RU2324203C2 - Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition - Google Patents
Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324203C2 RU2324203C2 RU2006101789/28A RU2006101789A RU2324203C2 RU 2324203 C2 RU2324203 C2 RU 2324203C2 RU 2006101789/28 A RU2006101789/28 A RU 2006101789/28A RU 2006101789 A RU2006101789 A RU 2006101789A RU 2324203 C2 RU2324203 C2 RU 2324203C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- aircraft
- wake
- information
- coordinates
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к способам и устройствам обеспечения безопасности эксплуатации летательных аппаратов, в частности к способам предупреждения и/или предотвращения нештатных ситуаций, связанных с возможным попаданием летательного аппарата в опасную зону возмущенного воздушного потока от другого объекта, так называемого вихревого следа, генерируемого объектом, в том числе при обтекании объекта воздушным потоком.The invention relates to methods and devices for ensuring the safe operation of aircraft, in particular to methods for preventing and / or preventing emergency situations associated with the possible entry of an aircraft into the danger zone of a disturbed air stream from another object, the so-called vortex wake generated by the object, including number when the object flows around the air stream.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Проблема обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов является весьма актуальной и включает в себя целый ряд как научно-технических, так и организационно-методических проблем. Одной из таких проблем является обеспечение безопасности полетов в условиях, когда фактором, определяющим уровень безопасности полетов, является воздействие на летательный аппарат аэродинамических струй высокой степени турбулентности, образующихся как при движении в окрестности летательного аппарата объекта, генерирующего струи, так и при наличии в окрестности летательного аппарата объектов, обтекаемых воздушными потоками, имеющими высокую степень турбулентности и завихренности.The problem of ensuring the flight safety of aircraft is very relevant and includes a number of scientific, technical and organizational-methodological problems. One of these problems is to ensure flight safety in conditions where the factor determining the level of flight safety is the impact on the aircraft of aerodynamic jets of a high degree of turbulence, which are formed both when an object generating jets moves in the vicinity of the aircraft, and when there is an aircraft in the vicinity apparatus of objects streamlined by air currents having a high degree of turbulence and vorticity.
Известно, что при движении летательного аппарата в воздушном пространстве образуется так называемый «вихревой след», формируемый обтекающим его воздушным потоком.It is known that when the aircraft moves in airspace, the so-called “vortex wake” is formed, which is formed by the air flow surrounding it.
Попадание летательного аппарата в вихревой след другого объекта, например другого летательного аппарата, приводит к значительному изменению углов атаки и скольжения. На летательный аппарат при этом воздействуют аэродинамические силы и моменты, которые могут, например, отбросить его в сторону от следа и при малых высотах, например при посадке или взлете летательного аппарата, привести к нештатным ситуациям из-за невозможности компенсации такого воздействия органами управления летательного аппарата.If an aircraft enters the vortex trace of another object, for example, another aircraft, it leads to a significant change in the angles of attack and glide. In this case, the aerodynamic forces and moments influence the aircraft, which, for example, can throw it away from the track and at low altitudes, for example, during landing or take-off of the aircraft, lead to emergency situations due to the impossibility of compensating for such an impact by the aircraft controls .
Появление в авиации летательных аппаратов, имеющих крылья малых удлинений с большой удельной нагрузкой, приводит к увеличению интенсивности вихревого следа, что соответственно увеличивает опасность попадания в него летательного аппарата.The appearance in aircraft of aircraft having wings of small elongations with a high specific load leads to an increase in the intensity of the vortex wake, which accordingly increases the risk of the aircraft entering it.
Многочисленные исследования перемещения и затухания вихрей показали, что такие атмосферные факторы, как ветер, сдвиг ветра, стратификация и турбулентность, играют важную роль в этих процессах.Numerous studies of the movement and decay of vortices have shown that atmospheric factors such as wind, wind shear, stratification and turbulence play an important role in these processes.
Существует потенциальная возможность оптимизации безопасных расстояний между летательными аппаратами в процессе посадки, взлета и полета на основе достоверного прогнозирования динамики вихревого следа с учетом текущего и краткосрочного прогноза соответствующих метеорологических условий, влияния атмосферных условий и близости земли на динамику вихревого следа.There is a potential possibility of optimizing safe distances between aircraft during landing, take-off and flight based on reliable forecasting of the dynamics of the vortex wake, taking into account the current and short-term forecast of the relevant meteorological conditions, the influence of atmospheric conditions and the proximity of the earth to the dynamics of the vortex wake.
Одним из основных направлений решения проблемы обеспечения безопасности полета летательного аппарата в условиях, когда определяющим фактором является вихревой аэродинамический след, является выбор режимов полета, обеспечивающих заданный уровень безопасности.One of the main directions for solving the problem of ensuring the flight safety of an aircraft in conditions when the vortex aerodynamic trail is the determining factor is the choice of flight modes that provide a given level of safety.
Способствовать решению этой задачи может создание бортовых вычислительных систем, работающих в реальном масштабе времени, определяющих степень опасности аэродинамических возмущений, действующих на летательный аппарат, позволяющих выбрать способ последующей коррекции управления летательным аппаратом с целью наиболее эффективной компенсации этих возмущений.The creation of on-board computer systems operating in real time, determining the degree of danger of aerodynamic disturbances acting on the aircraft, and allowing choosing the method of subsequent correction of the aircraft control in order to most effectively compensate for these disturbances, can contribute to solving this problem.
Другой задачей, которую можно отнести к информационным задачам, является задача предоставления пилоту информации о положении вихревого следа и положении летательного аппарата относительно него в прогнозируемый момент времени.Another task that can be attributed to information tasks is the task of providing the pilot with information about the position of the vortex wake and the position of the aircraft relative to it at the predicted point in time.
Известен способ и устройство создания визуальных отображений вихревых следов путем математического моделирования их на основе характеристик летательного аппарата, генерирующего вихревой след, с учетом влияния атмосферных условий на состояние вихревого следа. При этом согласно техническому решению в устройстве использован быстрореагирующий дисплей, на котором осуществляют визуализацию смоделированных вихревых следов от каждого летательного аппарата, находящегося вблизи указанного летательного аппарата (US 5845874, А). Однако, при наличии в окружении летательного аппарата большого количества других летательных аппаратов, например вблизи аэродрома, дисплей будет показывать большое количество смоделированных вихревых следов, что приведет к трудности определения, какие из вихревых следов представляют для летательного аппарата реальную опасность и какие из них можно игнорировать.A known method and device for creating visual displays of vortex traces by mathematical modeling them based on the characteristics of the aircraft generating a vortex wake, taking into account the influence of atmospheric conditions on the state of the vortex wake. Moreover, according to the technical solution, the device uses a quick-response display, on which the simulated vortex traces from each aircraft located near the aircraft are visualized (US 5845874, A). However, if there are a large number of other aircraft surrounded by the aircraft, for example, near an aerodrome, the display will show a large number of simulated vortex traces, which will make it difficult to determine which vortex traces present a real danger to the aircraft and which of them can be ignored.
