RU2277698C1 - Mode of calibration of a sensor of an aerodynamic angle of a flying vehicle - Google Patents
Mode of calibration of a sensor of an aerodynamic angle of a flying vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2277698C1 RU2277698C1 RU2004132089/28A RU2004132089A RU2277698C1 RU 2277698 C1 RU2277698 C1 RU 2277698C1 RU 2004132089/28 A RU2004132089/28 A RU 2004132089/28A RU 2004132089 A RU2004132089 A RU 2004132089A RU 2277698 C1 RU2277698 C1 RU 2277698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- angle
- aircraft
- calibration
- sounding
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам градуировки датчиков аэродинамических углов летательного аппарата (ЛА). Оно может быть использовано в процессе летных испытаний новых и модернизируемых летательных аппаратов.The invention relates to aircraft, in particular to methods for calibrating the sensors of the aerodynamic angles of an aircraft (LA). It can be used in the process of flight testing of new and modernized aircraft.
Определим используемую ниже терминологию. Под скоростью ЛА понимают вектор скорости начала О его связанной системы координат (СК) относительно воздушной среды [Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. ГОСТ 20058-80. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1981. с.5, 11]. В качестве компонентов скорости для индикации летчику используют углы ориентации скорости ЛА: углы атаки и скольжения ЛА.We define the terminology used below. Under the speed of an aircraft understand the velocity vector beginning On its associated coordinate system (SC) relative to the air environment [Dynamics of aircraft in the atmosphere. Terms, definitions and designations. GOST 20058-80. - M .: USSR State Committee for Standards, 1981. p.5, 11]. As components of speed for indication to the pilot, the angles of orientation of the speed of the aircraft are used: the angles of attack and slip of the aircraft.
Под воздушной скоростью V ЛА понимают модуль вектора скорости [там же, с. 12] ЛА. Углы атаки α и скольжения β ЛА определяют направление скорости в скоростной СК ЛА [там же, с.8].Under the airspeed V LA understand the module velocity vector [ibid., p. 12] LA. The angles of attack α and slip β LA determine the direction of speed in high-speed SC aircraft [ibid, p. 8].
Три составляющие VX, VY и VZ представляют проекции скорости ЛА на оси ОХ, OY, OZ связанной СК и также определяют модуль и направление вектора скорости ЛА.The three components V X , V Y and V Z represent the projection of speed LA on the axis OX, OY, OZ associated SC and also determine the modulus and direction of the velocity vector LA
Под угловой ориентацией ЛА относительно земли понимают значения углов тангажа ϑ, крена γ и рыскания ψ [там же, с.9], либо матрицу направляющих косинусов [там же, с.43] между осями ОХ, OY, OZ связанной СК и осями OXg, OYg, OZg нормальной СК [там же, с.4]. Ось OXg, как правило, направляют на географический Северный полюс. Угол курса ψк отличается от угла рыскания ψ противоположным направлением положительного отсчета.By the angular orientation of the aircraft relative to the ground, we mean the values of the pitch angles ϑ, roll γ and yaw ψ [ibid., P. 9], or the matrix of guiding cosines [ibid., P. 43] between the axes OX, OY, OZ connected by the SC and the axes OX g , OY g , OZ g of normal SC [ibid, p. 4]. The axis OX g , as a rule, is directed to the geographic North Pole. The course angle ψ k differs from the yaw angle ψ in the opposite direction of the positive reference.
Под земной скоростью ЛА понимают вектор скорости начала О его связанной СК относительно земли [там же, с. 12]. Под путевой скоростью ЛА понимают проекцию земной скорости ЛА на горизонтальную плоскость OZgXg нормальной СК [там же, с.12]. Под углом наклона траектории θ понимают угол между направлением земной скорости ЛА и горизонтальной плоскостью OZgXg нормальной СК [там же, с.10]. Под углом пути Ψ ЛА понимают угол между осью OXg нормальной СК и направлением путевой скорости ЛА [там же, с.10]. Угол пути Ψк отличается от угла пути Ψ противоположным направлением положительного отсчета.Under earth speed LA understand the velocity vector of the beginning About its associated SC relative to the earth [ibid, p. 12]. Under ground speed LA understand the projection of earth's speed LA on the horizontal plane OZ g X g normal SC [ibid, p.12]. By the angle of inclination of the trajectory θ is understood the angle between the direction of the earth's speed LA and the horizontal plane OZ g X g normal SC [ibid, p.10]. Under the path angle Ψ aircraft understand the angle between the axis OX g of the normal SK and the direction of ground speed LA [ibid., P.10]. The path angle Ψ to differs from the path angle Ψ in the opposite direction of the positive reference.
Под скоростью ветра понимают скорость среды, не возмущенной ЛА, относительно земли [там же, с.12].Wind speed means speed environment, not disturbed by the aircraft, relative to the earth [ibid, p.12].
