RU2249856C1 - Piloted simulator - Google Patents

Piloted simulator Download PDF

Info

Publication number
RU2249856C1
RU2249856C1 RU2003131107/11A RU2003131107A RU2249856C1 RU 2249856 C1 RU2249856 C1 RU 2249856C1 RU 2003131107/11 A RU2003131107/11 A RU 2003131107/11A RU 2003131107 A RU2003131107 A RU 2003131107A RU 2249856 C1 RU2249856 C1 RU 2249856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
flight
aircraft
block
input
Prior art date
Application number
RU2003131107/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.Н. Матюшенко (RU)
М.Н. Матюшенко
Г.М. Синевич (RU)
Г.М. Синевич
Д.В. Сухомлинов (RU)
Д.В. Сухомлинов
Ю.Т. Юшинский (RU)
Ю.Т. Юшинский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-Производственное Объединение "Мобильные Информационные Системы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-Производственное Объединение "Мобильные Информационные Системы" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-Производственное Объединение "Мобильные Информационные Системы"
Priority to RU2003131107/11A priority Critical patent/RU2249856C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2249856C1 publication Critical patent/RU2249856C1/en

Links

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; training flight personnel in maneuvering, performance of combat mission and higher aerobatics.
SUBSTANCE: proposed piloted simulator includes aircraft cabin equipped with indicators showing parameters of motion and power plant, sensors of control members and visualization system of aircraft spatial motion, computer system with two aircraft spatial motion modules, two modules of power plant dynamics, planning module with initial flight condition and assigned maneuver unit and control lever regulation law unit, assigned flight trajectory visualization module, module for estimation of quality of flight performed by pilot and monitor. Planning of flight is prepared in accordance with instructions for flight operation of aircraft; planning includes flight mission for performing the maneuver. In planning, altitude, speed, heading of flight and time of performing the assigned maneuver are indicated. Piloted simulator makes it possible to create "image" of flight, thus facilitating performance of assigned maneuver by pilot under real conditions.
EFFECT: enhanced accuracy of control and safety of flight.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования при подготовке в строевых частях летного состава.The invention relates to aircraft and is intended for use in the training in combat units of flight personnel.

Известно устройство для контроля деятельности оператора на авиационном тренажере, содержащее, в частности, задатчик эталонных характеристик и допусков, выходы которого подключены к входам графического дисплея и блока сравнения, тренажер, выполненный в виде блока цифровых входов, блока имитации системы управления вооружением и последовательно соединенных блоков потенциометров, аналого-цифрового преобразователя, блока тарировок, блока расчета параметров движения летательного аппарата и блока формирования зависимостей текущих параметров движения и управления, при этом выходы блока формирования зависимостей текущих параметров движения и управления, блока имитации системы управления вооружением и блока цифровых кодов подключены к входам графического дисплея и блока сравнения, выходы которого также подключены к входам графического дисплея (SU 1831958 А1, G 09 В 9/08, 10.05.1995).A device for monitoring the activities of the operator on an aircraft flight simulator, containing, in particular, a reference characteristics and tolerance setter, the outputs of which are connected to the inputs of the graphic display and the comparison unit, a simulator made in the form of a block of digital inputs, a simulation module of an arms control system and series-connected blocks potentiometers, an analog-to-digital converter, a calibration block, a block for calculating the motion parameters of an aircraft, and a block for forming dependences of the current parameters movement and control, the outputs of the block forming the dependencies of the current parameters of movement and control, the simulation unit of the weapon control system and the block of digital codes are connected to the inputs of the graphic display and the comparison unit, the outputs of which are also connected to the inputs of the graphic display (SU 1831958 A1, G 09 B 9/08, 05/10/1995).

Недостаток известного устройства связан с получением неполной информации о траектории движения самолета, что снижает достоверность представлений о пространственном положении при выполнении фигур высшего пилотажа.A disadvantage of the known device is associated with obtaining incomplete information about the trajectory of the aircraft, which reduces the reliability of ideas about the spatial position when performing aerobatics.

Наиболее близким к предложенному является пилотажный тренажер летчика, содержащий кабину летчика, включающую оптико-коллимационное устройство индикации, акустическую систему, кресло летчика, приборную доску с пилотажно-навигационными приборами и индикаторами контроля режима работы авиадвигателей и органы управления управляющими поверхностями и авиадвигателями имитируемого летательного аппарата, вычислительную систему с персональной ЭВМ и систему информационного обмена (RU 94025128 A1, G 09 В 9/08, 10.09.1996).Closest to the proposed one is an aerobatic flight simulator containing a pilot’s cockpit, including an optical-collimation display device, an acoustic system, a pilot’s seat, a dashboard with flight-navigation instruments and indicators for monitoring aircraft engine operating modes and controls for control surfaces and aircraft engines of a simulated aircraft, a computer system with a personal computer and an information exchange system (RU 94025128 A1, G 09 V 9/08, 09/10/1996).

Недостаток указанного устройства определяется невозможностью создания “образа полета”, что отрицательно сказывается на точности управления и безопасности полета.The disadvantage of this device is determined by the impossibility of creating a “flight image”, which negatively affects the accuracy of control and flight safety.

Известны пилотажные стенды:Known aerobatic stands:

"Пилотажный тренажер летчика" (номер публикации 94025128, дата публикации 1996.09.10)."Pilot Flight Simulator" (publication number 94025128, publication date 1996.09.10).

Описание изобретения к патенту "Способ контроля деятельности оператора на авиационном тренажере и устройство для его реализации". Авторское свидетельство СССР №1556393, кл. G 09 B 9/08, 1989.Description of the invention to the patent "Method for monitoring the activities of the operator on an aircraft flight simulator and device for its implementation." USSR copyright certificate No. 1556393, class G 09 B 9/08, 1989.