Одним из наиболее перспективных путей повышения безопасности полета является предоставление пилоту в реальном масштабе времени информации о прогнозируемом положении вихревых следов, попадание в которые может привести к летному происшествию.One of the most promising ways to improve flight safety is to provide the pilot in real time with information about the predicted position of the vortex traces, hit in which can lead to a flight accident.
Известна система предупреждения о турбулентности следа, предназначенная для размещения на борту летательных аппаратов, предусматривающая информирование экипажа летательного аппарата о потенциальном входе в вихревой след другого летательного аппарата только тогда, когда система определит, что вход указанного летательного аппарата в вихревой след другого летательного аппарата произойдет через определенный заданный промежуток времени (US 6177888, А). При этом система предусматривает взаимодействие этих летательных аппаратов между собой, обмен предупреждающими сигналами и информацией о высоте полета, дистанции и пеленге, отслеживание траектории полета объема вихревого следа с учетом местной скорости ветра и имеет возможность определять расстояние или время до входа летательного аппарата в объем вихревого следа другого летательного аппарата. Система обеспечивает индикацию о близости к объему вихревого следа, когда расстояние или время до такого входа становится меньше заданного порога. При этом ширину и высоту объема вихревого следа вычисляют в каждой точке из множества точек вдоль траектории вихревого следа в виде функции расстояния от указанной точки до соседнего летательного аппарата.There is a known warning system for turbulence of a wake designed to be placed on board aircraft, which provides for informing the crew of the aircraft about the potential entrance into the vortex wake of another aircraft only when the system determines that the entry of the specified aircraft into the vortex wake of another aircraft will occur through a certain predetermined period of time (US 6177888, A). The system provides for the interaction of these aircraft with each other, the exchange of warning signals and information on the flight altitude, distance and bearing, tracking the flight path of the vortex wake volume taking into account local wind speed and has the ability to determine the distance or time before the aircraft enters the vortex wake volume another aircraft. The system provides an indication of proximity to the volume of the vortex wake when the distance or time to such an input becomes less than a predetermined threshold. In this case, the width and height of the vortex wake volume are calculated at each point from a plurality of points along the vortex wake path as a function of the distance from the specified point to the adjacent aircraft.
Однако такая система не решает задачи информирования пилота о степени опасности попадания в выявленные вихревые следы и о рациональном маневре летательного аппарата для исключения попадания в вихревой след.However, such a system does not solve the problem of informing the pilot about the degree of danger of getting into the identified vortex tracks and about the rational maneuver of the aircraft to prevent it from falling into the vortex track.
Кроме того, многообразие условий эксплуатации летательных аппаратов требует уменьшения дистанций между летательными аппаратами, например, при последовательном взлете или посадке летательных аппаратов на аэродромах, что является важным для увеличения пропускной способности аэродромов.In addition, the variety of operating conditions for aircraft requires reducing distances between aircraft, for example, during successive take-off or landing of aircraft at aerodromes, which is important for increasing the capacity of aerodromes.
Достоверное знание положения и структуры вихревого следа и особенностей его воздействия на летательный аппарат в прогнозируемый момент времени будет способствовать удовлетворению противоречивых требований повышения эффективности выполнения летных задач и повышения безопасности полетов.Reliable knowledge of the position and structure of the vortex wake and the features of its impact on the aircraft at the predicted point in time will help to meet conflicting requirements to improve the performance of flight tasks and improve flight safety.
Известна система предупреждения столкновений с вихревым следом, устанавливаемая на каждом летательном аппарате для предупреждения пилота летательного аппарата о прогнозируемой опасности присутствия в окружающем летательный аппарат пространстве другого летательного аппарата (US 6211808, B1), представляющая собой сферическую антенну, выполненную из диэлектрического материала, имеющую восемь секторов с установленными в них приемными устройствами для получения микроволновых сигналов, отраженных от других летательных аппаратов, находящихся в его окрестности. Однако такая система является дорогой и не предоставляет пилоту информацию о наличии опасных воздушных возмущений.A known collision avoidance system with a vortex wake, installed on each aircraft to warn the pilot of the aircraft about the predicted danger of the presence in the surrounding aircraft space of another aircraft (US 6211808, B1), which is a spherical antenna made of dielectric material having eight sectors with receiving devices installed in them for receiving microwave signals reflected from other aircraft located I'm in his neighborhood. However, such a system is expensive and does not provide the pilot with information about the presence of dangerous air disturbances.
Известно техническое решение, касающееся схемы и способа предупреждения пересечения пути самолета с вихревым следом другого самолета (WO 00/71985), заключающееся в определении положения, конфигурации и вида вихревых возмущений, вызванных другим самолетом, присутствие которого обнаруживается с помощью информации от бортовых систем первого самолета, информации от другого самолета или информации с аэродрома, в определении его высоты, предсказанного положения генерируемого им вихревого следа с учетом атмосферных условий, в частности скорости и направления ветра, температуры воздуха, в выверке полученных данных со справочной таблицей или моделировании вихревого следа с визуализацией положения и его траектории относительно первого самолета, предсказании точки пересечения траектории вихревого следа и пути движения первого самолета с вырабатыванием сигнала опасности в случае такого пересечения. В основном способ используется для обеспечения безопасности движения двух самолетов в зоне аэропорта и реализация его может приводить к увеличению высоты полета первого самолета над вторым самолетом. При этом используются системы Traffic Alert и Collision Avoidance. Однако при этом пилоту первого самолета визуализируется информация обо всех областях завихренности, предполагаемых в районе движения первого самолета из-за присутствия второго самолета, что не дает пилоту картины истинной опасности этих завихренностей для его полета.A technical solution is known regarding the scheme and method for preventing the intersection of an airplane path with a vortex wake of another aircraft (WO 00/71985), which consists in determining the position, configuration and type of vortex disturbances caused by another aircraft, the presence of which is detected using information from the on-board systems of the first aircraft , information from another plane or information from the airfield, in determining its height, the predicted position of the vortex wake generated by it, taking into account atmospheric conditions, in particular speed and wind direction, air temperature, in reconciling the obtained data with a look-up table or modeling a vortex wake with visualization of the position and its trajectory relative to the first aircraft, predicting the point of intersection of the vortex wake trajectory and the path of the first aircraft with the generation of a danger signal in case of such an intersection. Basically, the method is used to ensure the safety of the movement of two aircraft in the airport area and its implementation can lead to an increase in the flight height of the first aircraft over the second aircraft. At the same time, Traffic Alert and Collision Avoidance systems are used. However, at the same time, the pilot of the first aircraft is visualized with information about all areas of vorticity assumed in the region of movement of the first aircraft due to the presence of the second aircraft, which does not give the pilot a picture of the true danger of these vortices for his flight.
