deviation in the horizontal plane is indicated by a vertical bar against the background of the horizon: the greater the deviation, the greater the shift of the bar from the center of the horizon - left or right. Deviation in the vertical plane is indicated by a horizontal bar moving up and down from the center of the horizon. The center of the horizon is marked with a circle. In the absence of deviations, the intersection of the bars occurs at this point, and the pilot's task is to maintain the flight mode, in which the bars occupy such a neutral position.
Пилотирование ЛА заключается в выдерживании не только заданной траектории, но и определенной скорости, величина которой зависит от многих факторов, в том числе - от этапа полета. При этом нежелательно, а в некоторых случаях - недопустимо, значительное отклонение скорости от рекомендуемой. Например, недостаточная скорость полета может привести к сваливанию ЛА в штопор, чрезмерная скорость при посадке может привести к тому, что ЛА для остановки не хватит длины взлетно-посадочной полосы, и он выкатится за ее пределы, и т.п. Поэтому пилоту приходится постоянно контролировать не только текущее положение ЛА, но и его скорость. Piloting an aircraft consists in maintaining not only a given trajectory, but also a certain speed, the magnitude of which depends on many factors, including the stage of flight. In this case, a significant deviation of speed from the recommended one is undesirable, and in some cases unacceptable. For example, insufficient flight speed can cause the aircraft to stall into a corkscrew, excessive speed during landing can cause the aircraft to stop the runway length not enough, and it will roll out of it, etc. Therefore, the pilot has to constantly monitor not only the current position of the aircraft, but also its speed.
Традиционный способ контроля скорости заключается в том, что рядом с авиагоризонтом располагают стрелочный указатель скорости, который показывает текущую скорость и заданную скорость. При переходе на экранные индикаторы вместо отдельного указателя скорости рядом с авиагоризонтом стали индицировать отдельную шкалу скорости. Например, в устройстве [1] вертикальная шкала скорости индицируется слева от авиагоризонта. Шкала движется вверх-вниз относительно неподвижного индекса, по которому выполняют отсчет значения скорости по шкале. А заданную скорость показывает другой индекс, который как бы прикреплен к шкале в точке, соответствующей величине заданной скорости, и движется вместе с ней. Задачей пилота является совмещение этих индексов. The traditional way to control the speed is that next to the horizon, there is an arrow speed indicator that shows the current speed and the set speed. When switching to on-screen indicators, instead of a separate speed indicator, a separate speed scale began to be indicated next to the flight horizon. For example, in device [1], a vertical speed scale is displayed to the left of the horizon. The scale moves up and down relative to the fixed index, according to which the speed value is counted on the scale. And the set speed is shown by another index, which is attached to the scale at a point corresponding to the value of the set speed, and moves with it. The pilot's task is to combine these indices.
В устройстве [3] указатель отклонения от заданной скорости расположен на поле авиагоризонта. Относительно символа самолета перемещаются два индекса. Один из них, в виде кружка, показывает отклонение от заданной траектории, а другой, в виде скобки, двигающейся по вертикали, показывает отклонение от заданной скорости. Когда эта скобка оказывается на уровне символа самолета, это означает, что скорость самолета находится в допустимых пределах. Если же скорость слишком велика или наоборот мала, скобка оказывается, соответственно, выше или ниже символа самолета. In the device [3], the indicator of deviation from the set speed is located on the horizon horizon. Regarding the symbol of the plane, two indexes move. One of them, in the form of a circle, shows a deviation from a given trajectory, and the other, in the form of a bracket moving vertically, shows a deviation from a given speed. When this bracket is at the level of the symbol of the aircraft, it means that the speed of the aircraft is within acceptable limits. If the speed is too high or vice versa small, the bracket appears, respectively, above or below the symbol of the plane.
Такое представление информации облегчает задачу контроля скорости, но не решает проблему целиком: по-прежнему пилоту необходимо мысленно достраивать картину состояния ЛА относительно заданного режима полета по положению двух символов, причем если перемещение символа, показывающего положение заданной траектории, имеет интуитивно понятный смысл, то индикация отклонения от скорости выполнена в абстрактной форме и требует мысленной работы, как минимум, для осознания знака отклонения - чрезмерна текущая скорость или недостаточна. This presentation of information facilitates the task of speed control, but does not completely solve the problem: as before, the pilot needs to mentally complete the picture of the aircraft’s state relative to a given flight mode by the position of two symbols, and if the movement of a symbol showing the position of a given trajectory has an intuitive meaning, then the indication deviations from speed are made in an abstract form and require mental work, at least to understand the sign of deviations - current speed is excessive or insufficient.
В устройстве [4], являющемся наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, движение по заданной траектории изображается самолетиком, который не только смещается вверх-вниз относительно неподвижного символа самолета, в соответствии с ошибкой по углу тангажа, но также накреняется и смещается по горизонтали вправо-влево, в соответствии с ошибкой по углу крена. Чтобы сделать это отклонение более наглядным, самолетик одновременно с наклоном еще и смещается влево или вправо (здесь отклонение самолетика по горизонтали также определяется ошибкой по углу крена и не несет смысла бокового отклонения от заданной траектории). Задачей пилота является такое управление самолетом, при котором символ самолета повторял бы на экране эволюции самолетика. При этом два символа совместятся в центре изображения, а самолет будет двигаться по нужной траектории и с нужным креном. In the device [4], which is the closest analogue of the present invention, the movement along a predetermined path is depicted by an airplane, which not only moves up and down relative to the fixed symbol of the airplane, in accordance with the pitch angle error, but also tilts and moves horizontally left and right , in accordance with a roll angle error. To make this deviation more visual, the airplane at the same time tilts to the left and to the right (here, the deviation of the airplane horizontally is also determined by a roll angle error and does not make sense of lateral deviation from a given trajectory). The pilot’s task is to control the airplane, in which the symbol of the airplane would repeat on the airplane’s evolution screen. In this case, two characters will be combined in the center of the image, and the plane will move along the desired path and with the desired roll.