RU 2018972 С1 (ИНСТИТУТ АВИАЦИОННОЙ МЕДИЦИНЫ), 30.08.1994.RU 2018972 C1 (INSTITUTE OF AVIATION MEDICINE), 08.30.1994.

US 6234799 B1 (AMERICAN GNC CORPORATION), 22.05.2001.US 6234799 B1 (AMERICAN GNC CORPORATION), 05.22.2001.

US 4419079 A (AVIONS MARSEL DASSAULT-BREGUET AVIATION), 06.12.1983.US 4419079 A (AVIONS MARSEL DASSAULT-BREGUET AVIATION), 12/06/1983.

WO 85/00912 A1 (THE COMMONWEALTH OF AUSTRALIA), 28.02.1985.WO 85/00912 A1 (THE COMMONWEALTH OF AUSTRALIA), 02.28.1985.

US 3924342 A (REDIFON LIMITED), 09.12.1975.US 3924342 A (REDIFON LIMITED), 12/9/1975.

DE 3929581 A1 (BODENSEEWEK GERATETECHNIK GMBH), 07.03.1991.DE 3929581 A1 (BODENSEEWEK GERATETECHNIK GMBH), 03/07/1991.

RU 2156501 C1 (ПИНАЕВ С.А. и др.), 20.09.2000.RU 2156501 C1 (PINAEV S.A. et al.), 09/20/2000.

RU 2114460 C1 (Фирсов А.В. и др.), 27.06.1998.RU 2114460 C1 (Firsov A.V. et al.), 06/27/1998.

Задачей изобретения является повышение эффективности обучения с облегчением проведения заданного маневра в реальных условиях.The objective of the invention is to increase the effectiveness of training with the facilitation of a given maneuver in real conditions.

Поставленная задача решается тем, что в пилотажном стенде наземного комплекса планирования и подготовки летчика к выполнению полетов на самолете-истребителе, содержащем кабину самолета с индикаторными приборами параметров движения и силовой установки, датчиками органов управления и системой визуализации пространственного движения самолета, а также вычислительную систему, включающую в себя первый модуль пространственного движения самолета, первый модуль динамики силовой установки и монитор, при этом вход первого модуля динамики силовой установки и первый вход первого модуля пространственного движения самолета связаны с датчиками органов управления, выход первого модуля пространственного движения самолета - с индикаторными приборами параметров движения и системой визуализации пространственного движения самолета, а выход первого модуля динамики силовой установки - со вторым входом первого модуля пространственного движения самолета и с индикаторными приборами параметров силовой установки, - в вычислительную систему введены модуль планирования полета с блоком начальных условий полета и заданного маневра и блоком законов регулирования рычагов управления, второй модуль пространственного движения самолета, второй модуль динамики силовой установки, модуль визуализации заданной траектории полета и модуль оценки качества выполнения летчиком полета, при этом вход второго модуля динамики силовой установки и первый вход второго модуля пространственного движения самолета связаны с блоком начальных условий полета и заданного маневра и блоком законов регулирования рычагов управления, выход второго модуля пространственного движения самолета - с индикаторными приборами параметров движения и системой визуализации пространственного движения самолета, а выход второго модуля динамики силовой установки - со вторым входом второго модуля пространственного движения самолета и с индикаторными приборами параметров силовой установки, выходы обоих модулей пространственного движения самолета и обоих модулей динамики силовой установки подключены к соответствующим входам модуля визуализации заданной траектории полета, выходы обоих модулей пространственного движения самолета соединены с соответствующими входами модуля оценки качества выполнения летчиком полета, а выходы модуля визуализации заданной траектории полета и модуля оценки качества выполнения летчиком полета подключены к монитору.The problem is solved in that in the flight bench of the ground-based complex for planning and preparing the pilot to fly on a fighter plane containing the cockpit of the aircraft with indicator devices for motion parameters and the power plant, sensors of control elements and a visualization system for the spatial movement of the aircraft, as well as a computer system, including the first module of the spatial motion of the aircraft, the first module of the dynamics of the power plant and a monitor, while the input of the first module of the dynamics of forces of the new installation and the first input of the first module of the spatial movement of the aircraft are connected with the sensors of the controls, the output of the first module of the spatial movement of the aircraft is connected with indicator devices of the motion parameters and the visualization system of the spatial movement of the aircraft, and the output of the first module of the dynamics of the power plant is connected with the second input of the first module of the spatial movement aircraft and with indicator devices of the power plant parameters, - a flight planning module with a block n the initial flight conditions and the given maneuver and the block of laws for regulating the control levers, the second module of the spatial movement of the aircraft, the second module of the dynamics of the power plant, the module for visualizing the given flight path and the module for assessing the quality of the pilot's flight, the input of the second module of the dynamics of the power plant and the first input of the second the spatial motion module of the aircraft is associated with a block of initial flight conditions and a given maneuver and a block of laws for regulating control levers, the output of the second module spatial motion of the aircraft - with indicator devices of motion parameters and a system for visualizing spatial motion of the aircraft, and the output of the second module of the dynamics of the power plant - with the second input of the second module of spatial motion of the aircraft and indicator instruments of the parameters of the power plant, the outputs of both modules of spatial motion of the aircraft and both modules the dynamics of the power plant are connected to the corresponding inputs of the visualization module of a given flight path, the outputs of both modules a spatial movement of the aircraft are connected to respective inputs of evaluation of quality of performance of pilot flight module and imaging module outputs a predetermined flight path and perform quality assessment module pilot flight connected to a monitor.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.Partial essential features of the invention contribute to the solution of the problem.