Датчиком аэродинамического угла (ДАУ) называется устройство для выработки сигналов измерительной информации о текущих значениях аэродинамических углов, соответствующих местным углам атаки α и скольжения β [Оборудование самолетов и вертолетов пилотажно-навигационное бортовое. Термины и определения. ГОСТ 22837-77, стр.5]. ДАУ бывают, как правило, флюгерного типа.The aerodynamic angle sensor (DAU) is a device for generating signals of measuring information about the current values of the aerodynamic angles corresponding to the local angles of attack α and glide β [Equipment for airborne and helicopter flight-side navigation systems. Terms and Definitions. GOST 22837-77, p. 5]. DAUs are usually weathervane type.
При горизонтальном расположении оси вращения флюгарки ДАУ фиксируется аэродинамический угол атаки αм ДАУ ДАУ в месте его установки, т.е. местный угол ориентации скорости набегающего потока в вертикальной плоскости симметрии ЛА. С целью повышения точности измерения угла атаки α ЛА в ДАУ угла атаки часто применяют две флюгарки, устанавливаемые симметрично на левой и правой боковых поверхностях фюзеляжа. В этом случае под местным аэродинамическим углом атаки αм ДАУ понимают среднеарифметическое значение местных углов атаки αм л ДАУ и αм п ДАУ, зафиксированных левой и правой флюгарками соответственно.With the horizontal axis of rotation of the DAU vane, the aerodynamic angle of attack α m DAU DAU is fixed at the installation site, i.e. local angle of orientation of the flow velocity in the vertical plane of symmetry of the aircraft. In order to improve the accuracy of measuring the angle of attack α LA in DAU angle of attack often use two flycars, mounted symmetrically on the left and right side surfaces of the fuselage. In this case, the local aerodynamic angle of attack α m DAU is understood as the arithmetic mean value of the local angles of attack α m l DAU and α m p DAU recorded by the left and right flycars, respectively.
При вертикальном расположении оси вращения флюгарки ДАУ фиксируется аэродинамический угол скольжения βм ДАУ ДАУ в месте его установки, т.е. также местный угол ориентации скорости набегающего потока относительно продольной плоскости симметрии ЛА.With the vertical axis of rotation of the DAU vane, the aerodynamic slip angle β m DAU of the DAU is fixed at the installation site, i.e. also the local angle of orientation of the velocity of the incident flow relative to the longitudinal plane of symmetry of the aircraft.
Местные углы атаки αм ДАУ и скольжения βм ДАУ ДАУ могут отличаться примерно в 1,5...2,0 раза от углов атаки α и скольжения β ЛА, поскольку воздушная среда вблизи фюзеляжа возмущена самим ЛА [Харин Е.А., Цветков П.М., Волков В.К. и др. Летные испытания систем пилотажно-навигационного оборудования. - М.: Машиностроение, 1986, с.87]. Поэтому для каждого типа ЛА после установки ДАУ необходимо выполнить их градуировку, т.е. получить градуировочные характеристики ДАУ. Под градуировочной характеристикой средства измерения (градуировочной характеристикой) понимают зависимость ξвых=f(ξвх) между значениями величины ξ на входе ξвх и выходе ξвых средства измерения, полученную экспериментально [РМГ 29-99 "Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения"]. Градуировочная характеристика может быть выражена в виде формулы, графика или таблицы.The local angles of attack α m DAU and slip β m DAU DAU can differ by about 1.5 ... 2.0 times from the angles of attack α and slip β of the aircraft, since the air environment near the fuselage is perturbed by the aircraft itself [Kharin EA, Tsvetkov P.M., Volkov V.K. et al. Flight tests of flight-navigation equipment systems. - M.: Mechanical Engineering, 1986, p.87]. Therefore, for each type of aircraft, after installing the DAU, it is necessary to calibrate them, i.e. get the calibration characteristics of the DAU. Under the calibration characteristic of the measuring instrument (calibration characteristic) we understand the dependence ξ o = f (ξ in ) between the values of ξ at the input ξ in and output ξ out of the measuring instrument obtained experimentally [RMG 29-99 "Recommendations for interstate standardization. State support system unity of measurements. Metrology. Basic terms and definitions "]. The calibration characteristic may be expressed as a formula, graph, or table.
Известен способ градуировки датчика аэродинамического угла (угла атаки или угла скольжения) ЛА [Пашковский И.М., Леонов В.А., Поплавский Б.К. Летные испытания самолетов и обработка результатов испытаний: Учебное пособие для студентов авиационных специальностей вузов. - М.: Машиностроение, 1985, с.151-152], основанный на использовании установленного на носовой штанге перед фюзеляжем ЛА (т.е. вынесенного в зону невозмущенного набегающего потока) устройства, называемого также датчиком углов атаки и скольжения (ДУАС), градуировочные характеристиками которого известны. Способ заключается в том, что летательному аппарату сообщают отклонения по соответствующему аэродинамическому углу относительно его скорости , измеряют значения местного аэродинамического угла с помощью датчика аэродинамического угла и с помощью установленного на носовой штанге ДУАС с заданной градуировочной характеристикой, по измеренным с помощью ДУАС значениям местного аэродинамического угла и градуировочной характеристике ДУАС определяют аэродинамический угол ЛА и сопоставляют его с измеренным с помощью датчика аэродинамического угла местным аэродинамическим углом, на основе этих сопоставлений формируют градуировочную характеристику датчика аэродинамического угла.A known method of calibrating the aerodynamic angle sensor (angle of attack or glide angle) of aircraft [Pashkovsky IM, Leonov VA, Poplavsky B.K. Flight tests of aircraft and processing of test results: A manual for students of aviation specialties of universities. - M .: Mashinostroenie, 1985, p.151-152], based on the use of a device mounted on the nose bar in front of the aircraft fuselage (ie, taken out into the unperturbed incident flow zone), also called the angle of attack and slip sensor (DUAS), whose calibration characteristics are known. The method consists in the fact that the aircraft reports deviations in the corresponding aerodynamic angle relative to its speed the local aerodynamic angle is measured using the aerodynamic angle sensor and using the DUAS installed on the nose bar with a given calibration characteristic, the aerodynamic angle of the aircraft is determined from the values of the local aerodynamic angle and the calibration characteristic of the DUAS and compared with that measured using the aerodynamic sensor angle of the local aerodynamic angle, based on these comparisons form the calibration characteristic of the aerodynamic angle sensor a.