Использование в данном устройстве подвижного индекса в виде самолетика, смещение которого по вертикали, накренение и смещение его по горизонтали, в соответствии с ошибками по тангажу и крену, позволяет облегчить пилоту управление ЛА, но не решает всю совокупность задач, а именно:
- предотвращение отклонения от траектории;
- предотвращение отклонения от заданной скорости.The use of a movable index in this device in the form of an airplane, whose vertical displacement, roll and horizontal displacement, in accordance with the pitch and roll errors, makes it easier for the pilot to control the aircraft, but does not solve the whole set of tasks, namely:
- prevention of deviation from the trajectory;
- prevention of deviations from the set speed.
Другая проблема, которая оставлена без рассмотрения в изобретениях-аналогах и в прототипе, - это достоверность индицируемой информации. Когда единый символ имеет несколько степеней свободы, он управляется, как минимум, двумя разными параметрами, например:
- отклонением от заданной траектории по вертикали (или директорной командой в вертикальной плоскости);
- отклонением от заданной траектории по горизонтали (или директорной командой в горизонтальной плоскости).Another problem that is not addressed in the inventions-analogues and in the prototype is the reliability of the displayed information. When a single symbol has several degrees of freedom, it is controlled by at least two different parameters, for example:
- deviation from a given trajectory vertically (or by a director team in a vertical plane);
- deviation from the given trajectory horizontally (or by the director team in the horizontal plane).
Эти параметры формируются независимыми аппаратными трактами. При этом может иметь место ситуация, когда один из этих трактов работоспособен и выдает достоверное значение своего параметра, а другой тракт неисправен или не готов к работе. Например, при посадке пилоту в качестве отклонения от заданной траектории индицируются отклонения от глиссады планирования по курсу и по углу места, которые определяются бортовой аппаратурой по сигналам двух установленных на аэродроме радиомаяков - глиссадного и курсового. Дальность действия глиссадного радиомаяка существенно меньше, чем курсового (18 км против 32 км), поэтому при приближении к аэродрому в течение какого-то времени курсовой тракт будет выдавать достоверное значение отклонения по курсу, в то время как отклонение по углу места из глиссадного тракта будет недостоверным. These parameters are formed by independent hardware paths. In this case, a situation may occur when one of these paths is operational and gives a reliable value for its parameter, and the other path is faulty or not ready for operation. For example, during a pilot landing, deviations from the planning glide path according to the heading and elevation angle, which are determined by the airborne equipment based on the signals of two radio beacons installed on the airfield — glide path and heading, are displayed as a deviation from the given trajectory. The range of the glide path beacon is significantly less than the course (18 km versus 32 km), therefore, when approaching the airfield for some time, the course path will give a reliable value of the deviation along the course, while the deviation in elevation from the glide path will be unreliable.
В подобных случаях, если не принять специальных мер, индикация отклонения с помощью единого символа будет вводить пилота в заблуждение: видя, что символ не отклоняется по недостоверному параметру от нейтрального положения, он будет считать отклонение нулевым, в то время как оно может быть совершенно неприемлемым. In such cases, if special measures are not taken, the indication of deviation using a single symbol will mislead the pilot: seeing that the symbol does not deviate from the neutral position by an unreliable parameter, he will consider the deviation to be zero, while it may be completely unacceptable .
С другой стороны, убирать вообще символ с экрана в этой ситуации также было бы неправильно, так как при этом мы лишаем пилота и необходимой ему достоверной информации. On the other hand, it would also be wrong to remove a character from the screen in this situation, since in doing so we deprive the pilot of the necessary reliable information.
Задачей предлагаемого изобретения является создание такого устройства отображения информации, которое единым символом в интуитивно понятной форме показывало бы пилоту:
- заданное положение ЛА в пространстве,
- заданный крен,
- заданную скорость.The objective of the invention is the creation of such a device for displaying information that a single symbol in an intuitive manner would show the pilot:
- a given position of the aircraft in space,
- given roll
- set speed.
Реализация такого принципа позволит уменьшить нагрузку и облегчить работу пилота, тем самым - повысить безопасность полетов. The implementation of this principle will reduce the load and facilitate the work of the pilot, thereby improving flight safety.
Другой задачей данного изобретения является создание устройства отображения информации, имеющего на экране единый символ с ясно различимыми признаками, позволяющими пилоту определить достоверность или недостоверность по каждому из управляющих символом параметров. Another objective of the present invention is to provide an information display device having a single symbol on the screen with clearly distinguishable signs, allowing the pilot to determine the reliability or inaccuracy of each of the parameters controlling the symbol.
Техническим результатом является повышение достоверности предоставляемой пилоту информации и уменьшение риска ошибки, что в конечном счете также повышает безопасность полетов. The technical result is to increase the reliability of the information provided to the pilot and reduce the risk of error, which ultimately also increases flight safety.