Каждый из модулей пространственного движения самолета включает в себя банк аэродинамических коэффициентов, блок системы дифференциальных уравнений, блок алгоритмов автоматизированного управления и блок приводов органов управления, при этом выходы банка аэродинамических коэффициентов и блока приводов органов управления подключены соответственно к первому и второму входам блока системы дифференциальных уравнений, выход блока системы дифференциальных уравнений соединен с входом блока алгоритмов автоматизированного управления, а выход блока алгоритмов автоматизированного управления подключен к первому входу блока приводов органов управления, объединенные вход банка аэродинамических коэффициентов и второй вход блока приводов органов управления являются первым входом модуля пространственного движения самолета, а третий вход и выход блока системы дифференциальных уравнений - соответственно вторым входом и выходом данного модуля.Each of the modules of the spatial movement of the aircraft includes a bank of aerodynamic coefficients, a block of a system of differential equations, a block of algorithms for automated control and a block of drives of controls, while the outputs of a bank of aerodynamic coefficients and a block of drives of controls are connected respectively to the first and second inputs of a block of a system of differential equations , the output of the block of the system of differential equations is connected to the input of the block of algorithms of automated control, and in the course of the block of automated control algorithms is connected to the first input of the block of drives of the controls, the combined input of the bank of aerodynamic coefficients and the second input of the block of drives of the controls are the first input of the module of the spatial motion of the aircraft, and the third input and output of the block of the system of differential equations, respectively, the second input and output of this module.

Составные блоки модуля планирования полета и кабины связаны с модулями пространственного движения самолета и модулями динамики силовой установки через интерфейсный узел.The constituent blocks of the flight planning module and the cockpit are connected with the spatial motion modules of the aircraft and the power unit dynamics modules through the interface node.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного пилотажного стенда.The drawing shows a functional diagram of the proposed aerobatic stand.

Пилотажный стенд содержит кабину 1 самолета с индикаторными приборами 2 параметров движения, индикаторными приборами 3 параметров силовой установки, датчиками 4.1-4.n органов управления и системой 5 визуализации пространственного движения самолета, а также вычислительную систему, включающую в себя первый модуль 6 и второй модуль 7 пространственного движения самолета, первый модуль 8 и второй модуль 9 динамики силовой установки, модуль 10 планирования полета с блоком 11 начальных условий полета и заданного маневра и блоком 12 законов регулирования рычагов управления, модуль 13 визуализации заданной траектории полета, модуль 14 оценки качества выполнения летчиком полета и монитор 15.The flight bench contains an airplane cockpit 1 with indicator devices 2 motion parameters, indicator devices 3 power plant parameters, control sensors 4.1-4.n and the aircraft spatial motion visualization system 5, as well as a computer system including a first module 6 and a second module 7 spatial motion of the aircraft, the first module 8 and the second module 9 of the dynamics of the power plant, module 10 flight planning with block 11 of the initial flight conditions and the specified maneuver and block 12 of laws is regulated ia control levers, module 13 visualization of a given flight path, module 14 assess the quality of the pilot's flight performance and monitor 15.

Вход первого модуля 8 динамики силовой установки и первый вход первого модуля 6 пространственного движения самолета связаны с датчиками 4.1-4.n органов управления, выход первого модуля 6 пространственного движения самолета - с индикаторными приборами 2 параметров движения и системой 5 визуализации пространственного движения самолета, а выход первого модуля 8 динамики силовой установки - со вторым входом первого модуля 6 пространственного движения самолета и с индикаторными приборами 3 параметров силовой установки. Вход второго модуля 9 динамики силовой установки и первый вход второго модуля 7 пространственного движения самолета связаны с блоком 11 начальных условий полета и заданного маневра и блоком 12 законов регулирования рычагов управления, выход второго модуля 7 пространственного движения самолета - с индикаторными приборами 2 параметров движения и системой 5 визуализации пространственного движения самолета, а выход второго модуля 9 динамики силовой установки - со вторым входом второго модуля 7 пространственного движения самолета и с индикаторными приборами 3 параметров силовой установки. Выходы модулей 6 и 7 пространственного движения самолета и модулей 8 и 9 динамики силовой установки подключены к соответствующим входам модуля 13 визуализации заданной траектории полета, выходы модулей 6 и 7 пространственного движения самолета соединены с соответствующими входами модуля 14 оценки качества выполнения летчиком полета, а выходы модуля 13 визуализации заданной траектории полета и модуля 14 оценки качества выполнения летчиком полета подключены к монитору 15.The input of the first module 8 of the dynamics of the power plant and the first input of the first module 6 of the spatial motion of the aircraft are connected with the sensors 4.1-4.n of the controls, the output of the first module 6 of the spatial motion of the airplane is connected with indicator devices 2 of the motion parameters and the system 5 for visualizing the spatial motion of the airplane, the output of the first module 8 of the dynamics of the power plant - with the second input of the first module 6 of the spatial movement of the aircraft and with indicator devices 3 parameters of the power plant. The input of the second module 9 of the dynamics of the power plant and the first input of the second module 7 of the spatial movement of the aircraft are connected to the block 11 of the initial flight conditions and the specified maneuver and the block 12 of the laws of regulation of the control levers, the output of the second module 7 of the spatial movement of the aircraft - with indicator devices 2 movement parameters and the system 5 visualization of the spatial movement of the aircraft, and the output of the second module 9 of the dynamics of the power plant with the second input of the second module 7 of the spatial movement of the aircraft and with indicator bubbled devices 3 parameters powerplant. The outputs of the modules 6 and 7 of the spatial movement of the aircraft and the modules 8 and 9 of the dynamics of the power plant are connected to the corresponding inputs of the module 13 of the visualization of the given flight path, the outputs of the modules 6 and 7 of the spatial movement of the aircraft are connected to the corresponding inputs of the module 14 for assessing the quality of the pilot's flight performance, and the outputs of the module 13 visualization of a given flight path and module 14 evaluating the quality of the pilot's flight are connected to the monitor 15.