Известно, что Национальная администрация по аэронавтике и космонавтике США (NASA) уделяет большое внимание повышению эффективности зоны аэродрома, в частности, при взлете и посадке летательных аппаратов и одним из направлений разработок являются работы по созданию Системы определения вихревого интервала (AVOSS), которая будет объединять выходы различных систем и вырабатывать зависящие от погодных условий динамические критерии величин интервалов вихревых следов (37th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, January 11-14, 1999, Reno, NV, NASA Langly Research Center, Hampton, VA). Эти системы представляют текущие и прогнозируемые погодные условия, модели перемещения вихревого следа и его затухания в этих погодных условиях от поверхности земли до высоты посадочной или взлетной глиссады, а также осуществляют обратную связь поведения вихревых следов в реальном времени. Поведение следа сравнивают с определенными заранее размерами коридора безопасности и определением умирания следа, в результате чего находят искомые интервалы разделения для самолетов. Если следы продолжают существовать дольше, чем ожидалось, то уменьшение интервалов между взлетом самолетов или их посадкой запрещают. При этом поведение следа вычисляют на множестве «окон» захода на посадку от высоты глиссады до торца взлетно-посадочной полосы. Однако в этой системе имеется ряд ограничений, таких как отсутствие учета вертикального сдвига ветра, который может препятствовать опусканию следа или привести к его подъему, отсутствие учета конкретного масштаба турбулентности, необходимого для моделирования затухания следа, и другие, которые могут привести к нештатной ситуации вследствие несоответствия заранее предоставленных диспетчеру вычисленных параметров следа и фактических параметров следа. Кроме того, применение системы AVOSS приведет к увеличению нагрузки на диспетчеров полетов, которые и в настоящих условиях испытывают значительные эмоционально-стрессовые нагрузки, а также к интенсификации их труда, что является нежелательным, так как увеличивает возможность принятия диспетчерами неадекватных решений.It is known that the US National Aeronautics and Cosmonautics Administration (NASA) pays great attention to improving the efficiency of the aerodrome zone, in particular, during take-off and landing of aircraft and one of the development areas is the creation of the Vortex Interval Detection System (AVOSS), which will combine outputs of various systems; and develop dynamic weather-dependent dynamic criteria for swirl trace intervals (37 th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, January 11-14, 1999, Reno, NV, NASA Langly Research Center, Hampton, VA). These systems represent current and predicted weather conditions, models of the movement of the vortex wake and its attenuation in these weather conditions from the surface of the earth to the height of the landing or take-off glide path, and also provide feedback on the behavior of the vortex wakes in real time. The behavior of the track is compared with predetermined dimensions of the safety corridor and the determination of the dying of the track, as a result of which the desired separation intervals for aircraft are found. If traces continue to exist longer than expected, then a reduction in the interval between take-off or landing of aircraft is prohibited. In this case, the behavior of the trace is calculated on the set of "approach" windows from the height of the glide path to the end of the runway. However, there are a number of limitations in this system, such as the lack of taking into account the vertical wind shear, which can impede the lowering of the track or lead to its rise, the lack of taking into account the specific scale of turbulence necessary to model the decay of the track, and others that can lead to an emergency due to non-compliance pre-provided manager with calculated trace parameters and actual trace parameters. In addition, the use of the AVOSS system will increase the load on flight controllers, who in the present conditions experience significant emotional stress, as well as to intensify their work, which is undesirable, as it increases the possibility of dispatchers making inadequate decisions.
Следует иметь в виду, что зарубежные системы безопасности в основном ориентированы на применение так называемых инструментальных правил полета, когда управление летательным аппаратом осуществляется на основе команд диспетчера полета, реализуемых в директорном или автоматическом режиме на борту летательного аппарата.It should be borne in mind that foreign security systems are mainly focused on the application of the so-called instrumental flight rules, when the aircraft is controlled based on the commands of the flight dispatcher, implemented in director or automatic mode on board the aircraft.
Однако известно, что в операторской деятельности наиболее сложным является принятие решения в экстремальной ситуации. Оно состоит из двух этапов: опознания ситуации и определения порядка действий по ее ликвидации. Перед выполнением каждого следующего действия оператор должен предвидеть свои последующие шаги. Восприятие визуальных или речевых сигналов в словесной форме из долговременной памяти, со средств отображения или на слух требует определенного времени в условиях дефицита времени. Время восприятия графических символов значительно меньше и опознание ситуации при индикации выделенных зон изображения позволяет также повысить адекватность принятия решения.However, it is known that in operator activity the most difficult is the decision-making in an extreme situation. It consists of two stages: identification of the situation and determination of the procedure for its elimination. Before each next step, the operator must anticipate his next steps. The perception of visual or speech signals in verbal form from a long-term memory, from a display device or by ear requires a certain amount of time in conditions of time pressure. The time of perception of graphic symbols is much shorter and the recognition of the situation when indicating the highlighted areas of the image can also improve the adequacy of decision-making.
Кроме того, воздействие такого физического фактора, как ускорение, вызывает снижение мозгового кровообращения у пилота, что в условиях нервно-эмоционального перенапряжения может вызвать даже кратковременное отключение сознания. Поэтому предоставление пилоту или диспетчеру полета информации, необходимой для принятия решения, до наступления момента принятия решения и в графических символах является предпочтительным.In addition, the impact of such a physical factor as acceleration causes a decrease in the cerebral circulation in the pilot, which, under conditions of neuro-emotional overstrain, can cause even a short-term loss of consciousness. Therefore, providing the pilot or flight dispatcher with the information necessary for making a decision before the decision is made and in graphic symbols is preferable.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью создания настоящего изобретения является создание системы предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа, генерируемого объектом, находящимся в окрестности летательного аппарата и называемого «генератором вихрей». При этом в качестве генераторов вихрей рассматриваются не только летательные аппараты, но и наземные и надводные объекты, вихревой след которых может быть опасным для летательного аппарата. Совокупность точек пространства, при попадании в которую действующие на летательный аппарат силы и моменты могут привести к опасной ситуации, охарактеризована как «опасная зона вихревого следа».The aim of the present invention is the creation of a warning system about the possibility of an aircraft entering a danger zone of a vortex wake generated by an object located in the vicinity of the aircraft and called a "vortex generator". Moreover, not only aircraft are considered as vortex generators, but also ground and surface objects, the vortex trace of which can be dangerous for the aircraft. The set of points in space, when hit by forces and moments acting on the aircraft, can lead to a dangerous situation, is described as a “dangerous vortex wake zone”.