Командно-пилотажный индикатор содержит экран и средства для отображения на этом экране символов в соответствии с положением и состоянием летательного аппарата (ЛА), индицируемый на экране неподвижный отсчетный индекс в виде упрощенного изображения самолета при виде сзади, обозначающий текущее положение ЛА в пространстве, индицируемый на экране подвижный индекс, обозначающий требуемое положение ЛА в пространстве, имеющий симметричную, вытянутую по горизонтали форму, имеющий возможность поворота вокруг своего центра симметрии, а также перемещения по вертикали и по горизонтали относительно неподвижного индекса, средства управления подвижным индексом, обеспечивающие при пилотировании ЛА перемещение указанного подвижного индекса относительно неподвижного индекса так, что при директорном режиме управление подвижным индексом осуществляется в соответствии с величиной ошибки управления по углу тангажа и поворотом его вокруг центра симметрии в соответствии с величиной ошибки управления по углу крена таким образом, что при нулевых значениях ошибок управления подвижный индекс совмещается с неподвижным, причем подвижный индекс имеет возможность изменения своих линейных размеров, и дополнительно имеются средства управления подвижным индексом, обеспечивающие в директорном режиме пилотирования ЛА перемещение подвижного индекса по горизонтали относительно неподвижного индекса в соответствии с величиной ошибки управления по курсу и изменение размеров подвижного индекса в соответствии с ошибкой управления по скорости таким образом, что при нулевых значениях ошибок управления подвижный индекс совмещается с неподвижным по положению и линейным размерам, средства управления подвижным индексом, обеспечивающие в ручном режиме пилотирования ЛА на маршруте перемещение подвижного индекса по горизонтали относительно неподвижного индекса в соответствии с величиной отклонения ЛА от заданного курса, перемещение подвижного индекса по вертикали относительно неподвижного индекса в соответствии с величиной отклонения ЛА от заданной высоты, поворот вокруг центра симметрии подвижного индекса в соответствии с величиной отклонения ЛА от заданного угла крена и изменение размеров подвижного индекса в соответствии с величиной отклонения от заданной скорости таким образом, что при нулевых значениях отклонений подвижный индекс совмещается с неподвижным по положению и линейным размерам, средства управления подвижным индексом, обеспечивающие в ручном режиме пилотирования ЛА при посадке перемещение подвижного индекса по горизонтали относительно неподвижного индекса в соответствии с величиной отклонения ЛА от глиссады планирования в горизонтальной плоскости, перемещение подвижного индекса по вертикали относительно неподвижного индекса в соответствии с величиной отклонения ЛА от глиссады планирования в вертикальной плоскости и изменение размеров подвижного индекса в соответствии с величиной отклонения от заданной скорости таким образом, что при нулевых значениях отклонений подвижный индекс совмещается с неподвижным по положению и линейным размерам. The flight-control indicator contains a screen and means for displaying symbols on this screen in accordance with the position and condition of the aircraft (LA), the stationary reference index displayed on the screen in the form of a simplified image of the aircraft when viewed from the rear, indicating the current position of the aircraft in space, indicated on the screen is a moving index indicating the desired position of the aircraft in space, having a symmetrical, horizontally elongated shape, having the ability to rotate around its center of symmetry, and vertical and horizontal movements relative to the fixed index, means of controlling the moving index, which ensure, when piloting the aircraft, moving the specified moving index relative to the fixed index so that, in director mode, the moving index is controlled in accordance with the magnitude of the control error in pitch angle and its rotation around the center symmetry in accordance with the magnitude of the control error in the angle of heel in such a way that at zero values of control errors the movable the index is combined with a fixed one, and the movable index has the ability to change its linear dimensions, and there are additional means for controlling the movable index, which, in the director mode of piloting the aircraft, move the movable index horizontally relative to the fixed index in accordance with the magnitude of the control error along the course and change the size of the movable index in accordance with the speed control error in such a way that at zero values of control errors the movable index is combined with fixed in position and linear dimensions, means of controlling the movable index, providing manual piloting of the aircraft on the route, moving the moving index horizontally relative to the fixed index in accordance with the deviation of the aircraft from the given course, moving the moving index vertically relative to the fixed index in accordance with the deviation of the aircraft from a given height, rotation around the center of symmetry of the moving index in accordance with the value of the deviation of the aircraft from a given the angle of heel and a change in the size of the moving index in accordance with the deviation from the set speed so that at zero deviations the moving index is combined with a fixed position and linear dimensions, means of controlling the moving index, providing manual movement of the aircraft during landing when moving the moving index horizontally relative to a fixed index in accordance with the deviation of the aircraft from the planning glide in the horizontal plane, moving movably about the vertical index relative to the fixed index in accordance with the deviation of the aircraft from the glide path in the vertical plane and changing the size of the moving index in accordance with the deviation from the given speed so that at zero deviations the moving index is combined with a fixed position and linear dimensions .
На фиг. 1 показан вид лицевой части (экрана) устройства отображения информации, содержащего командно-пилотажный индикатор. In FIG. 1 shows a view of a front part (screen) of an information display device comprising a flight indicator.
На фиг.2 показан командно-пилотажный индикатор. Figure 2 shows a flight indicator.
На фиг. 3 представлен отсчетный неподвижный индекс - стилизованное изображение самолета. In FIG. 3 presents a reference fixed index - a stylized image of an airplane.
На фиг.4 представлен подвижный индекс - изображение указателя "Лидер". Figure 4 presents a moving index - the image of the pointer "Leader".
На фиг.5 показано отклонение подвижного индекса от неподвижного. Figure 5 shows the deviation of the moving index from the stationary.
На фиг.6 показано изменение геометрических размеров указателя "Лидер" в зависимости от отклонения от заданной скорости. Figure 6 shows the change in the geometric dimensions of the pointer "Leader" depending on the deviation from the set speed.