Каждый из модулей 6 и 7 пространственного движения самолета включает в себя банк 16 аэродинамических коэффициентов, блок 17 системы дифференциальных уравнений, блок 18 алгоритмов автоматизированного управления и блок 19 приводов органов управления. Выходы банка 16 аэродинамических коэффициентов и блока 19 приводов органов управления подключены соответственно к первому и второму входам блока 17 системы дифференциальных уравнений. Выход блока 17 системы дифференциальных уравнений соединен с входом блока 18 алгоритмов автоматизированного управления. Выход блока 18 алгоритмов автоматизированного управления подключен к первому входу блока 19 приводов органов управления. Объединенные вход банка 16 аэродинамических коэффициентов и второй вход блока 19 приводов органов управления являются первым входом модулей 6 и 7 пространственного движения самолета, а третий вход и выход блока 17 системы дифференциальных уравнений - соответственно вторым входом и выходом модулей 6 и 7.Each of the modules 6 and 7 of the spatial movement of the aircraft includes a bank of 16 aerodynamic coefficients, a block 17 of a system of differential equations, a block of 18 algorithms for automated control and a block of 19 drives of the controls. The outputs of the bank 16 aerodynamic coefficients and the block 19 of the actuator controls are connected respectively to the first and second inputs of the block 17 of the system of differential equations. The output of block 17 of the system of differential equations is connected to the input of block 18 of automated control algorithms. The output of block 18 of automated control algorithms is connected to the first input of block 19 of the actuator controls. The combined bank input 16 of the aerodynamic coefficients and the second input of the control unit drive unit 19 are the first input of the aircraft spatial motion modules 6 and 7, and the third input and output of the differential equation system unit 17 are the second input and output of the modules 6 and 7.

Составные блоки модуля 10 планирования полета и кабины 1 связаны с модулями 6 и 7 пространственного движения самолета и модулями 8 и 9 динамики силовой установки через интерфейсный узел 20.The constituent blocks of the flight planning module 10 and the cockpit 1 are connected with the modules 6 and 7 of the spatial movement of the aircraft and modules 8 and 9 of the dynamics of the power plant through the interface node 20.

Работа на пилотажном стенде осуществляется следующим образом.Work on the flight bench is as follows.

Планирование полета составляется в соответствии с инструкцией по летной эксплуатации самолета и включает в себя полетное задание на выполнение маневра. Данный комплекс предназначен для подготовки в строевых частях летчиков к выполнению маневров при решении боевых задач и маневров высшего пилотажа. При планировании полета указываются все необходимые условия: временные зависимости для высоты полета Н, скорости полета V (числа М), курса полета ψ и временные зависимости для угловых координат и перегрузок.Flight planning is compiled in accordance with the instructions for the flight operation of the aircraft and includes a flight mission to perform maneuver. This complex is intended for training pilots in combat units to perform maneuvers in solving combat missions and aerobatics. When planning a flight, all necessary conditions are indicated: time dependences for flight altitude H, flight speed V (number M), flight course ψ and time dependences for angular coordinates and overloads.

Рассмотрим типы маневров, которые выполняются на пилотажном стенде и вносятся в программу модуля 10 планирования полетом.Consider the types of maneuvers that are performed on the flight bench and are included in the program of flight planning module 10.

1. Вираж (при установившихся или неустановившихся скоростях) с заданным углом крена γ .1. A bend (at steady or unsteady speeds) with a given roll angle γ.

Расчетные задания параметров заданного маневра определяются по формулам:Design tasks for the parameters of a given maneuver are determined by the formulas:

- радиус виража- bend radius

Figure 00000002
Figure 00000002

где: nу - перегрузка в продольном канале,where: n y - overload in the longitudinal channel,

g=9,8 м/сек2,g = 9.8 m / s 2

Vвир - [м/сек];V sup - [m / s];

- скорость виража- bend speed

Figure 00000003
Figure 00000003

где Vгп - скорость горизонтального полета по данной высоте;where V GP - the speed of horizontal flight at a given height;

- тяга двигателя на вираже- engine thrust on a bend

Рвиргпny,P sup = P gp n y ,

где Ргп - тяга двигателя при горизонтальном полете при Vгп на заданной высоте полета.where R GP - thrust of the engine in horizontal flight at V GP at a given flight altitude.

- мощность потребления для выполнения виража- power consumption to perform a turn

Nв=Nгпny,N in = N gp n y ,

где Nгп - - мощность, потребная для горизонтального полета при Vв=const на данной высоте.where N gp - is the power required for horizontal flight at V in = const at a given height.

- время виража при развороте на угол курса Δ ψ- turn time during a turn at the angle of the course Δ ψ

Figure 00000004
Figure 00000004

где: tвир [сек], Δ ψ - [рад]where: t sup [sec], Δ ψ - [rad]

2. Пикирование - полет самолета по крутой нисходящей траектории и выход из пикирования.2. Dive - the flight of a plane along a steep downward trajectory and exit from the dive.

Основные расчеты значения для данного маневра:Basic calculations of the value for this maneuver:

- радиус кривизны траектории при входе в пикирование- radius of curvature of the trajectory at the entrance to the dive

Figure 00000005
Figure 00000005

где: θ - угол наклона траектории при пикировании,where: θ is the angle of inclination of the trajectory when diving,

θ =ϑ -α ,θ = ϑ -α,

ϑ - угол тангажа,ϑ - pitch angle

α - угол атаки;α is the angle of attack;

- радиус кривизны при выходе из пикирования- radius of curvature when exiting a dive

Figure 00000006
Figure 00000006

где: V - среднее значение скорости полета,where: V is the average value of the speed of flight,

nуср - среднее значение перегрузки,n usr - the average value of the overload,

θ 0 - установившейся угол наклона траектории при пикировании;θ 0 - steady-state angle of inclination of the trajectory during a dive;

- потеря высоты- loss of height

Δ H-Rcp(1-cosθ cp),Δ HR cp (1-cosθ cp ),

где Rcp- средний радиус кривизны траектории.where R cp is the average radius of curvature of the trajectory.