Недостатком данного способа градуировки ДАУ атаки и скольжения летательного аппарата с использованием ДУАС является необходимостьThe disadvantage of this method of calibrating the DAU attack and glide of the aircraft using the DUAS is the need
- специальных конструктивных доработок ЛА по установке обтекателя для носовой штанги ДУАС и демонтажа обтекателя и ДУАС после проведения градуировочных работ;- special structural modifications of the aircraft for installing a fairing for the nose rod of the DUAS and dismantling the fairing and DUAS after calibration;
- тарировок и юстировок ДУАС;- calibrations and adjustments of DUAS;
- работ по определению характеристик изгиба фюзеляжа и штанги при больших перегрузках, возникающих при больших углах атаки ЛА, для определения поправок к показаниям ДУАС;- work to determine the characteristics of the bend of the fuselage and the rod with large overloads arising at large angles of attack of the aircraft, to determine the amendments to the readings of the DUAS;
- численного сглаженного дифференцирования угловой скорости вращения ωZ ЛА относительно оси OZ связанной СК ЛА. [Пашковский И.М., Леонов В.А., Поплавский Б.К. Летные испытания самолетов и обработка результатов испытаний. - М.: Машиностроение, 1985, с.152].- numerical smooth differentiation of the angular velocity of rotation ω Z LA relative to the OZ axis of the associated SC LA. [Pashkovsky I.M., Leonov V.A., Poplavsky B.K. Flight tests of aircraft and processing of test results. - M.: Mechanical Engineering, 1985, p. 152].
Прототипом изобретения является следующий способ градуировки датчика аэродинамического угла атаки ЛА без необходимости использования ДУАС [Харин Е.А., Цветков П.М., Волков В.К. и др. Летные испытания систем пилотажно-навигационного оборудования. - М.: Машиностроение, 1986, с.87-88, 67-68], в котором ЛА в некоторые моменты времени сообщают угловое отклонение относительно его скорости по аэродинамическому углу, измеряют земную скорость , с помощью датчика аэродинамического угла измеряют значения местного аэродинамического угла, рассчитывают значение аэродинамического угла как величину угла между земной скоростью и проекцией продольной оси ЛА на контрольную плоскость и сопоставляют полученные в одни и те же моменты времени значения расчетных углов и местных аэродинамических углов, на основе этих сопоставлений формируют градуировочную характеристику аэродинамического угла ЛА от угла, определенного с помощью датчика аэродинамического угла местного аэродинамического угла.A prototype of the invention is the following method for calibrating the aerodynamic angle of attack sensor of an aircraft without the need for using the DUAS [Kharin E.A., Tsvetkov P.M., Volkov V.K. et al. Flight tests of flight-navigation equipment systems. - M .: Mashinostroenie, 1986, p.87-88, 67-68], in which the aircraft at some points in time report an angular deviation relative to its speed aerodynamic angle, measure the earth's speed using the aerodynamic angle sensor, the values of the local aerodynamic angle are measured, the value of the aerodynamic angle is calculated as the angle between the earth's speed and the projection of the longitudinal axis of the aircraft onto the reference plane, and the values of the calculated angles and local aerodynamic angles obtained at the same time points are compared based on of these comparisons form the calibration characteristic of the aerodynamic angle of the aircraft from the angle determined using the aerodynamic angle sensor of the local aerodynamic on the corner.