На фиг.7 представлена схема сопряжения систем ЛА с КПИ. Figure 7 presents a diagram of the pairing of aircraft systems with KPI.
На фиг. 8 представлена функциональная схема командно-пилотажного индикатора. In FIG. 8 is a functional diagram of a flight indicator.
На лицевой части экрана устройства отображения информации для пилотирования ЛА, содержащего командно-пилотажный индикатор, представлены (фиг.1):
- командно-пилотажный индикатор 1;
- шкала вертикальной скорости 2;
- индикация режимов автопилота 3;
- различная навигационная информация 4, в частности изображение планово-навигационного прибора 5 с подвижной круговой шкалой курса и стрелкой заданного направления.On the front of the screen of the display device information for piloting an aircraft containing a flight indicator, are presented (figure 1):
- flight control indicator 1;
- scale of vertical speed 2;
- indication of
-
Командно-пилотажный индикатор содержит (фиг.2):
- авиагоризонт 6;
- шкалу крена 7 с индексом крена 8;
- подвижную шкалу тангажа 9;
- подвижную шкалу барометрической высоты 10 с индикацией цифрового значения ("3448"), с индексом заданной высоты 11 и цифровым значением заданной высоты ("3600");
- величину давления дня 12;
- подвижную шкалу приборной скорости 13 с индикацией цифрового значения ("242"), с индексом заданной скорости 14 и цифровым значением заданной скорости ("255");
- отсчетный неподвижный индекс 15;
- директорные индексы 16 и 17.The flight indicator contains (figure 2):
-
-
-
- a movable scale of
- the pressure of the
- a moving scale of the
- reference fixed
-
Авиагоризонт представляет собой прямоугольник, состоящий из двух полей "Небо" и "Земля" разного цвета. Разделяющая их условная линия горизонта отражает угловое положение самолета: она поворачивается в зависимости от угла крена и в то же время перемещается по вертикали в зависимости от угла тангажа. Одновременно с поворотом и перемещением линии горизонта меняется соотношение и положение полей "Небо" и "Земля". При нулевых значениях угла крена и тангажа линия горизонта занимает горизонтальное положение посредине прямоугольника, над ней находится фон "Небо", под ней - фон "Земля". Шкала тангажа перемещается вверх-вниз в соответствии со значением угла тангажа самолета вместе с линией горизонта, которая является нулевой риской шкалы. The horizon is a rectangle consisting of two fields "Sky" and "Earth" of different colors. The conditional horizon line dividing them reflects the angular position of the aircraft: it rotates depending on the angle of heel and at the same time moves vertically depending on the pitch angle. Simultaneously with the rotation and movement of the horizon, the ratio and position of the fields "Sky" and "Earth" change. At zero roll angle and pitch, the horizon line is horizontal in the middle of the rectangle, above it is the "Sky" background, below it is the "Earth" background. The pitch scale moves up and down in accordance with the value of the pitch angle of the aircraft along with the horizon line, which is the zero risk of the scale.
В центре авиагоризонта индицируется символ самолета (фиг.3). Он представляет собой стилизованное изображение самолета при виде сзади и состоит из центральной окружности, двух горизонтальных отрезков прямой и трех вертикальных отрезков прямой, причем один горизонтальный отрезок расположен слева от центральной окружности на некотором расстоянии от ее края, а другой горизонтальный отрезок расположен справа от центральной окружности на том же расстоянии от ее края, что и первый горизонтальный отрезок, первый вертикальный отрезок расположен над центральной окружностью и касается ее в верхней точке, второй вертикальный отрезок примыкает своим верхним концом к правому концу того горизонтального отрезка, который расположен слева, третий горизонтальный отрезок примыкает своим верхним концом к левому концу того горизонтального отрезка, который расположен справа. In the center of the horizon, the symbol of the plane is displayed (figure 3). It is a stylized image of an airplane viewed from the rear and consists of a central circle, two horizontal straight line segments and three vertical straight line segments, with one horizontal segment located to the left of the central circle at some distance from its edge, and another horizontal segment located to the right of the central circle at the same distance from its edge as the first horizontal segment, the first vertical segment is located above the central circle and touches it at the upper point , the second vertical segment adjoins with its upper end to the right end of that horizontal segment, which is located on the left, the third horizontal segment adjoins with its upper end to the left end of that horizontal segment, which is located on the right.
Символ самолета неподвижен, его центр служит отсчетным индексом для шкалы тангажа, а также является тем центром, вокруг которого поворачивается авиагоризонт и относительно которого движется линия горизонта. The airplane symbol is stationary, its center serves as a reference index for the pitch scale, and it is also the center around which the horizon turns and relative to which the horizon line moves.
Заданная траектория, заданный крен и заданная скорость индицируются при помощи единого указателя "Лидер" (поз. 16 на фиг.2), этот символ представляет собой симметричную фигуру, подобную по форме символу самолета. Он состоит из четырех элементов, изображающих различные части самолета при виде сзади (фиг. 4): первая часть (фюзеляж) имеет форму окружности, вторая часть (крылья) состоит из двух горизонтальных отрезков прямой, примыкающих слева и справа к первой части, третья часть (киль) состоит из вертикального отрезка прямой, расположенного над центром первой части и касающегося одной своей стороной первой части, четвертая часть (шасси) имеет П-образную форму и расположена под первой частью симметрично относительно центра первой части. The set path, set roll, and set speed are indicated using a single “Leader” pointer (pos. 16 in FIG. 2), this symbol is a symmetrical figure similar in shape to the symbol of an airplane. It consists of four elements depicting different parts of the aircraft when viewed from the rear (Fig. 4): the first part (fuselage) has a circle shape, the second part (wings) consists of two horizontal straight line segments adjacent to the first part left and right, the third part (keel) consists of a vertical segment of a straight line located above the center of the first part and touching one side of the first part, the fourth part (chassis) has a U-shape and is located under the first part symmetrically relative to the center of the first part.