При создании изобретения была поставлена задача разработки способа и устройства предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную, с точки зрения конструкции и условий эксплуатации летательного аппарата, зону вихревого следа, которые обеспечили бы предоставление информации о наличии в окрестности летательного аппарата вихревых следов, представляющих опасность для летательного аппарата, их перемещении и возможных направлениях выхода летательного аппарата из опасных зон путем определения прогнозируемого положения летательного аппарата и опасной зоны вихревого следа генератора вихрей в некотором контрольном сечении впереди по курсу летательного аппарата, на расстоянии, за время преодоления которого летательный аппарат, в случае опасности, может произвести маневр уклонения от опасной зоны вихревого следа. При этом расположение вихревого следа в пространстве целесообразно определять с учетом динамики изменения параметров окружающей среды, а положение летательного аппарата в пространстве - с учетом изменения его конфигурации и установленных нормативов производства полета.When creating the invention, the task was to develop a method and device for warning about the possibility of an aircraft entering a dangerous, from the point of view of design and operating conditions of the aircraft, vortex wake zone, which would provide information about the presence of vortex wakes in the vicinity of the aircraft that are dangerous for the aircraft, their movement and possible directions of the exit of the aircraft from hazardous areas by determining the projected position Niya aircraft and the danger zone of the vortex generator wake vortices in a control section ahead of the rate of the aircraft, at a distance, during which overcome the aircraft in an emergency, can make a maneuver to evade the danger zone of the wake vortex. At the same time, it is advisable to determine the location of the vortex wake in space, taking into account the dynamics of changes in environmental parameters, and the position of the aircraft in space, taking into account changes in its configuration and established standards for flight production.
Под изменением конфигурации летательного аппарата понимается, например, изменение режима работы двигателей, в том числе отказ одного или нескольких двигателей, изменение геометрии летательного аппарата, например стреловидности крыла, обледенение поверхности летательного аппарата и другие изменения, приводящие к изменению режима обтекания его набегающим потоком и, следовательно, к изменению аэродинамических сил и моментов, обусловленных воздействием аэродинамических возмущений, в том числе вихревого следа, а также к изменению возможностей летательного аппарата по компенсации таких воздействий.Changing the configuration of an aircraft means, for example, changing the operating mode of engines, including the failure of one or more engines, changing the geometry of the aircraft, for example, sweep the wing, icing the surface of the aircraft and other changes that lead to a change in the flow around it in an incident flow and, therefore, to a change in aerodynamic forces and moments due to the action of aerodynamic disturbances, including a vortex wake, as well as to a change in the aircraft to compensate for such effects.
Была также поставлена задача создания устройства для реализации способа предупреждения согласно изобретению.The task was also to create a device for implementing the warning method according to the invention.
Поставленная задача была решена созданием способа предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей, в котором:The problem was solved by creating a warning method about the possibility of an aircraft entering the danger zone of the vortex wake of the vortex generator, in which:
- получают информацию о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата относительно инерциальной системы координат в текущий момент времени;- receive information about the configuration, location and orientation of the aircraft relative to the inertial coordinate system at the current time;
- получают информацию о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей относительно инерциальной системы координат в текущий момент времени;- receive information about the position, geometric and mass characteristics and about the motion parameters of the vortex generator relative to the inertial coordinate system at the current time;
- сохраняют информацию о положении и параметрах движения генератора вихрей в инерциальной системе координат;- save information about the position and motion parameters of the vortex generator in an inertial coordinate system;
- получают информацию о параметрах окружающей среды в области совместного размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени;- receive information on environmental parameters in the field of joint placement of the aircraft and the vortex generator at the current time;
- определяют траекторию вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности, генерируемых указанным генератором вихрей, и интенсивность вихревого следа в инерциальной системе координат в текущий момент времени;- determine the trajectory of the vortex wake of the vortex generator as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the specified vortex generator, and the intensity of the vortex wake in the inertial coordinate system at the current time;
- сохраняют информацию о координатах точек траектории и об интенсивности вихревого следа как совокупности траекторий центров областей завихренности генератора вихрей в инерциальной системе координат;- save information about the coordinates of the points of the trajectory and the intensity of the vortex wake as a set of trajectories of the centers of the regions of vorticity of the vortex generator in an inertial coordinate system;
- выбирают время упреждения, в течение которого возможно, по меньшей мере, выполнение маневра изменения траектории полета летательного аппарата, обеспечивающего уклонение летательного аппарата от опасной зоны вихревого следа генератора вихрей после предупреждения о возможности попадания в нее;- choose the lead time, during which it is possible, at least, to perform a maneuver of changing the flight path of the aircraft, ensuring the aircraft to evade the danger zone of the vortex wake of the vortex generator after warning about the possibility of getting into it;
- вычисляют упреждающее расстояние, равное расстоянию, преодолеваемому летательным аппаратом за время упреждения, моделируют контрольную плоскость, расположенную в пространстве перед летальным аппаратом перпендикулярно направлению его движения на упреждающем расстоянии от летательного аппарата, и определяют прогнозируемый момент времени пролета летательного аппарата через указанную контрольную плоскость в инерциальной системе координат;- calculate the anticipatory distance equal to the distance covered by the aircraft during the lead, simulate a control plane located in space in front of the aircraft perpendicular to the direction of its movement at a proactive distance from the aircraft, and determine the predicted time of flight of the aircraft through the specified control plane in the inertial coordinate system;
- определяют геометрические характеристики опасной зоны вихревого следа генератора вихрей как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых указанным генератором вихрей, в прогнозируемый момент времени;- determine the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake of the vortex generator as a set of dangerous zones of the vorticity regions generated by the specified vortex generator at the predicted point in time;
- определяют траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, относительно инерциальной системы координат в прогнозируемый момент времени;- determine the trajectory and intensity of the vortex wake of the vortex generator as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the vortex generator, relative to the inertial coordinate system at the predicted point in time;
- определяют координаты точки пересечения траектории вихревого следа генератора вихрей с указанной контрольной плоскостью в прогнозируемый момент времени пролета летательного аппарата через нее;- determine the coordinates of the intersection of the trajectory of the vortex wake of the vortex generator with the specified reference plane at the predicted time of flight of the aircraft through it;
- формируют вокруг указанной точки пересечения опасную зону вихревого следа как совокупность опасных зон областей завихренности, генерируемых указанным генератором, при попадании в которую у летательного аппарата параметры движения могут превысить допустимые пределы; формируют в указанной контрольной плоскости область прогнозируемых с учетом установленных нормативов производства полета положений летательного аппарата в прогнозируемый момент времени пересечения летательным аппаратом указанной контрольной плоскости формируют вокруг области прогнозируемых положений область повышенного внимания, информация о попадании в которую опасной зоны вихревого следа будет предоставлена пользователю;- form around the indicated point of intersection the dangerous zone of the vortex wake as a set of dangerous zones of the vorticity regions generated by the indicated generator, when it enters into the aircraft motion parameters can exceed the permissible limits; form in the indicated control plane the region of the positions of the aircraft predicted, taking into account the established standards of flight production, at the forecast moment of time the aircraft intersects the specified control plane, an area of increased attention is formed around the region of the predicted positions, information about the danger zone of the vortex wake in which will be provided to the user;
- определяют координаты точек области прогнозируемых положений летательного аппарата, точек области повышенного внимания и точек опасной зоны вихревого следа в системе координат, связанной с летательным аппаратом;- determine the coordinates of the points of the area of the predicted positions of the aircraft, points of the area of increased attention and points of the danger zone of the vortex wake in the coordinate system associated with the aircraft;
- вычисляют расстояние от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа;- calculate the distance from the area of increased attention to the danger zone of the vortex wake;
- вычисляют расстояние от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа;- calculate the distance from the area of the predicted positions of the aircraft to the danger zone of the vortex wake;
- осуществляют для пользователя индикацию события равенства нулю расстояния от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа указанного генератора вихрей;- carry out for the user an indication of the event that the distance from the area of increased attention to the danger zone of the vortex wake of the indicated vortex generator is zero;
- осуществляют для пользователя аварийную индикацию события равенства нулю расстояния от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа указанного генератора вихрей.- carry out for the user an emergency indication of the event that the distance from the area of increased attention to the danger zone of the vortex wake of the specified vortex generator is zero.