3. Горка - неустановившееся криволинейное движение самолета в вертикальной плоскости для быстрого набора высоты. Горка - основной вид маневра в вертикальной плоскости для самолета - истребителя.3. Slide - unsteady curvilinear movement of the aircraft in a vertical plane for quick climb. The slide is the main type of maneuver in a vertical plane for a fighter aircraft.

Расчет основных параметров этого маневра аналогичен расчету при выполнении маневра пикирования.The calculation of the main parameters of this maneuver is similar to the calculation when performing a dive maneuver.

4. Петля Нестерова (ПН) - неустановившееся движение самолета в вертикальной плоскости. ПН выполняется при условии, что скорость полета больше в 1,6-2,2 раза минимальной скорости самолета при работе силовой установки и не менее чем в 3 раза больше при выключенной силовой установке. При выполнении этого маневра внимание уделяется изменению скорости полета, т.к. по мере набора высоты при выполнении маневра скорость падает, в верхней точке петли она минимальна, а затем начинает возрастать. Основные параметры маневра определяются расчетом кривизны в разных точках петли:4. Loop Nesterova (PN) - unsteady movement of the aircraft in a vertical plane. PN is carried out under the condition that the flight speed is more than 1.6-2.2 times the minimum speed of the aircraft during operation of the power plant and not less than 3 times more when the power plant is off. When performing this maneuver, attention is paid to changing the flight speed, because as you climb while performing the maneuver, the speed drops, at the top of the loop it is minimal, and then begins to increase. The main parameters of the maneuver are determined by calculating the curvature at different points of the loop:

- начало петли- start of loop

Figure 00000007
Figure 00000007

- вход в петлю- loop entry

Figure 00000008
Figure 00000008

- радиус кривизны при угле наклона траектории θ =90°- radius of curvature at an angle of inclination of the trajectory θ = 90 °

Figure 00000009
Figure 00000009

где V0 - скорость при θ =90° ;where V 0 is the speed at θ = 90 °;

- радиус кривизны в верхней точке петли- radius of curvature at the top of the loop

Figure 00000010
Figure 00000010

где Vвepx - скорость в верхней точке петли.where V Вepx is the speed at the top of the loop.

5. Боевой разворот - восходящий пространственный маневр, при котором угол разворота в горизонтальной плоскости составляет примерно 180° , угол наклона траектории примерно равен нулю. Боевой разворот может выполняется с различными изменениями угла крена. При расчете данного маневра определяют:5. Combat reversal - an upward spatial maneuver in which the angle of rotation in the horizontal plane is approximately 180 °, the angle of inclination of the trajectory is approximately equal to zero. A combat U-turn can be performed with various roll angle changes. When calculating this maneuver determine:

- угловую скорость в горизонтальной плоскости- angular velocity in the horizontal plane

Figure 00000011
Figure 00000011

- угловую скорость в вертикальной плоскости- angular velocity in the vertical plane

Figure 00000012
Figure 00000012

- радиус кривизны траектории в вертикальной плоскости- radius of curvature of the trajectory in the vertical plane

Figure 00000013
Figure 00000013

- вертикальную скорость- vertical speed

Vy=Vsinθ ;V y = Vsinθ;

- горизонтальную скорость- horizontal speed

Vx=Vcosθ .V x = Vcosθ.

6. Маневр в наклонной плоскости, составляющей с горизонтальной плоскостью двугранный угол ψ v (полет без скольжения, угол скольжения β =0).6. Maneuver in an inclined plane that makes up the dihedral angle ψ v with the horizontal plane (flight without slip, slip angle β = 0).

Основные расчетные формулы:Basic calculation formulas:

- продольное ускорение- longitudinal acceleration

jnp=g(nx-sinψ vsinμ ),j np = g (n x -sinψ v sinμ),

где: μ - угол разворота в плоскости маневра,where: μ is the angle of rotation in the plane of maneuver,

nх - перегрузка в скоростной системе координат;n x - overload in a high-speed coordinate system;

- угловая скорость поворота траектории в плоскости маневра (рад/с)- angular velocity of turning the trajectory in the maneuver plane (rad / s)

Figure 00000014
Figure 00000014

- вертикальная скорость- vertical speed

Vy=Vsinψ sinμ ;V y = Vsinψ sinμ;

- угол крена в различных точках траектории- roll angle at various points on the path

Figure 00000015
Figure 00000015

Приведенные основные расчетные формулы даны для установившегося маневра и являются исходными данными для расчета закона регулирования по времени рычагов управления

Figure 00000016
движением самолета и закона управления ручкой тяги двигателя Хруд.The basic calculation formulas given are given for the steady-state maneuver and are the initial data for calculating the time control law of the control levers
Figure 00000016
the movement of the aircraft and the control law of the engine thrust handle X ores .

В модуле планирования полета в зависимости от заданного маневра полета на основании проведенных расчетов вводятся законы регулирования:In the flight planning module, depending on the given flight maneuver, the control laws are introduced on the basis of the calculations made:

Xpϑ (t), Xpγ (t), Хn(t) и Хруд(t).X p ϑ (t), X p γ (t), X n (t) and X ores (t).

Эти законы вводятся с учетом имеющихся ограничений для самолета по перегрузкам, предельному углу атаки, максимальной и минимальной скоростям полета, ограничению по числу М и минимальной высоты полета при выполнении маневра.These laws are introduced taking into account the existing restrictions for the aircraft overload, the maximum angle of attack, the maximum and minimum flight speeds, the restriction on the number M and the minimum flight height when performing the maneuver.

Эти зависимости вводятся для выполнения маневра как бы "идеальным летчиком", т.е. выполнение маневра проводится без участия летчика, который проходит подготовку к полету.These dependencies are introduced to perform the maneuver as if by an “ideal pilot”, i.e. the maneuver is carried out without the participation of the pilot, who is preparing for the flight.