Директорная команда по высоте индицируется индексом (поз. 17 на фиг.2), перемещающимся вверх-вниз вдоль шкалы высоты. The height director team is indicated by an index (key 17 in FIG. 2) moving up and down along the height scale.
Основные элементы индикации сгруппированы возле двух условных линий - горизонтальной и вертикальной. The main display elements are grouped near two conditional lines - horizontal and vertical.
Горизонтальная линия проходит через середины счетчиков скорости и высоты. В установившемся горизонтальном полете по заданной траектории с этой линией должны совмещаться все основные подвижные элементы: линия горизонта; директорный указатель "Лидер"; директорный индекс высоты; индекс заданной скорости; индекс заданной высоты; стрелка вертикальной скорости. A horizontal line runs through the middle of the speed and altitude meters. In a steady horizontal flight along a given trajectory, all the main moving elements must be combined with this line: the horizon line; Director Index "Leader"; director height index; set speed index; index of a given height; arrow of vertical speed.
Вертикальная линия проходит через центры двух символов, изображающих сам летательный аппарат: отсчетный индекс авиагоризонта и расположенный в центре шкалы курса (на фиг.1 - это символ ЛА). The vertical line passes through the centers of two symbols depicting the aircraft itself: a reference horizon index and located in the center of the heading scale (in Fig. 1, this is an aircraft symbol).
В установившемся идеальном режиме полета с этой линией совмещаются все основные подвижные элементы: индекс крена; шкала тангажа; директорный указатель "Лидер"; индекс путевого угла (треугольник на внешней стороне шкалы курса, фиг. 1); стрелка заданного направления (крестообразная стрелка); стрелка азимута/курсового угла от системы радионавигации VOR или от радиокомпаса (контурная стрелка). In the established ideal flight mode, all the main moving elements are combined with this line: roll index; pitch scale Director Index "Leader"; track angle index (triangle on the outside of the course scale, Fig. 1); arrow of a given direction (crosswise arrow); azimuth / course arrow from the VOR radio navigation system or from the radio compass (contour arrow).
Величина отклонения подвижного элемента от этих двух линий служит мерой отклонения соответствующего параметра полета от установившегося идеального режима. The magnitude of the deviation of the moving element from these two lines serves as a measure of the deviation of the corresponding flight parameter from the established ideal regime.
Указатель "Лидер":
- перемещается относительно центра символа самолета влево-вправо и вверх-вниз;
- поворачивается вокруг своего центра;
- изменяется в размерах.Leader Index:
- moves relative to the center of the aircraft symbol left-right and up-down;
- turns around its center;
- varies in size.
По горизонтали указатель "Лидер" перемещается в соответствии с величиной отклонения от заданной траектории в горизонтальной плоскости или величиной директорной команды по курсу, обозначаемых в дальнейшем как ΔΨ (фиг.5). По вертикали указатель перемещается в соответствии с величиной отклонения от заданной траектории в вертикальной плоскости или директорной команды по тангажу/углу наклона траектории, Δϑ. При нулевых значениях отклонений ΔΨ и Δϑ центр указателя "Лидер" попадает в центр символа самолета.Horizontally, the "Leader" pointer moves in accordance with the deviation from the given trajectory in the horizontal plane or the value of the director team at the heading, hereinafter referred to as Δ Ψ (Fig. 5). The pointer moves vertically in accordance with the deviation from the given trajectory in the vertical plane or by the director command for pitch / angle of the trajectory, Δ ϑ . At zero deviations Δ Ψ and Δ ϑ, the center of the Leader pointer falls into the center of the airplane symbol.
Указатель "Лидер" поворачивается вокруг своего центра в зависимости от величин заданного крена или директорной команды по крену, Δγ.
Геометрические размеры указателя изменяются в зависимости от отклонения от заданной скорости ΔV. Когда скорость меньше заданной, символ "Лидер" уменьшается в размерах - "удаляется" (фиг.6,а), когда скорость больше заданной, он увеличивается в размерах - "приближается" (фиг.6,в). Когда скорость равна заданной, символ "Лидер" имеет номинальный размер, при этом он совмещается с символом самолета (фиг.6,б).The Leader pointer rotates around its center, depending on the values of a given roll or roll director team, Δ γ .
The geometric dimensions of the pointer vary depending on the deviation from the set speed Δ V. When the speed is less than the specified one, the “Leader” symbol decreases in size - “is deleted” (Fig. 6, a), when the speed is greater than the specified one, it increases in size - “approaches” (Fig. 6, c). When the speed is equal to the set, the symbol "Leader" has a nominal size, while it is combined with the symbol of the aircraft (Fig.6, b).
Тем самым изображается летящий перед ЛА "лидер", показывающий требуемое положение и скорость по принципу "делай как я". Когда ЛА находится на требуемой траектории, летит с требуемым креном и с заданной скоростью, указатель "Лидер" совмещается с символом самолета и по положению, и по размеру. Такая интуитивно понятная индикация упрощает пилотирование. This depicts a “leader” flying in front of the aircraft, showing the required position and speed according to the “do as I” principle. When the aircraft is on the desired trajectory, flies with the required roll and at a given speed, the Leader pointer is combined with the aircraft symbol in both position and size. This intuitive display makes piloting easier.