При этом в способе согласно изобретению:Moreover, in the method according to the invention:
- в качестве информации о положении, геометрических и массовых характеристиках и параметрах движения генератора вихрей предпочтительно используют информацию о типе генератора вихрей, скорости его перемещения, угловой скорости и координатах точек его траектории;- as information about the position, geometric and mass characteristics and motion parameters of the vortex generator, preferably use information about the type of vortex generator, its speed, angular velocity and the coordinates of the points of its trajectory;
- сохраняют информацию о координатах точек траектории, скорости перемещения и угловой скорости генератора вихрей в инерциальной системе кобрдинат;- save information about the coordinates of the trajectory points, the displacement velocity and the angular velocity of the vortex generator in the inertial co-ordinate system;
- в качестве информации о параметрах окружающей среды предпочтительно используют информацию о величине и направлении локальной скорости ветра, о профиле ветра по высоте, степени турбулентности, типе подстилающей поверхности;- information on the magnitude and direction of the local wind speed, on the wind profile in height, degree of turbulence, type of underlying surface is preferably used as information on environmental parameters;
- траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей в текущий момент времени как совокупность траекторий центров областей завихренности, генерируемых указанным генератором вихрей, определяют расчетным путем на основе сохраненной информации о типе генератора вихрей, координатах точек его траектории, скорости перемещения и угловой скорости или на основе инструментальных измерений;- the trajectory and intensity of the vortex trace of the vortex generator at the current time as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the indicated vortex generator, is determined by calculation based on the stored information about the type of vortex generator, the coordinates of its trajectory points, the speed of movement and angular velocity, or based on instrumental measurements;
- моделирование контрольной плоскости осуществляют на основе информации о местонахождении, ориентации, скорости перемещения летательного аппарата и выбранной величине времени упреждения в текущий момент времени в инерциальной системе координат;- modeling of the control plane is carried out on the basis of information about the location, orientation, speed of the aircraft and the selected lead time at the current time in an inertial coordinate system;
- определение геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа генератора вихрей как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых указанным генератором, осуществляют на основе сохраненной информации о координатах точек траектории и интенсивности следа генератора вихрей как совокупности траекторий центров областей завихренности в инерциальной системе координат, информации о положении, скорости перемещения и угловой скорости летательного аппарата в инерциальной системе координат;- determination of the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake of the vortex generator as a set of dangerous zones of the vortex areas generated by the specified generator is carried out on the basis of the stored information about the coordinates of the points of the trajectory and the intensity of the track of the vortex generator as a set of trajectories of the centers of the vortex areas in the inertial coordinate system, position information, the speed of movement and the angular velocity of the aircraft in an inertial coordinate system;
- траекторию и интенсивность вихревого следа указанного генератора вихрей в прогнозируемый момент времени определяют на основе информации о траектории и интенсивности вихревого следа указанного генератора вихрей как совокупности траекторий центров областей завихренности, генерируемых указанным генератором, в инерциальной системе координат;- the trajectory and intensity of the vortex wake of the specified vortex generator at the predicted point in time is determined based on information about the trajectory and intensity of the vortex wake of the specified vortex generator as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the indicated generator in the inertial coordinate system;
- определение координат точек пересечения траектории вихревого следа указанного генератора вихрей с контрольной плоскостью в прогнозируемый момент времени осуществляют на основе информации о координатах контрольной плоскости в инерциальной системе координат и о траектории вихревого следа указанного генератора вихрей в инерциальной системе координат в прогнозируемый момент времени;- determination of the coordinates of the points of intersection of the trajectory of the vortex wake of the specified vortex generator with the control plane at the predicted point in time is carried out on the basis of information about the coordinates of the control plane in the inertial coordinate system and the trajectory of the vortex wake of the specified vortex generator in the inertial coordinate system at the predicted point in time;
- формирование в контрольной плоскости опасной зоны вихревого следа генератора вихрей, области прогнозируемых положений летательного аппарата и области повышенного внимания осуществляют на основе информации о координатах точек пересечения вихревого следа указанного генератора вихрей с контрольной плоскостью в прогнозируемый момент времени, информации о геометрических характеристиках опасной зоны вихревого следа указанного генератора как совокупности опасных зон областей завихрения, генерируемых указанным генератором, информации о положении, ориентации, скорости перемещения и угловой скорости летательного аппарата с учетом установленных нормативов производства полета;- the formation in the control plane of the danger zone of the vortex wake of the vortex generator, the area of the predicted positions of the aircraft and the area of increased attention is carried out on the basis of information about the coordinates of the points of intersection of the vortex wake of the specified vortex generator with the control plane at the predicted time, information about the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake the specified generator as a set of dangerous zones of the swirl regions generated by the specified generator, information and on the position, orientation, speed of movement and angular speed of the aircraft, taking into account the established standards for flight production;
- определение координат области прогнозируемых положений летательного аппарата, координат области повышенного внимания и координат опасной зоны вихревого следа в системе координат, связанной с летательным аппаратом, осуществляют на основе информации о координатах области повышенного внимания, области прогнозируемых с учетом установленных нормативов производства полета положений летательного аппарата и опасной зоны вихревого следа в прогнозируемый момент времени и информации о координатах летательного аппарата и его положении, предпочтительно углах тангажа, рыскания и крена летательного аппарата, в инерциальной системе координат в текущий момент времени.- determination of the coordinates of the area of the predicted positions of the aircraft, the coordinates of the area of increased attention and the coordinates of the danger zone of the vortex wake in the coordinate system associated with the aircraft is carried out on the basis of information about the coordinates of the area of increased attention, the area of the positions of the aircraft predicted taking into account established standards for the production of the danger zone of the vortex wake at the predicted point in time and information about the coordinates of the aircraft and its position, etc. dpochtitelno pitch angles, aircraft yaw and roll, in an inertial coordinate system at the current time.