Для выполнения маневра "идеальным летчиком" выход модуля планирования 10 (выходы блоков 11 и 12) включен на вход второго модуля 7 пространственного движения самолета и на вход второго модуля 9 динамики силовой установки.To perform the “ideal pilot” maneuver, the output of the planning module 10 (outputs of blocks 11 and 12) is connected to the input of the second module 7 of the aircraft spatial movement and to the input of the second module 9 of the power plant dynamics.

С выхода второго модуля 7 пространственного движения самолета сигналы поступают на вход модуля 13 визуализации заданной траектории движения самолета, который формирует силуэт самолета и его пространственную траекторию на экране - мониторе, а также выдает на экран монитора 15 текущие координаты движения самолета либо в виде графиков, либо в цифровом виде.From the output of the second module 7 of the spatial movement of the aircraft, the signals are fed to the input of the module 13 for visualizing the specified path of the aircraft, which forms the silhouette of the aircraft and its spatial path on the screen - monitor, and also displays on the screen of the monitor 15 the current coordinates of the aircraft either in the form of graphs, or in digital form.

Одновременно сигналы с выхода второго модуля пространственного движения 7 поступают через интерфейсный узел 20 на индикаторные приборы 2 параметров движения в кабине 1 летчика.At the same time, the signals from the output of the second module of the spatial movement 7 are received through the interface unit 20 to the indicator devices 2 movement parameters in the cockpit 1 of the pilot.

Сигнал модуля 10 планирования полета также поступает на вход второго модуля 7 динамики силовой установки, в котором формируется сигнал тяги двигателя в зависимости от заданного положения. Тяга двигателя выдается с учетом динамики силовой установки в зависимости от режима работы (приемистость, дросселирование, малый газ, максимал, малый форсаж, форсаж, полный форсаж и условия полета по высоте и скорости).The signal of the flight planning module 10 is also input to the second module 7 of the dynamics of the power plant, in which the engine thrust signal is generated depending on the given position. The engine thrust is given taking into account the dynamics of the power plant depending on the operating mode (throttle response, throttle, low gas, maximum, small boost, afterburner, afterburner and full flight and altitude and speed flight conditions).

В общем виде тяга двигателя определяется какIn general, engine thrust is defined as

P=f(Xpyg, H, V)· W(p)P = f (X pyg , H, V); W (p)

где W(P) - учитывает динамику силовой установки и представляется в виде:where W (P) - takes into account the dynamics of the power plant and is presented in the form:

Figure 00000017
Figure 00000017

где: T1, Т2, ξ 2 - зависят от условий полета по Н и V и режима работы силовой установки,where: T 1 , T 2 , ξ 2 - depend on the flight conditions for H and V and the operating mode of the power plant,

τ - при включении режима форсаж, на других режимах τ =0.τ - when the afterburner mode is on, in other modes τ = 0.

Сигнал с выхода второго модуля 9 динамики силовой установки поступает на вход второго модуля 7 пространственного движения самолета (на блок 17 системы дифференциальных уравнений) для решения дифференциального уравнения для V. Одновременно с выхода второго модуля 9 динамики силовой установки сигналы через интерфейсный узел 20 поступают на индикаторные приборы 3 отображения параметров силовой установки.The signal from the output of the second module 9 of the dynamics of the power plant is fed to the input of the second module 7 of the spatial movement of the aircraft (block 17 of the differential equation system) to solve the differential equation for V. Simultaneously, from the output of the second module 9 of the dynamics of the power plant, the signals through the interface node 20 are sent to the indicator devices 3 display parameters of the power plant.

Все параметры движения самолета и силовой установки в модуле 13 визуализации заданной траектории полета запоминаются, при этом имеется возможность на каждом участке времени изменить масштаб изображения и сдвинуть картинку по времени в любую сторону.All parameters of the movement of the aircraft and the power plant in the module 13 visualization of a given flight path are remembered, while it is possible at each time section to change the image scale and shift the picture in time in any direction.

Летчик, который проходит подготовку, может наблюдать действия "идеального летчика" (действия по программе модуля 10 планирования полета) и соответствующую траекторию полета, а также движение самолета относительно его центра тяжести.A pilot who is undergoing training can observe the actions of the “ideal pilot” (actions under the program of flight planning module 10) and the corresponding flight path, as well as the movement of the aircraft relative to its center of gravity.

После того как летчик принял решение самому управлять самолетом, он включает систему и осуществляет полет с выполнением заданного маневра. В этом случае сигналы с датчиков 4.1-4.n органов управления в кабине 1 летчика поступают через интерфейсный узел 20 на первые модули 6 и 8 пространственного движения самолета и динамики силовой установки, выходные сигналы которых запоминаются в модуле 13 визуализации заданной траектории полета аналогично работе с "идеальным летчиком". Кроме того, параметры пространственного движения (пилотажно-навигационные параметры) самолета, пилотируемого летчиком, поступают на соответствующие индикаторные приборы 2, а параметры силовой установки - на соответствующие индикаторные приборы 3.After the pilot decided to control the aircraft himself, he turns on the system and flies with the execution of a given maneuver. In this case, the signals from the sensors 4.1-4.n of the controls in the cockpit 1 of the pilot are fed through the interface unit 20 to the first modules 6 and 8 of the spatial movement of the aircraft and the dynamics of the power plant, the output signals of which are stored in the module 13 visualization of a given flight path similar to working with "perfect pilot." In addition, the spatial motion parameters (flight and navigation parameters) of the aircraft piloted by the pilot are supplied to the corresponding indicator devices 2, and the power unit parameters to the corresponding indicator devices 3.