Указатель "Лидер" содержит четыре части:
- первую - центральную, служащую для отсчета горизонтального отклонения;
- вторую - горизонтально-ориентированную, служащую для отсчета вертикального отклонения;
- третью - вертикально-ориентированную, служащую для отсчета отклонения от заданного крена;
- четвертую - служащую для отсчета величины отклонения от заданной скорости; ее форма зависит от выбранной формы символа самолета.The Leader Index contains four parts:
- the first is the central one, which serves to count the horizontal deviation;
- the second - horizontally oriented, serving to count the vertical deviation;
- the third - vertically oriented, serving to count the deviation from a given roll;
- the fourth - serving to count the deviation from the set speed; its shape depends on the chosen shape of the airplane symbol.
Указатель может содержать и другие части, служащие изобразительным или иным целям. The index may contain other parts that serve graphic or other purposes.
В предпочтительной реализации указателя "Лидер" в виде самолетика (фиг. 4) первая часть изображается центральным кружком, вторая часть изображается горизонтальными отрезками по обе стороны кружка ("крылья"), третья часть изображается вертикальной линией над кружком ("киль"), а четвертая часть имеет вид скобки с направленными вниз концами и располагается под центральным кружком. In a preferred implementation of the Leader pointer in the form of an airplane (Fig. 4), the first part is represented by a central circle, the second part is represented by horizontal segments on both sides of the circle (“wings”), the third part is shown by a vertical line above the circle (“keel”), and the fourth part has the form of a bracket with downward ends and is located under the central circle.
Изобразительные атрибуты каждой части управляются отдельно в зависимости от достоверности параметров, определяющих:
величину ΔΨ для первой части;
величину Δϑ для второй части;
величину Δγ для третьей части;
величину ΔV для четвертой части.The visual attributes of each part are managed separately, depending on the reliability of the parameters that determine:
Δ Ψ for the first part;
Δ ϑ for the second part;
Δ γ for the third part;
Δ V for the fourth part.
Атрибутами могут быть цвет этой части символа, ее мигание, форма линий (сплошная, пунктир и т.п.) и др. Attributes can be the color of this part of the symbol, its blinking, the shape of the lines (solid, dotted, etc.), etc.
В предпочтительной реализации этим атрибутом является цвет. Когда информация в трактах ΔΨ, Δϑ, Δγ, ΔV достоверна, четыре части указателя имеют один цвет, например, синий или пурпурный. При недостоверности ΔΨ первая часть указателя индицируется другим цветом, например, бледно-серым. Аналогично изменяется цвет второй части при недостоверности Δϑ, третьей части при недостоверности Δγ, четвертой части при недостоверности ΔV.
Тем самым пилоту дается предупреждение о том, что соответствующее перемещение или размер указателя "Лидер" в данный момент не отражает действительного отклонения от заданного параметра.In a preferred implementation, this attribute is color. When the information in the paths Δ Ψ , Δ ϑ , Δ γ , Δ V is reliable, the four parts of the pointer have the same color, for example, blue or magenta. If Δ Ψ is unreliable, the first part of the pointer is indicated in a different color, for example, pale gray. Similarly, the color of the second part changes when Δ ϑ is unreliable, the third part when Δ γ is unreliable, and the fourth part when Δ V is unreliable.
Thus, the pilot is given a warning that the corresponding movement or size of the Leader pointer at the moment does not reflect the actual deviation from the given parameter.
Источником информации для КПИ служат системы ЛА (см. фиг.7). Инерциальная навигационная система или курсовертикаль (ИНС/КВ) 18 измеряет и выдает углы крена γ, тангажа ϑ и рысканья Ψ летательного аппарата. Навигационный вычислитель (НВ) 19 содержит в своей памяти заранее введенный маршрут полета и выдает данные по траектории полета (в горизонтальной плоскости), которую нужно выдерживать. Система воздушных сигналов (СВС) 20 измеряет и выдает скорость V, высоту Н и вертикальную скорость Vy ЛА. С пульта управления системы автоматического управления полетом (ПУ САУП) 21 пилот задает требуемые высоту Нзад и скорость Vзад. В режиме директорного управления система автоматического управления полетом (САУП) 22 на основе информации о текущих параметрах полета, полученных от систем 18, 20, и требуемой траектории в горизонтальной и вертикальной плоскостях, полученной от систем 19, 21, формирует и выдает команды управления в вертикальной плоскости δϑ, горизонтальной плоскости δΨ и по крену δγ. Эти команды учитывают как величину отклонения, так и динамику ЛА. В других режимах управления ЛА система 22 выдает величины бокового отклонения от линии заданного пути ΔZ и отклонения от заданной высоты ΔН.The source of information for the KPI are aircraft systems (see Fig.7). The inertial navigation system or heading vertical (ANN / HF) 18 measures and displays the angles of roll γ, pitch ϑ and yaw Ψ of the aircraft. The navigation computer (HB) 19 contains in its memory a pre-entered flight path and provides data on the flight path (in the horizontal plane), which must be maintained. The system of air signals (SHS) 20 measures and gives the speed V, the height H and the vertical speed V y LA. From the control panel of the automatic flight control system (PU SAUP) 21, the pilot sets the required height H back and speed V back . In director's control mode, the automatic flight control system (SAUP) 22, based on information about the current flight parameters received from
Командно-пилотажный индикатор принимает и отображает текущие параметры полета от систем 18, 20. По информации от пульта управления 21 и текущей скорости от системы 20 КПИ 23 вычисляет отклонение от заданной скорости ΔV. Эта величина, а также параметры, получаемые от системы автоматического управления полетом 22 и системы посадки (СП) 24, используются в КПИ для управления указателем "Лидер". В режиме посадки указатель перемещается по горизонтали в соответствии с отклонением ЛА от курса посадки εк, а по вертикали - в соответствии с отклонением ЛА от глиссады планирования εг. При полете по маршруту в режиме директорного управления указатель перемещается в соответствии с директорными командами в вертикальной и горизонтальной плоскостях δϑ, δΨ, одновременно он поворачивается в соответствии с директорной командой по крену δγ. В режиме ручного управления указатель перемещается по горизонтали в соответствии с величиной бокового отклонения от линии заданного пути ΔZ, а по вертикали - в соответствии с величиной отклонения от заданной высоты ΔН.The flight-control indicator receives and displays the current flight parameters from the
Функциональная схема командно-пилотажного индикатора по данному изобретению приведена на фиг.8. Functional diagram of a flight indicator according to this invention is shown in Fig. 8.