Недостатком описанного способа градуировки ДАУ применительно к углу атаки α ЛА является погрешность Δα определения угла атаки ЛА, вызванная следующими обстоятельствами. Угол атаки α ЛА лежит в плоскости симметрии ЛА [Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 20058-80. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1981. с.8]. Расчетный же угол атаки αp=ϑ-θ не имеет геометрического смысла, он расположен в плоскости симметрии ЛА только при одновременном равенстве нулю средней скорости ветра, углов крена γ и скольжения β ЛА. Крен и скольжение ЛА контролируются летчиком и могут быть выдержаны на градуировочном режиме достаточно малыми, средняя же скорость ветра определяется текущим состоянием атмосферы и может достигать десятков метров в секунду. При этом угол наклона траектории θ полета лежит в местной вертикальной относительно земли плоскости, содержащей вектор земной скорости ЛА, а угол тангажа ϑ - в местной вертикальной относительно земли плоскости, содержащей продольную ось ОХ связанной СК и вектор скорости ЛА. Угол между указанными плоскостями в местной горизонтальной относительно земли плоскости называют углом сноса, величина которого может изменяться от нуля (при отсутствии ветра) до 10°...15°. Следовательно, в описанном способе расчетный угол атаки αp при наличии ветра в атмосфере не имеет физического смысла и поэтому не может определять угол атаки ЛА. Поэтому получить правильную градуировочную характеристику ДАУ указанным способом при наличии ветра невозможно.The disadvantage of the described method for calibrating the DAE in relation to the angle of attack α of the aircraft is the error Δα of determining the angle of attack of the aircraft, caused by the following circumstances. The angle of attack α of the aircraft lies in the plane of symmetry of the aircraft [Dynamics of aircraft in the atmosphere. Terms, definitions and designations. State standard of the USSR SSR GOST 20058-80. - M .: USSR State Committee for Standards, 1981. p.8]. The calculated angle of attack α p = ϑ-θ does not have geometric meaning, it is located in the plane of symmetry of the aircraft only when the average velocity is equal to zero wind, roll angles γ and slip β LA. The roll and glide of the aircraft are controlled by the pilot and can be maintained at a calibration mode sufficiently small, while the average speed wind is determined by the current state of the atmosphere and can reach tens of meters per second. In this case, the angle of inclination of the flight path θ lies in the local plane vertical relative to the earth, containing the earth velocity vector LA, and pitch angle ϑ - in a local plane vertical relative to the ground, containing the longitudinal axis OX of the associated SC and the velocity vector LA The angle between the indicated planes in the local plane horizontal relative to the earth is called the drift angle, the value of which can vary from zero (in the absence of wind) to 10 ° ... 15 °. Therefore, in the described method, the calculated angle of attack α p in the presence of wind in the atmosphere does not have physical meaning and therefore cannot determine the angle of attack of the aircraft. Therefore, it is impossible to obtain the correct calibration characteristic of the DAU in this way in the presence of wind.
Кроме того, даже в частном случае совпадения рассмотренных плоскостей, когда курс ψк ЛА совпадает или противоположен направлению средней скорости ветра, угол наклона траектории θ определяет направление земной скорости ЛА, а не направление его скорости относительно воздушной среды, которая и определяет угол атаки α ЛА. Угол Δα в вертикальной плоскости между скоростью и земной скоростью ЛА определяет погрешность Δα=αр-α расчетного значения αp угла атаки ЛА для рассматриваемого случая. Эту погрешность можно оценить из выражения (фиг.1). В частности, при значениях ; V=200 м/с и θ=10° указанная погрешность составляет недопустимо большую величину |Δα|≈0.5°. Модуль средней скорости ветра и угол наклона θ траектории полета могут достигать и существенно больших значений, поэтому применение описанного способа градуировки ДАУ угла атаки ЛА при наличии ветра приводит к недопустимо большим погрешностям определения градуировочной характеристики ДАУ угла атаки ЛА.In addition, even in the particular case of coincidence of the considered planes, when the course ψ to the aircraft coincides or is opposite to the direction of the average speed wind, the angle of inclination of the trajectory θ determines the direction of the earth's speed LA, not the direction of its speed relative to the air environment, which determines the angle of attack α LA. The angle Δα in the vertical plane between the speed and earth speed The aircraft determines the error Δα = α p −α of the calculated value α p of the angle of attack of the aircraft for the case under consideration. This error can be estimated from the expression (figure 1). In particular, at ; V = 200 m / s and θ = 10 °, the specified error is an unacceptably large value | Δα | ≈0.5 °. Module the average wind speed and the angle of inclination θ of the flight path can reach significantly larger values, so the use of the described method for calibrating the DAE of the angle of attack of an aircraft in the presence of wind leads to unacceptably large errors in determining the calibration characteristics of the DAE of the angle of attack of the aircraft.
В отношении угла скольжения β этот способ имеет аналогичный недостаток: недопустимую погрешность Δβ определения угла скольжения ЛА, также проявляющуюся при наличии ветра в атмосфере. Угол скольжения β ЛА лежит в плоскости, содержащей вектор скорости ЛА и ось OZ связанной СК ЛА [там же, стр.8]. Расчетный угол скольжения βp=Ψк-ψк лежит в местной горизонтальной от земли плоскости и совпадает с плоскостью, в которой лежит угол скольжения только при нулевом крене γ ЛА.With respect to the slip angle β, this method has a similar disadvantage: an unacceptable error Δβ of determining the slip angle of the aircraft, also manifested in the presence of wind in the atmosphere. The slip angle β LA lies in the plane containing the velocity vector The aircraft and the OZ axis of the associated SC aircraft [ibid., P. 8]. The estimated slip angle β p = Ψ k -ψ k lies in the local plane horizontal from the ground and coincides with the plane in which the slip angle lies only at zero roll γ LA.