Характеристики модулей 6 и 7 пространственного движения самолета и модулей 8 и 9 динамики силовой аналогичны. Наличие двух идентичных модулей объясняется тем, что иногда целесообразно совместить работу реального и "идеального" летчиков.The characteristics of the modules 6 and 7 of the spatial movement of the aircraft and the modules 8 and 9 of the dynamics of the power are similar. The presence of two identical modules is explained by the fact that sometimes it is advisable to combine the work of real and "ideal" pilots.

После выполнения планируемого полетного задания летчик имеет возможность совместить на экране монитора - траекторию "идеального летчика" и траекторию своего полета, а также вывести на экран монитора 15 выходные сигналы модуля 14 оценки качества выполнения летчиком полета.After completing the planned flight mission, the pilot has the opportunity to combine on the monitor screen the trajectory of the “ideal pilot” and the path of his flight, as well as display on the monitor screen 15 the output signals of module 14 for assessing the quality of the pilot's flight performance.

Анализируя траектории движения, летчик имеет возможность оценить свои действия, при этом его анализ подкрепляется количественной оценкой модуля 14 оценки качества выполнения летчиком полета, т.к. на всем участке траектории выдаются количественное значение ошибки и величина допуска на ошибку.By analyzing the motion paths, the pilot has the opportunity to evaluate his actions, while his analysis is supported by a quantitative assessment of module 14 for assessing the quality of the pilot's flight performance, as the quantitative value of the error and the value of the error tolerance are given over the entire portion of the path.

Особое внимание уделяется на изменение полета по курсу и высоте. Если по оценке качества управления управление выполнено неудовлетворительно, то летчик повторяет полеты и вновь оценивает качество выполнения маневра.Particular attention is paid to changing flight course and altitude. If, according to the assessment of the quality of control, the control is unsatisfactory, then the pilot repeats flights and again evaluates the quality of the maneuver.

По отзывам летчиков данный пилотажный стенд наземного комплекса планирования позволяет создать "образ" полета, что значительного облегчает летчику проведение заданного маневра в реальных условиях, повысить точность управления, а также обеспечить безопасность полета при выполнении сложного маневра на малых высотах.According to the reviews of the pilots, this flight bench of the ground-based planning complex allows you to create an “image” of the flight, which makes it much easier for the pilot to carry out a given maneuver in real conditions, to improve control accuracy, and also to ensure flight safety when performing complex maneuvers at low altitudes.

Claims (3)

1. Пилотажный стенд наземного комплекса планирования и подготовки летчика к выполнению полетов на самолете-истребителе, содержащий кабину самолета с индикаторными приборами параметров движения и силовой установки, датчиками органов управления и системой визуализации пространственного движения самолета, а также вычислительную систему, включающую в себя первый модуль пространственного движения самолета, первый модуль динамики силовой установки и монитор, при этом вход первого модуля динамики силовой установки и первый вход первого модуля пространственного движения самолета связаны с датчиками органов управления, выход первого модуля пространственного движения самолета - с индикаторными приборами параметров движения и системой визуализации пространственного движения самолета, а выход первого модуля динамики силовой установки - со вторым входом первого модуля пространственного движения самолета и с индикаторными приборами параметров силовой установки, отличающийся тем, что в вычислительную систему введены модуль планирования полета с блоком начальных условий полета и заданного маневра и блоком законов регулирования рычагов управления, второй модуль пространственного движения самолета, второй модуль динамики силовой установки, модуль визуализации заданной траектории полета и модуль оценки качества выполнения летчиком полета, при этом вход второго модуля динамики силовой установки и первый вход второго модуля пространственного движения самолета связаны с блоком начальных условий полета и заданного маневра и блоком законов регулирования рычагов управления, выход второго модуля пространственного движения самолета - с индикаторными приборами параметров движения и системой визуализации пространственного движения самолета, а выход второго модуля динамики силовой установки - со вторым входом второго модуля пространственного движения самолета и с индикаторными приборами параметров силовой установки, выходы обоих модулей пространственного движения самолета и обоих модулей динамики силовой установки подключены к соответствующим входам модуля визуализации заданной траектории полета, выходы обоих модулей пространственного движения самолета соединены с соответствующими входами модуля оценки качества выполнения летчиком полета, а выходы модуля визуализации заданной траектории полета и модуля оценки качества выполнения летчиком полета подключены к монитору.1. The pilot stand of the ground-based complex for planning and preparing the pilot for flight in a fighter aircraft, comprising a cockpit with indicator indicators of motion parameters and a power plant, sensors of controls and a system for visualizing the spatial motion of the aircraft, as well as a computer system including the first module spatial movement of the aircraft, the first module of the dynamics of the power plant and a monitor, while the input of the first module of the dynamics of the power plant and the first input of the first mo the muzzle of the spatial motion of the aircraft is connected with the sensors of the controls, the output of the first module of the spatial motion of the aircraft - with indicator instruments of the motion parameters and the visualization system of the spatial motion of the airplane, and the output of the first module of the dynamics of the power plant - with the second input of the first module of the spatial motion of the airplane and the indicator instruments of parameters power plant, characterized in that a flight planning module with a block of initial conditions p flight and a given maneuver and a block of laws governing control levers, the second module of the spatial movement of the aircraft, the second module of the dynamics of the power plant, the module for visualizing the given flight path and the module for assessing the quality of the pilot's flight performance, while the input of the second module of the dynamics of the power plant and the first input of the second module of the spatial the movements of the aircraft are associated with a block of initial flight conditions and a given maneuver and a block of laws for regulating control levers, the output of the second space module the motion of the aircraft - with indicator devices of the motion parameters and the spatial motion visualization system of the aircraft, and the output of the second module of the dynamics of the power plant - with the second input of the second module of the spatial motion of the aircraft and with indicator instruments of the power plant, the outputs of both modules of the spatial motion of the aircraft and both dynamics modules the power plant is connected to the corresponding inputs of the visualization module of a given flight path, the outputs of both spatial modules about the movement of the aircraft are connected to the corresponding inputs of the module for assessing the quality of the pilot's flight performance, and the outputs of the module for visualizing the specified flight path and the module for assessing the quality of the pilot's flight are connected to the monitor. 2. Пилотажный стенд по п.1, отличающийся тем, что каждый из модулей пространственного движения самолета включает в себя банк аэродинамических коэффициентов, блок системы дифференциальных уравнений, блок алгоритмов автоматизированного управления и блок приводов органов управления, при этом выходы банка аэродинамических коэффициентов и блока приводов органов управления подключены соответственно к первому и второму входам блока системы дифференциальных уравнений, выход блока системы дифференциальных уравнений соединен с входом блока алгоритмов автоматизированного управления, а выход блока алгоритмов автоматизированного управления подключен к первому входу блока приводов органов управления, объединенные вход банка аэродинамических коэффициентов и второй вход блока приводов органов управления являются первым входом модуля пространственного движения самолета, а третий вход и выход блока системы дифференциальных уравнений - соответственно вторым входом и выходом данного модуля.2. An aerobatic bench according to claim 1, characterized in that each of the spatial motion modules of the aircraft includes a bank of aerodynamic coefficients, a block of a system of differential equations, a block of algorithms for automated control and a block of drives of the controls, while the outputs of the bank of aerodynamic coefficients and a block of drives controls are connected respectively to the first and second inputs of the block of the system of differential equations, the output of the block of the system of differential equations is connected to the input of the block a algorithms of automated control, and the output of the block of algorithms of automated control is connected to the first input of the block of drives of the controls, the combined input of the bank of aerodynamic coefficients and the second input of the block of drives of the controls are the first input of the module of the spatial movement of the aircraft, and the third input and output of the block of the system of differential equations, respectively second input and output of this module. 3. Пилотажный стенд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что составные блоки модуля планирования полета и кабины связаны с модулями пространственного движения самолета и модулями динамики силовой установки через интерфейсный узел.3. An aerobatic bench according to claim 1 or 2, characterized in that the constituent blocks of the flight planning module and the cockpit are connected with the spatial motion modules of the aircraft and the power unit dynamics modules through the interface unit.
RU2003131107/11A 2003-10-23 2003-10-23 Piloted simulator RU2249856C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003131107/11A RU2249856C1 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Piloted simulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003131107/11A RU2249856C1 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Piloted simulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2249856C1 true RU2249856C1 (en) 2005-04-10