КПИ содержит сумматор 25, мультиплексоры 26 и 27, блоки вычисления характеристик указателя "Лидер" 28, 29, 30, блоки определения достоверности входной информации 31-34, экран 35 и средства отображения на этом экране символов в соответствии с положением и состоянием ЛА - генератор символов 36. Устройство может содержать и другие элементы, выполняющие прием и обработку пилотажно-навигационной информации, используемой для управления авиагоризонтом, подвижными шкалами, указателями и другими элементами формата изображения (на фиг.8 не показаны). The KPI contains an
Параметры, используемые для управления движением указателя "Лидер" по горизонтали, поступают на мультиплексор 26. В зависимости от режима полета мультиплексор выбирает один из этих параметров - либо директорную команду в горизонтальной плоскости δΨ, либо отклонение ЛА от курса посадки εк, либо боковое отклонение от линии заданного пути ΔZ.The parameters used to control the horizontal movement of the Leader pointer are sent to
Аналогично, для управления движением указателя "Лидер" по вертикали мультиплексор 27 выбирает либо директорную команду в вертикальной плоскости δυ, либо отклонение ЛА от глиссады планирования εг, либо отклонение от заданной высоты ΔН.Similarly, to control the vertical movement of the Leader pointer, the
Выбранные значения поступают из мультиплексоров в блок вычисления положения 29, который вычисляет текущее положение указателя "Лидер" на экране, т.е. его смещение относительно символа самолета по горизонтали Х и по вертикали Y, после чего передает результаты вычисления в генератор символов 36. The selected values are sent from the multiplexers to the position calculation unit 29, which calculates the current position of the "Leader" pointer on the screen, i.e. its displacement relative to the symbol of the plane horizontally X and vertically Y, after which it passes the calculation results to the
Скорость ЛА V и заданная скорость Vзад поступают на сумматор 35, в котором вычисляется разность этих двух параметров - отклонение от заданной скорости ΔV. Величина отклонения поступает в блок вычисления размера 28, который в соответствии с этой величиной вычисляет масштаб индикации указателя "Лидер" m и передает этот масштаб в генератор символов 36.The speed of the aircraft V and the target speed V ass go to the
Директорная команда по крену δγ поступает в блок вычисления поворота 30, который вычисляет, на какой угол φ следует повернуть указатель "Лидер" (с учетом направления рассогласования). Вычисленный угол передается в генератор символов (ГС) 36.The director team for roll δ γ enters the
Параметры, используемые для управления указателем "Лидер", параллельно передаются в блоки определения достоверности параметров 31-34. Каждый блок анализирует значение параметра и определяет его достоверность, используя избыточность передаваемой информации и априорные знания о характере изменения параметра. Например, при передаче параметра последовательным кодом по ГОСТ 18977-79 (зарубежный аналог - стандарт ARINC 429), передаваемый код содержит дополнительные разряды, позволяющие определить состояние источника информации и правильность передачи. The parameters used to control the "Leader" pointer are simultaneously transmitted to the blocks for determining the reliability of parameters 31-34. Each unit analyzes the value of the parameter and determines its reliability, using the redundancy of the transmitted information and a priori knowledge about the nature of the parameter change. For example, when transmitting a parameter with a serial code in accordance with GOST 18977-79 (the foreign counterpart is the ARINC 429 standard), the transmitted code contains additional bits that allow you to determine the state of the information source and the correctness of the transmission.
Блоки определения достоверности формируют признаки достоверности четырех частей указателя "Лидер" d1-d4, которые передаются в генератор символов.Blocks for determining reliability form signs of reliability of the four parts of the pointer "Leader" d 1 -d 4 that are transmitted to the symbol generator.
Генератор символов формирует на экране изображения символа самолета, подвижного указателя "Лидер", шкал, счетчиков и других элементов формата изображения, показанного на фиг.1. Например, в случае реализации индикатора на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), ГС при помощи отклоняющей системы задает траекторию движения луча по экрану ЭЛТ, включая в нужных точках подсвет люминофора, так что в результате на экране высвечиваются соответствующие символы. Указатель "Лидер" позиционируется генератором символов в соответствии с вычисленными координатами X, Y, масштабируется в соответствии с вычисленным масштабом m и поворачивается на угол φ. Способ изображения частей указателя (цвет и т.п.) выбирается генератором символов в зависимости от признаков достоверности параметров d1-d4.The symbol generator generates on the screen images of the symbol of the aircraft, the moving pointer "Leader", scales, counters and other elements of the image format shown in figure 1. For example, in the case of the implementation of an indicator based on a cathode ray tube (CRT), the GS using a deflecting system sets the path of the beam along the CRT screen, including the illumination of the phosphor at the desired points, so that the corresponding symbols are displayed on the screen. The Leader pointer is positioned by the symbol generator in accordance with the calculated coordinates X, Y, scaled in accordance with the calculated scale m and rotates through an angle φ. The image method of the parts of the pointer (color, etc.) is selected by the symbol generator depending on the signs of reliability of the parameters d 1 -d 4 .