При реализации способа предупреждения о возможности попадания в опасную зону вихревого следа согласно изобретению пользователю предоставляется лишь необходимая ему информация о вихревых следах, достаточная для выполнения в дальнейшем эффективного маневра, предотвращающего попадание летательного аппарата в вихревой след. Путем предварительной обработки информации о вихревом следе, реализованной в настоящем изобретении, удается сократить объем индуцированной информации, оставляя лишь полезную часть ее. В результате обеспечивается адекватное восприятие пользователем, например пилотом, пространственного положения летательного аппарата относительно вихревого следа в прогнозируемый момент времени, что дает возможность своевременно принять меры для предотвращения попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа. Кроме того, преимуществом такого способа предупреждения является возможность учета изменений действующих на летательный аппарат аэродинамических сил и моментов, вызванных изменением его конфигурации, поскольку обеспечивается адаптация операций способа к условиям внешней обстановки, характеристикам полета, режимам функционирования систем летательного аппарата.When implementing the warning method of the possibility of a vortex wake entering the danger zone according to the invention, the user is provided with only the vortex wake information necessary for him to be able to carry out an effective maneuver to prevent the aircraft from entering the vortex wake. By pre-processing the vortex wake information implemented in the present invention, it is possible to reduce the amount of induced information, leaving only a useful part of it. The result is an adequate perception by the user, for example, by the pilot, of the spatial position of the aircraft relative to the vortex wake at the predicted point in time, which makes it possible to take timely measures to prevent the aircraft from entering the danger zone of the vortex wake. In addition, the advantage of this method of prevention is the ability to account for changes in aerodynamic forces acting on the aircraft and moments caused by a change in its configuration, since it is possible to adapt the operations of the method to environmental conditions, flight characteristics, and operating modes of the aircraft systems.
Согласно изобретению целесообразно операции способа предупреждения осуществлять одновременно в отношении каждого из генераторов вихрей, находящихся в окрестности летательного аппарата.According to the invention, it is advisable to carry out the operation of the warning method simultaneously with respect to each of the vortex generators located in the vicinity of the aircraft.
Кроме того, в способе предупреждения согласно изобретению целесообразно осуществлять текущую коррекцию выбранного времени упреждения, что позволяет учитывать специфику режима полета и решаемой полетной задачи.In addition, in the warning method according to the invention, it is advisable to carry out the current correction of the selected lead time, which allows you to take into account the specifics of the flight mode and the flight task to be solved.
Кроме того, в способе предупреждения согласно изобретению целесообразно осуществлять текущую коррекцию координат области прогнозируемых положений летательного аппарата, что позволяет разрешать ситуации неопределенности поступающей информации путем соответствующего изменения размеров области прогнозируемых положений летательного аппарата.In addition, in the warning method according to the invention, it is advisable to carry out the current correction of the coordinates of the region of the predicted positions of the aircraft, which allows to resolve situations of uncertainty of the incoming information by correspondingly resizing the region of the predicted positions of the aircraft.
Кроме того, в способе предупреждения согласно изобретению целесообразно осуществлять текущую коррекцию координат области повышенного внимания, что позволяет скорректировать время принятия решения о выполнении соответствующего маневра уклонения от вихревого следа.In addition, in the warning method according to the invention, it is advisable to carry out the current correction of the coordinates of the area of increased attention, which allows you to adjust the time for deciding whether to perform the appropriate maneuver to avoid the vortex wake.
При этом согласно изобретению целесообразно осуществлять указанную коррекцию в ручном режиме, полуавтоматическом или автоматическом режиме.Moreover, according to the invention, it is advisable to carry out the specified correction in manual mode, semi-automatic or automatic mode.
Кроме того, согласно изобретению целесообразно предоставлять пользователю информацию о координатах контрольной плоскости, области повышенного внимания, области прогнозируемых положений летательного аппарата и опасных зон вихревых следов генераторов вихрей, находящихся в окрестности летательного аппарата.In addition, according to the invention, it is advisable to provide the user with information about the coordinates of the control plane, the area of increased attention, the area of the predicted positions of the aircraft and the danger zones of the vortex traces of the vortex generators located in the vicinity of the aircraft.
При этом согласно изобретению целесообразно визуализировать для пользователя информацию о расположении в контрольной плоскости области прогнозируемых положений летательного аппарата и информацию о расположении опасных зон вихревого следа генераторов вихрей.Moreover, according to the invention, it is advisable to visualize for the user information about the location in the control plane of the area of the predicted positions of the aircraft and information about the location of the dangerous zones of the vortex wake of the vortex generators.
Кроме того, согласно изобретению желательно индикацию равенства нулю расстояния от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей в контрольной плоскости и/или аварийную индикацию равенства нулю расстояния от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей осуществлять с помощью индикации, выбранной из группы, включающей визуальную индикацию, аудиоиндикацию и тактильную индикацию.In addition, according to the invention, it is desirable to indicate that the distance from the area of increased attention to the danger zone of the vortex wake of the vortex generator in the control plane is zero and / or that the distance from the region of the predicted positions of the aircraft to the danger zone of the vortex wake of the vortex generator is zero using the indication selected from the group including visual indication, audio indication and tactile indication.
Кроме того, согласно изобретению целесообразно сохранение информации о величине выбранного времени упреждения, координатах контрольной плоскости, области прогнозируемых положений летательного аппарата и опасных зон вихревых следов генераторов вихрей в течение времени аварийной индикации события равенства нулю расстояния от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей.In addition, according to the invention, it is advisable to save information about the value of the lead time, the coordinates of the control plane, the area of the predicted positions of the aircraft and the danger zones of the vortex traces of the vortex generators during the time of the emergency indication of the event that the distance from the region of the predicted positions of the aircraft to the danger zone of the vortex trace vanishes vortex generator.