Для наглядности рассмотрим ситуацию нулевого крена ЛА при наличии ветра в атмосфере на горизонтальном градуировочном режиме полета. Путевой угол Ψк определяет азимутальное направление земной скорости ЛА, а не азимутальное направление его скорости относительно воздушной среды, которая и определяет угол скольжения β ЛА. В горизонтальной плоскости угол отклонения Δβ земной скорости относительно скорости ЛА определяет погрешность Δβ=βp-β расчетного значения βp угла скольжения ЛА для рассматриваемого случая. Эту погрешность можно оценить из выражения (фиг.2)For clarity, we consider the situation of zero roll of an aircraft in the presence of wind in the atmosphere at a horizontal calibration flight mode. The direction angle Ψ k determines the azimuthal direction of the earth's velocity LA, not the azimuthal direction of its speed relative to the air environment, which determines the slip angle β LA. In the horizontal plane, the deviation angle Δβ of the earth velocity regarding speed The aircraft determines the error Δβ = β p -β of the calculated value β p of the aircraft slip angle for the case under consideration. This error can be estimated from the expression (figure 2)
В частности, если вектор средней скорости ветра нормален вектору скорости ЛА, то справедливо , . С учетом малости отношения из выражения для погрешности |Δβ| следует . При значениях ; V=200 м/с указанная погрешность составляет недопустимо большую величину |Δβ|≈2,9°. Скорость ветра может достигать и существенно больших значений, поэтому применение описанного способа градуировки ДАУ угла скольжения ЛА при наличии ветра приводит к недопустимо большим погрешностям определения градуировочной характеристики ДАУ угла скольжения ЛА.In particular, if the average velocity vector wind is normal to the velocity vector LA then fair , . Given the smallness of the relationship from the expression for the error | Δβ | should . At values ; V = 200 m / s the specified error is an unacceptably large value | Δβ | ≈2.9 °. The wind speed can reach significantly higher values, so the application of the described method for calibrating the DAE of the aircraft’s glide angle in the presence of wind leads to unacceptably large errors in determining the calibration characteristics of the DAE of the aircraft’s glide angle.
Задачей изобретения является повышение точности определения градуировочных характеристик ДАУ без использования дополнительного устройства на носовой штанге и с учетом средней скорости ветра.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the calibration characteristics of the DAU without using an additional device on the bow rod and taking into account the average wind speed.
Задача решается с помощью способа градуировки датчика аэродинамического угла летательного аппарата, в котором на градуировочном режиме летательному аппарату сообщают отклонения по аэродинамическому углу относительно его скорости, измеряют значения местного аэродинамического угла датчиком аэродинамического угла, угол отклонения продольной связанной оси летательного аппарата в контрольной относительно земли плоскости и его земную скорость, отличающегося тем, что до или после градуировочного режима выполняют как минимум один зондирующий режим полета с целью определения средней скорости ветра, на градуировочном режиме измеряют угловую ориентацию летательного аппарата относительно земли, после завершения зондирующего и градуировочного режимов вычисляют скорость летательного аппарата как разность его земной скорости и средней скорости ветра и определяют градуировочную характеристику сопоставлением для одних и тех же моментов времени измеренного местного угла ориентации скорости набегающего потока с углом ориентации вычисленной скорости летательного аппарата.The problem is solved using the method of calibrating the aerodynamic angle sensor of the aircraft, in which, in the calibration mode, the aircraft is informed of deviations in the aerodynamic angle relative to its speed, the values of the local aerodynamic angle are measured by the aerodynamic angle sensor, the angle of deviation of the longitudinal connected axis of the aircraft in the plane relative to the ground and its earth speed, characterized in that at least one probes are performed before or after the calibration mode In order to determine the average wind speed, the angular orientation of the aircraft relative to the ground is measured in the calibration mode, after the sounding and calibration modes are completed, the speed of the aircraft is calculated as the difference between its earth speed and average wind speed and the calibration characteristic is determined by comparison for the same time instants of the measured local angle of orientation of the velocity of the incoming flow with the angle of orientation of the calculated speed of the aircraft but.
Во время зондирующего режима совершают горизонтальный полет без скольжения, на котором измеряют воздушную скорость, земную скорость и угловую ориентацию летательного аппарата относительно земли, и по результатам этих измерений определяют среднюю скорость ветра.During the sounding mode, a horizontal flight without sliding is performed, on which the air speed, ground speed and the angular orientation of the aircraft relative to the ground are measured, and the average wind speed is determined from the results of these measurements.
Один зондирующий режим полета может быть выполнен до градуировочного режима. Дополнительно после градуировочного режима выполняют второй зондирующий режим полета, а среднюю скорость ветра на градуировочном режиме вычисляют по средним скоростям ветра, определенным на зондирующих режимах.One sounding flight mode may be performed prior to the calibration mode. Additionally, after the calibration mode, the second sounding flight mode is performed, and the average wind speed in the calibration mode is calculated from the average wind speeds determined in the sounding modes.