Источники информации
1. Патент США 4860007.Sources of information
1. US patent 4860007.
2. Патент США 4283705. 2. U.S. Patent 4,283,705.
3. Патент США 6057786. 3. US patent 6057786.
4. Патент США 4825194. 4. US patent 4825194.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002101360A RU2207514C1 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Flight director |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002101360A RU2207514C1 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Flight director |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2207514C1 true RU2207514C1 (en) | 2003-06-27 |
Family
ID=29211367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002101360A RU2207514C1 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Flight director |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2207514C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008150198A1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Ravil Gafievich Hadeev | Position indicator together with the predicted displacement thereof |
| WO2009008774A1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-15 | Ravil Gafievich Hadeev | Display for displaying a parameter and the predictable value thereof on a common scale |
| RU2539708C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-01-27 | Открытое акционерное общество "Камов" | Helicopter flight command indicator |
| RU2539809C1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-01-27 | Игорь Николаевич Кочергин | True horizon indicator |
| RU2561311C2 (en) * | 2013-08-13 | 2015-08-27 | Владимир Иванович Путинцев | Gyrohorizon with pitch and bank indicators spaced in height |
| RU2653414C1 (en) * | 2017-02-02 | 2018-05-08 | Сергей Николаевич Низов | Stalling warning system |
| RU2689086C1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-05-23 | Игорь Борисович Кузнецов | Method of pilot formation of reliable flight pattern during instrument piloting |
| RU2711196C1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-01-15 | Николай Павлович Бездетнов | Flight director display |
| RU2778716C2 (en) * | 2020-12-22 | 2022-08-23 | Николай Павлович Бездетнов | Command and flight indicator of helicopter |
-
2002
- 2002-01-10 RU RU2002101360A patent/RU2207514C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008150198A1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Ravil Gafievich Hadeev | Position indicator together with the predicted displacement thereof |
| WO2009008774A1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-15 | Ravil Gafievich Hadeev | Display for displaying a parameter and the predictable value thereof on a common scale |
| RU2561311C2 (en) * | 2013-08-13 | 2015-08-27 | Владимир Иванович Путинцев | Gyrohorizon with pitch and bank indicators spaced in height |
| RU2561311C9 (en) * | 2013-08-13 | 2015-09-27 | Владимир Иванович Путинцев | Gyrohorizon with pitch and bank indicators spaced in height |
| RU2539809C1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-01-27 | Игорь Николаевич Кочергин | True horizon indicator |
| RU2539708C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-01-27 | Открытое акционерное общество "Камов" | Helicopter flight command indicator |
| RU2653414C1 (en) * | 2017-02-02 | 2018-05-08 | Сергей Николаевич Низов | Stalling warning system |
| RU2689086C1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-05-23 | Игорь Борисович Кузнецов | Method of pilot formation of reliable flight pattern during instrument piloting |
| RU2711196C1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-01-15 | Николай Павлович Бездетнов | Flight director display |
| RU2778716C2 (en) * | 2020-12-22 | 2022-08-23 | Николай Павлович Бездетнов | Command and flight indicator of helicopter |
| RU2800102C1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-07-18 | Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК") | Panoramic aviation display |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9640081B2 (en) | System and method for displaying a runway position indicator | |
| US9733103B2 (en) | System and display element for displaying waypoint markers with integrated altitude constraint information | |
| EP2560152B1 (en) | Aircraft vision system including a runway position indicator | |
| EP2827104B1 (en) | Display systems and methods for providing displays having an integrated autopilot functionality | |
| US6320579B1 (en) | Cockpit display having 3D flight path error symbology | |
| EP2282173B1 (en) | Method and system displaying a flight path to intercept an ILS glide path | |
| US20030222887A1 (en) | Control system providing perspective flight guidance | |
| EP2557552A1 (en) | Aircraft vision system having redundancy for low altitude approaches | |
| EP2196774B1 (en) | System and method for rendering a primary flight display having an attitude frame element | |
| EP1944580B1 (en) | Aircraft glide slope display system and method | |
| EP2149783A1 (en) | Aircraft synthetic vision system for approach and landing | |
| EP2128732A1 (en) | Method for displaying crosswind correction for approach to a runway | |
| US9581465B2 (en) | Apparatus and method for displaying a synthetic vision system view direction | |
| RU2474862C1 (en) | Flight director display | |
| EP1462767B1 (en) | Aircraft guidance system and method providing perspective flight guidance | |
| US5675328A (en) | Optoelectronic device for assistance in the piloting of an aircraft under conditions of poor visibility | |
| RU2207514C1 (en) | Flight director | |
| Reising et al. | A comparison of two head up display formats used to fly curved instrument approaches | |
| RU2647344C2 (en) | Take-off and landing display system of the aircraft | |
| US5675327A (en) | Optoelectronic device for assistance in the piloting of an aircraft | |
| RU2297596C1 (en) | Method of forming pilotage navigation information on multi-functional indicator for performing landing | |
| EP2846134B1 (en) | Helicopter system and method for integrating collective flight director cues |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110111 |