Поставленная задача была также решена созданием системы предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей, включающей:The task was also solved by creating a warning system about the possibility of an aircraft entering the danger zone of the vortex wake of the vortex generator, including:
- устройство слежения за параметрами летательного аппарата, способное принимать информацию о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата относительно инерциальной системы координат в текущий момент времени;- a device for tracking the parameters of the aircraft, capable of receiving information about the configuration, location and orientation of the aircraft relative to the inertial coordinate system at the current time;
- устройство слежения за генератором вихрей, способное принимать информацию о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей относительно той же системы координат в текущий момент времени;- a tracking device for the vortex generator, capable of receiving information about the position, geometric and mass characteristics and about the motion parameters of the vortex generator relative to the same coordinate system at the current time;
- запоминающее устройство, способное сохранять информацию о положении и параметрах движения генератора вихрей в инерциальной системе координат;- a storage device capable of storing information about the position and motion parameters of the vortex generator in an inertial coordinate system;
- детектор параметров среды, способный принимать информацию о параметрах окружающей среды в области совместного размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени;- a medium parameter detector capable of receiving information on environmental parameters in the field of joint placement of the aircraft and the vortex generator at the current time;
- устройство слежения за вихревым следом, способное определять траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности в инерциальной системе координат;- a vortex wake tracking device capable of determining the trajectory and intensity of a vortex wake of a vortex generator as a set of trajectories of the centers of vorticity regions in an inertial coordinate system;
- запоминающее устройство, способное сохранять информацию о координатах точек траектории и интенсивности вихревого следа как совокупности траекторий центров областей завихренности в инерциальной системе координат;- a storage device capable of storing information about the coordinates of the trajectory points and the intensity of the vortex wake as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions in an inertial coordinate system;
- устройство выбора времени упреждения, способное вычислять время, в течение которого, по меньшей мере, возможно выполнение маневра изменения траектории полета летательного аппарата, обеспечивающего уклонение летательного аппарата от вихревого следа генератора вихрей после предупреждения о возможности попадания в него;- a lead time selection device capable of calculating a time during which, at least, it is possible to perform a maneuver of changing the flight path of the aircraft, providing the aircraft to evade the vortex wake of the vortex generator after warning about the possibility of getting into it;
- устройство моделирования контрольной плоскости, способное вычислять упреждающее расстояние, равное расстоянию, преодолеваемому летательным аппаратом за выбранное время упреждения, формировать контрольную плоскость, расположенную в пространстве перед летательным аппаратом перпендикулярно направлению его движения на упреждающем расстоянии от летательного аппарата, и определять прогнозируемый момент времени пролета летательного аппарата через контрольную плоскость в инерциальной системе координат;- a control plane simulation device capable of calculating a pre-emptive distance equal to the distance covered by the aircraft in the selected lead time, form a control plane located in space in front of the aircraft perpendicular to the direction of its movement at a pro-active distance from the aircraft, and determine the predicted time of flight of the aircraft apparatus through the control plane in an inertial coordinate system;
- устройство определения параметров опасной зоны, способное определять геометрические характеристики опасной зоны вихревого следа генератора вихрей как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, в прогнозируемый момент времени;- a device for determining the parameters of the danger zone, capable of determining the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake of the vortex generator as a set of dangerous zones of the vortex regions generated by the vortex generator, at the predicted point in time;
- устройство прогнозирования, способное определять траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, вихревого следа относительно инерциальной системы координат в прогнозируемый момент времени;- a prediction device capable of determining the trajectory and intensity of the vortex wake of the vortex generator as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the vortex generator, the vortex wake relative to the inertial coordinate system at the predicted point in time;
- устройство вычисления точек пересечения, способное определять координаты точек пересечения траектории вихревого следа генератора вихрей с контрольной плоскостью в прогнозируемый момент времени пересечения летательным аппаратом указанной контрольной плоскости;- a device for calculating intersection points, capable of determining the coordinates of the points of intersection of the trajectory of the vortex wake of the vortex generator with the control plane at the predicted time point when the aircraft intersects the specified control plane;
- устройство формирования зон и областей, обеспечивающее формирование вокруг точки пересечения траектории вихревого следа с контрольной плоскостью опасной зоны вихревого следа как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, при попадании в которую у летательного аппарата параметры движения могут превысить допустимые пределы, формирование в указанной контрольной плоскости области прогнозируемых с учетом установленных нормативов производства полета положений летательного аппарата в прогнозируемый момент времени пересечения летательным аппаратом контрольной плоскости; формирование вокруг области прогнозируемых положений области повышенного внимания, информация о попадании в которую опасной зоны вихревого следа должна быть предоставлена пользователю;- a device for the formation of zones and regions, providing the formation around the intersection of the trajectory of the vortex wake with the control plane of the danger zone of the vortex wake as a set of dangerous zones of the vortex areas generated by the vortex generator, if it enters the aircraft the movement parameters can exceed the permissible limits, the formation in the specified the control plane of the area predicted, taking into account the established standards for the production of flight, the positions of the aircraft in the forecast emy time intersection aircraft reference plane; the formation around the area of predicted positions of the area of increased attention, information about getting into the danger zone of the vortex wake should be provided to the user;
- блок перехода, способный вычислять координаты области прогнозируемых положений летательного аппарата, области повышенного внимания и опасной зоны вихревого следа в системе координат, связанной с летательным аппаратом;- a transition unit capable of calculating the coordinates of the area of the predicted positions of the aircraft, the area of increased attention and the danger zone of the vortex wake in the coordinate system associated with the aircraft;
- первый блок проверки условия пересечения, способный определять расстояние от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа и фиксировать момент равенства его нулю;- the first block of checking the intersection condition, capable of determining the distance from the area of increased attention to the danger zone of the vortex wake and recording the moment of its equality to zero;
- второй блок проверки условия пересечения, способный определять расстояние от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа и фиксировать момент равенства его нулю;- the second block checking the condition of the intersection, able to determine the distance from the area of the predicted positions of the aircraft to the danger zone of the vortex wake and fix the moment of its equality to zero;
- устройство индикации, обеспечивающее индикацию события равенства нулю расстояния от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей;- an indication device providing an indication of the event that the distance from the area of increased attention to the danger zone of the vortex wake of the vortex generator is zero;
- устройство аварийной индикации, обеспечивающее индикацию события равенства нулю расстояния от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей.- an emergency indication device providing an indication of the event that the distance from the region of the predicted positions of the aircraft to the danger zone of the vortex wake of the vortex generator is zero.