Family

ID=35611802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003131107/11A RU2249856C1 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Piloted simulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2249856C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189475U1 (en) * 2018-12-10 2019-05-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации FLIGHT STAND MILITARY TRANSPORT AIRPLANE
CN111746823A (en) * 2020-07-06 2020-10-09 北京空间技术研制试验中心 Test method for verifying ejection separation of cruise aircraft assembly
RU2734270C1 (en) * 2020-02-06 2020-10-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of simulating flight dynamics of aircraft
RU203591U1 (en) * 2021-01-22 2021-04-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Demonstration stand of the mechanism of cleaning-release of the 3D model of the aircraft landing gear
RU2753025C1 (en) * 2020-10-29 2021-08-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Flight stand of maneuverable aircraft with electromechanical limiter of limit modes

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189475U1 (en) * 2018-12-10 2019-05-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации FLIGHT STAND MILITARY TRANSPORT AIRPLANE
RU2734270C1 (en) * 2020-02-06 2020-10-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of simulating flight dynamics of aircraft
CN111746823A (en) * 2020-07-06 2020-10-09 北京空间技术研制试验中心 Test method for verifying ejection separation of cruise aircraft assembly
RU2753025C1 (en) * 2020-10-29 2021-08-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Flight stand of maneuverable aircraft with electromechanical limiter of limit modes
RU203591U1 (en) * 2021-01-22 2021-04-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Demonstration stand of the mechanism of cleaning-release of the 3D model of the aircraft landing gear

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cunningham et al. Practical application of a subscale transport aircraft for flight research in control upset and failure conditions
RU2249856C1 (en) Piloted simulator
Fuchs et al. Adaptive consoles for supervisory control of multiple unmanned aerial vehicles
Bihari et al. Orion capsule handling qualities for atmospheric entry
Van Cott et al. Procedures for including human engineering factors in the development of weapon systems
Holman Training effectiveness of the CH-47 flight simulator
Müller et al. Implementing energy status in head-down cockpit displays: Impact of augmented energy information on pilot’s performance
Balcerzak et al. Flight Simulation in Civil Aviation: advantages and disadvantages.
Ricard et al. The effects of various fidelity factors on simulated helicopter hover
Jirgl et al. Assessing quality of pilot training with use of mathematical analyses
Denham STOVL integrated flight and propulsion control: current successes and remaining challenges
Herrington et al. Handling Qualities Assessment and Performance Evaluation for Unmanned Aerial Systems and Pilots
Levora et al. Small aircraft flight safety increasing using integrated modular avionics
Gress et al. Simulator based test systems as a measure to improve the prognostic value of aircrew selection
RU2213375C2 (en) Method of training pilot in control of flying vehicle in real time
Glaser Suborbital Spaceflight Vehicle Analysis for Single Pilot Operations
Kirby et al. An analysis of helicopter pilot scan techniques while flying at low altitudes and high speed
Bergman An airplane performance control system: A flight experiment
RU2450246C2 (en) Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object
Handley et al. Real-time performance metrics for SAFER self-rescue
Tomczyk Proposal of the experimental simulation method for handling qualities evaluation
Cen et al. Wind tunnel free-flight test for flight dynamics and control system experiments
Bořil Use of aviation simulation technologies in the Czech Air Force
Thorne et al. The pilot
Lyssakov et al. Aviation psychology: development stage in science and education

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051024

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20080220

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151024