В другом варианте выполняют два зондирующих режима горизонтального полета без скольжения с одинаковой воздушной скоростью и фиксированными, отличными для каждого из режимов курсами, на которых измеряют земную скорость и угловую ориентацию летательного аппарата относительно земли, и по результатам этих измерений определяют среднюю скорость ветра. На зондирующих режимах полета курсы летательного аппарата направлены противоположно. До градуировочного режима может быть выполнена одна пара зондирующих режимов полета, а после градуировочного режима дополнительно выполняют вторую пару зондирующих режимов полета, среднюю скорость ветра на градуировочном режиме вычисляют по средним скоростям ветра, определенным на зондирующих режимах.In another embodiment, two sounding modes of horizontal flight without sliding are performed with the same airspeed and fixed courses, which are different for each of the modes, at which the ground speed and the angular orientation of the aircraft relative to the ground are measured, and the average wind speed is determined from the results of these measurements. On probing flight modes, the courses of the aircraft are directed in the opposite direction. Before the calibration mode, one pair of sounding flight modes can be performed, and after the calibration mode, a second pair of sounding flight modes is additionally performed; the average wind speed in the calibration mode is calculated from the average wind speeds determined in the sounding modes.
Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности определения градуировочных характеристик ДАУ углов атаки и скольжения ЛА без необходимости использования устройства на носовой штанге (ДУАС) путем получения расчетных значений углов атаки и скольжения с учетом средней скорости ветра.The present invention improves the accuracy of determining the calibration characteristics of the DAE angles of attack and glide aircraft without the need for a device on the bow rod (DUAS) by obtaining the calculated values of the angles of attack and glide taking into account the average wind speed.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведена схема, иллюстрирующая причины возникновения погрешности Δα определения расчетного значения αp угла атаки ЛА в прототипе изобретения.Figure 1 shows a diagram illustrating the causes of the error Δα determine the calculated value α p the angle of attack of the aircraft in the prototype of the invention.
На фиг.2 приведена схема, иллюстрирующая причины возникновения погрешности Δβ определения расчетного значения βp угла атаки ЛА в прототипе изобретения.Figure 2 shows a diagram illustrating the causes of the error Δβ determine the calculated value β p the angle of attack of the aircraft in the prototype of the invention.
Предлагаемый способ градуировки ДАУ ЛА заключается в следующем.The proposed method for calibrating a DAU aircraft is as follows.
До или после градуировочного режима выполняют как минимум один зондирующий горизонтальный режим полета без скольжения (β≅0) с целью определения средней скорости ветра, на котором измеряют воздушную скорость Vj, земную скорость и угловую ориентацию ψкj, ϑj, γj ЛА относительно земли в j-е моменты времени (j=1, 2,...), после чего вычисляют среднюю скорость ветра. В горизонтальном полете без скольжения направление скорости ЛА совпадает с его курсом ψк j и, тем самым, известна не только воздушная скорость Vj, но и вектор скорости . Поэтому вычисляют скорость ветра , затем по выборке измерений на зондирующем режиме вычисляют среднее значение скорости ветра.Before or after the calibration mode, at least one probing horizontal non-slip flight mode (β≅0) is performed in order to determine the average wind speed, at which the air speed V j , the ground speed and the angular orientation ψ кj , ϑ j , γ j of the aircraft relative to the ground at the jth instants of time (j = 1, 2, ...), after which the average speed is calculated the wind. In horizontal flight without slipping, the direction of speed The aircraft coincides with its course ψ to j and, thus, not only the air speed V j is known, but also the velocity vector . Therefore, calculate the wind speed , then sampled measurements in sounding mode calculate the average value wind speed.
На градуировочном режиме летательному аппарату сообщают отклонения по соответствующему аэродинамическому углу (углу атаки или углу скольжения ЛА) относительно его скорости, датчиком аэродинамического угла в i-е (i=1, 2,...) моменты времени измеряют значения местного аэродинамического угла (угла атаки αм ДАУ i или угла скольжения βм ДАУ i), в эти же моменты времени измеряют угловую ориентацию ψк i, ϑi, γi ЛА относительно земли и его земную скорость .In the calibration mode, the aircraft is informed of deviations by the corresponding aerodynamic angle (angle of attack or angle of glide of the aircraft) relative to its speed, the aerodynamic angle sensor at the ith (i = 1, 2, ...) time points measure the local aerodynamic angle (angle attack α m DAU i or glide angle β m DAU i ), at the same time moments measure the angular orientation ψ to i , ϑ i , γ i of the aircraft relative to the ground and its earth speed .
После завершения зондирующего и градуировочного режимов вычисляют скорость ЛА как разность его земной скорости и средней скорости ветра в скоростной системе координат ЛА, т.е. и определяют градуировочную характеристику α=ƒ(αм ДАУ) (β=ƒ(βм ДАУС)) ДАУ сопоставлением для одних и тех же моментов времени измеренного местного угла ориентации скорости набегающего потока (угла атаки αм ДАУ i или скольжения βм ДАУ i) с углом ориентации вычисленной скорости ЛА (углом атаки αi или скольжения βi ЛА).After completion of the probing and calibration modes, the speed is calculated LA as the difference of its earth speed and average speed wind in the high-speed coordinate system of the aircraft, i.e. and determine the calibration characteristic α = ƒ (α m DAE ) (β = ƒ (β m DAES )) DAE by comparing for the same time points the measured local angle of orientation of the velocity of the incoming flow (angle of attack α m DAU i or slip β m DAU i ) with the orientation angle of the calculated speed LA (angle of attack α i or slip β i LA).
Систематическая составляющая скорости ветра (т.е. средняя скорость ветра) изменяется по высоте полета, расстоянию и времени [Хиврич И.Г., Миронов Н.Ф., Белкин A.M. Воздушная навигация. Учебное пособие для вузов. - М.: Транспорт, 1984, с.78-81]. Поэтому определение средней скорости ветра на зондирующих режимах, выполняемых только до или только после градуировочного режима полета, может приводить к погрешности определения средней скорости ветра на градуировочном режиме полета, а значит, и погрешности определения градуировочных характеристик ДАУ ЛА.The systematic component of wind speed (ie, average wind speed) varies in flight altitude, distance and time [I. Khivrich, NF Mironov, AM Belkin. Air navigation. Textbook for universities. - M .: Transport, 1984, p. 78-81]. Therefore, the determination of the average speed wind at sounding modes, performed only before or only after the calibration flight mode, can lead to an error in determining the average speed wind on the calibration flight mode, and hence the error in determining the calibration characteristics of the aircraft DAU.
Поэтому первый зондирующий режим выполняют до градуировочного режима, а после градуировочного режима выполняют второй зондирующий режим, среднюю скорость ветра на градуировочном режиме вычисляют по средним скоростям ветра, определенным на зондирующих режимах (в качестве средней скорости ветра принимают значение, среднее для зондирующих режимов).Therefore, the first sounding mode is performed before the calibration mode, and after the calibration mode the second sounding mode is performed, the average wind speed in the calibration mode is calculated from the average wind speeds determined in the sounding modes (the average value for sounding modes is taken as the average wind speed).
Для исключения влияния на градуировочную характеристику ДАУ систематической погрешности измерения воздушной скорости V ЛА бортовой системой воздушных сигналов (СВС), которая может приводить к соответствующей погрешности вычисления средней скорости ветра, до или после градуировочного режима выполняют как минимум одну пару зондирующих режимов горизонтального полета без скольжения с одинаковой воздушной скоростью V и фиксированными отличающимися на каждом из режимов курсами ψк1, ψк2, на которых также, как и было описано выше, измеряют земную скорость и угловую ориентацию ψкj ϑj, γj ЛА относительно земли (j=1, 2,...) и вычисляют среднюю скорость ветра, учитывая следующие соображения. В горизонтальном полете без скольжения направление скорости ЛА совпадает с его курсом ψк и, тем самым, известна не только воздушная скорость V, но и вектор скорости . Для первого зондирующего режима справедливоTo exclude the influence of the systematic error in measuring the airspeed V of the aircraft by the airborne system of air signals (SHS) on the calibration characteristic of the DAE, which can lead to the corresponding error in calculating the average speed wind, before or after the calibration mode, at least one pair of sounding modes of horizontal flight without sliding is performed with the same airspeed V and fixed courses ψ k1 , ψ k2 differing in each of the modes, at which, as described above, the ground speed is measured and angular orientation ψ кj ϑ j , γ j aircraft relative to the ground (j = 1, 2, ...) and calculate the average speed wind, given the following considerations. In horizontal flight without slipping, the direction of speed The aircraft coincides with its course ψ k and, thus, not only the air speed V, but also the velocity vector is known . For the first probing mode,
Аналогично для второго зондирующего режимаSimilarly for the second sounding mode
где , - единичные векторы, определяющие фиксированные курсы ψк1, ψк2 ЛА на первом и втором зондирующих режимах соответственно.Where , - unit vectors that determine the fixed courses ψ k1 , ψ k2 of the aircraft in the first and second sounding modes, respectively.
Усредняя соотношения (1), (2) по выборкам j, k, получимAveraging relations (1), (2) over the samples j, k, we obtain
Откуда найдемWhere will we find
Здесь верхний правый индекс "T" обозначает транспонирование матрицы [Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1984, стр.396]. Произведение определяет квадрат расстояния re между концами единичных векторов и при совмещении их начал. Погрешность определения средней скорости ветра согласно зависимости (4) пропорциональна погрешности определения средней воздушной скорости , которая, в свою очередь, согласно выражению (3) зависит от величины расстояния re. Из выражения (3) видно, что для осуществления предлагаемого способа необходимо, чтобы курсы ψк1 и ψк2 на зондирующих режимах отличались.Here, the upper right index "T" denotes the transposition of the matrix [Korn G., Korn T. Handbook of mathematics for scientists and engineers. M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. lit. 1984, p. 396]. Composition defines the square of the distance r e between the ends of unit vectors and when combining their beginnings. Error in determining the average speed wind according to dependence (4) is proportional to the error in determining the average air speed , which, in turn, according to expression (3) depends on the distance r e . From the expression (3) it is seen that for the implementation of the proposed method it is necessary that the courses ψ k1 and ψ k2 on the probing modes differ.
Согласно выражениям (3), (4) минимальная погрешность вычисления средней скорости ветра, а следовательно, и градуировочной характеристики ДАУ, достигается, если курсы ψк1 и ψк2 на зондирующих режимах полета направлены противоположно. При этом выполняется условие и согласно выражению (4) справедливоAccording to expressions (3), (4), the minimum error in calculating the average speed wind, and hence the calibration characteristics of the DAE, is achieved if the courses ψ k1 and ψ k2 in the probing flight modes are directed opposite. In this case, the condition and according to expression (4)
т.е. погрешности определения средней воздушной скорости не влияют на погрешности определения средней скорости ветра, а следовательно, и не вносят погрешности в определение градуировочной характеристики ДАУ. Это означает, что минимальная погрешность достигается, когда в паре зондирующих режимов полета курсы ЛА направлены противоположно.those. errors in determining average airspeed do not affect the errors in determining the average speed wind, and therefore, do not introduce errors in determining the calibration characteristics of DAE. This means that the minimum error is achieved when, in a pair of sounding flight modes, aircraft courses are directed opposite.
Опять же, т.к. средняя скорость ветра изменяется по высоте полета, расстоянию и времени, одну пару зондирующих режимов полета выполняют до градуировочного режима, после градуировочного режима выполняют вторую пару зондирующих режимов полета, а среднюю скорость ветра на градуировочном режиме вычисляют по средним скоростям ветра, определенным на зондирующих режимах.Again, since the average wind speed changes in flight altitude, distance and time, one pair of sounding flight modes is performed before the calibration mode, after the calibration mode, a second pair of sounding flight modes is performed, and the average wind speed in the calibration mode is calculated from the average wind speeds determined in the sounding modes.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132089/28A RU2277698C1 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Mode of calibration of a sensor of an aerodynamic angle of a flying vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132089/28A RU2277698C1 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Mode of calibration of a sensor of an aerodynamic angle of a flying vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2277698C1 true RU2277698C1 (en) | 2006-06-10 |
Family
ID=36712959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004132089/28A RU2277698C1 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Mode of calibration of a sensor of an aerodynamic angle of a flying vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2277698C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584373C2 (en) * | 2010-04-30 | 2016-05-20 | Роузмаунт Аэроспейс, Инк. | Method for detection of deterioration of performance characteristics of flow angle sensor by monitoring vibration |
RU2585126C1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Label sensor for aerodynamic angle and true air speed |
-
2004
- 2004-11-04 RU RU2004132089/28A patent/RU2277698C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Харин Е.А., Цветков П.М., Волков В.К. и др. Летные испытания систем пилотажно-навигационного оборудования. - М.: Машиностроение, 1986, с.87-88, 67-68. Пашковский И.М., Леонов В.А., Поплавский Б.К. Летные испытания самолетов и обработка результатов испытаний. - М.: Машиностроение, 1985, с.152. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584373C2 (en) * | 2010-04-30 | 2016-05-20 | Роузмаунт Аэроспейс, Инк. | Method for detection of deterioration of performance characteristics of flow angle sensor by monitoring vibration |
RU2585126C1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Label sensor for aerodynamic angle and true air speed |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106289246B (en) | A kind of flexible link arm measure method based on position and orientation measurement system | |
US6564628B1 (en) | Combined standby instruments for aircraft | |
US10082420B2 (en) | Method and apparatus for determining the mass of a body | |
US20080265104A1 (en) | Method and device for dynamically alleviating loads generated on an airplane | |
CN102305624B (en) | Method for calibrating compass | |
US7999926B2 (en) | Method and device for determining anemometric parameters of an aircraft | |
EP3214404B1 (en) | Systems and methods for calibrating and adjusting a heading reference system | |
RU2341775C1 (en) | Method of determining aircraft aerodynamic angle | |
RU2556286C1 (en) | Measurement of aircraft heading | |
RU2396569C1 (en) | Method of determining aerial parametres in flight tests of aircraft flying at high angle of attack | |
RU2277698C1 (en) | Mode of calibration of a sensor of an aerodynamic angle of a flying vehicle | |
RU168214U1 (en) | Strap-on integrated inertial heading vertical | |
Giez et al. | Static source error calibration of a nose boom mounted air data system on an atmospheric research aircraft using the trailing cone method | |
CN111637878A (en) | Unmanned aerial vehicle navigation filter | |
EP3379259A1 (en) | Vertical wind sensing system | |
CN114778887A (en) | Unmanned aerial vehicle wind measurement method and device based on improved triangular vector model | |
RU2375690C1 (en) | Method for determination of pitot probe aerodynamic errors in flight tests of flying vehicle | |
US10921457B2 (en) | Method and device for detecting a fault of a barometric pressure measuring system arranged aboard a flying device | |
RU2331892C2 (en) | Method of aircraft velocity component defining | |
RU2378615C2 (en) | Device to determine wind shear | |
Siu et al. | Flight test results of an angle of attack and angle of sideslip calibration method using Output-Error optimization | |
RU2187141C1 (en) | Device for monitoring of horizon sensor and flying-velocity transducers of flight vehicle | |
RU99181U1 (en) | SYSTEM FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF ON-BOARD MEASUREMENTS FOR MEASURING AIR PARAMETERS AND FLIGHT TECHNICAL CHARACTERISTICS OF THE AIRCRAFT AT THE PERFORMANCE OF FLIGHT TESTS | |
CN112762960A (en) | Online calculation method for wind field of aircraft | |
Korsun et al. | Detection of dynamic errors in aircraft flight data |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130527 |