При этом согласно изобретению в системе предупреждения:Moreover, according to the invention in the warning system:
- устройство слежения за параметрами летательного аппарата способно принимать информацию, по меньшей мере, о конфигурации, координатах, скорости перемещения, углах тангажа, рыскания и крена летательного аппарата;- the tracking device for the parameters of the aircraft is able to receive information, at least about the configuration, coordinates, speed, angles of pitch, yaw and roll of the aircraft;
- устройство слежения за генератором вихрей способно принимать информацию, по меньшей мере, о типе генератора вихрей, скорости его перемещения, угловой скорости и координатах точек его траектории;- the tracking device for the vortex generator is capable of receiving information at least about the type of vortex generator, its speed, angular velocity and the coordinates of the points of its trajectory;
- детектор параметров среды способен принимать информацию, по меньшей мере, о величине и направлении локальной скорости ветра, профиле ветра по высоте, степени турбулентности, типе подстилающей поверхности;- a medium parameter detector is capable of receiving information, at least, about the magnitude and direction of the local wind speed, wind profile in height, degree of turbulence, type of underlying surface;
- устройство слежения за вихревым следом способно определять траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности на основе сохраненной информации о типе генератора вихрей, координатах точек его траектории, скорости перемещения и угловой скорости;- the vortex wake tracking device is capable of determining the trajectory and intensity of the vortex wake of the vortex generator as a set of trajectories of the centers of the vortex regions based on the stored information about the type of vortex generator, the coordinates of its trajectory points, the speed of movement and angular velocity;
- устройство моделирования контрольной плоскости способно моделировать контрольную плоскость на основе информации о местонахождении, ориентации, скорости перемещения летательного аппарата и величине времени упреждения;- a control plane simulation device is capable of simulating a control plane based on information about the location, orientation, speed of the aircraft and the lead time;
- устройство определения параметров опасной зоны способно определять геометрические характеристики опасной зоны вихревого следа генератора вихрей на основе сохраненной информации о координатах точек траектории и интенсивности следа генератора вихрей, информации о конфигурации, положении, скорости перемещения и угловой скорости летательного аппарата в инерциальной системе координат;- the device for determining the parameters of the danger zone is able to determine the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake of the vortex generator based on the stored information about the coordinates of the trajectory points and the intensity of the vortex generator trace, information about the configuration, position, speed of movement and angular velocity of the aircraft in an inertial coordinate system;
- устройство прогнозирования способно определять траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей на основе информации о траектории и интенсивности вихревого следа как совокупности траекторий центров областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, в инерциальной системе координат;- the prediction device is capable of determining the trajectory and intensity of the vortex wake of the vortex generator based on information about the trajectory and intensity of the vortex wake as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the vortex generator in an inertial coordinate system;
- устройство вычисления точек пересечения способно определять координаты точек пересечения траектории вихревого следа генератора вихрей с контрольной плоскостью на основе информации о координатах контрольной плоскости и траектории вихревого следа в инерциальной системе координат в прогнозируемый момент времени;- the device for calculating the intersection points is able to determine the coordinates of the intersection points of the trajectory of the vortex wake of the vortex generator with the control plane based on information about the coordinates of the control plane and the vortex wake trajectory in the inertial coordinate system at the predicted point in time;
- устройство формирования зон и областей способно формировать опасную зону вихревого следа, область прогнозируемых положений летательного аппарата и область повышенного внимания на основе информации о координатах точек пересечения вихревого следа генератора вихрей с контрольной плоскостью в прогнозируемый момент времени, информации о геометрических характеристиках опасной зоны как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, информации о положении, ориентации, скорости перемещения и угловой скорости летательного аппарата с учетом установленных нормативов производства полета в инерциальной системе координат;- a device for the formation of zones and regions capable of forming a danger zone of a vortex wake, an area of predicted positions of an aircraft and an area of increased attention based on information about the coordinates of the points of intersection of a vortex wake of a vortex generator with a control plane at a predicted point in time, information about the geometric characteristics of the danger zone as a set of dangerous zones of vorticity regions generated by the vortex generator, information about the position, orientation, displacement velocity and angular orosti aircraft flight against established production norms in the inertial coordinate system;
- блок перехода способен вычислять координаты области прогнозируемых положений летательного аппарата, области повышенного внимания и опасной зоны вихревого следа в системе координат, связанной с летательным аппаратом, на основе информации о координатах области повышенного внимания, области прогнозируемых положений и опасной зоны вихревого следа в прогнозируемый момент времени в инерциальной системе координат и информации о координатах летательного аппарата и его положении, предпочтительно углах тангажа, рыскания и крена, в инерциальной системе координат в текущий момент времени.- the transition unit is able to calculate the coordinates of the area of the predicted positions of the aircraft, the area of increased attention and the danger zone of the vortex wake in the coordinate system associated with the aircraft, based on the coordinates of the area of the attention, the area of the predicted positions and the danger zone of the vortex wake at the predicted time in the inertial coordinate system and information about the coordinates of the aircraft and its position, preferably the pitch, yaw and roll angles, to the inertial nthe coordinate system at the current time.
При этом согласно изобретению целесообразно, чтобы система предупреждения содержала устройство слежения за генератором вихрей, запоминающие устройства, устройство слежения за вихревым следом, устройство определения параметров опасной зоны, устройство прогнозирования, устройство вычисления точек пересечения, устройство формирования зон и областей, первый и второй блоки проверки условия пересечения, устройство индикации и устройство аварийной индикации, способные одновременно обеспечить выполнение своих функций в отношении каждого из генераторов вихрей, находящихся в окрестности летательного аппарата.Moreover, according to the invention, it is advisable that the warning system contains a tracking device for a vortex generator, storage devices, a tracking device for a vortex wake, a device for determining hazardous area parameters, a prediction device, a device for calculating intersection points, a device for forming zones and areas, the first and second verification units crossing conditions, an indication device and an emergency indication device capable of simultaneously ensuring the performance of its functions in relation to each from vortex generators located in the vicinity of the aircraft.
Кроме того, согласно изобретению желательно, чтобы устройство выбора времени упреждения было выполнено с возможностью осуществления текущей коррекции времени упреждения.In addition, according to the invention, it is desirable that the lead-time selection device is configured to perform current lead-time correction.
Кроме того, согласно изобретению желательно, чтобы устройство формирования зон и областей было выполнено с возможностью осуществления текущей коррекции координат области прогнозируемых положений летательного аппарата.In addition, according to the invention, it is desirable that the device for forming zones and regions be configured to perform current correction of the coordinates of the region of the predicted positions of the aircraft.
Кроме того, согласно изобретению желательно, чтобы устройство формирования зон и областей было выполнено с возможностью осуществления текущей коррекции координат области повышенного внимания.In addition, according to the invention, it is desirable that the device for forming zones and regions is configured to perform current correction of coordinates of the area of increased attention.
При этом согласно изобретению целесообразно коррекцию времени упреждения, координат области прогнозируемых положений летательного аппарата и координат области повышенного внимания осуществлять в режиме ручного или полуавтоматического регулирования.Moreover, according to the invention, it is advisable to correct the lead time, the coordinates of the area of the predicted positions of the aircraft and the coordinates of the area of increased attention to carry out in the mode of manual or semi-automatic regulation.
Кроме того, согласно изобретению возможно указанную коррекцию осуществлять в автоматическом режиме.In addition, according to the invention, it is possible to carry out the specified correction in automatic mode.
Такое выполнение устройств системы предупреждения обеспечивает гибкость его применения как в условиях ручного управления летательным аппаратом, так и при использовании системы автоматического управления (далее - САУ) летательным аппаратом.This embodiment of the warning system devices provides the flexibility of its application both in the conditions of manual control of the aircraft, and when using the automatic control system (hereinafter - ACS) of the aircraft.
Кроме того, согласно изобретению целесообразно, чтобы система предупреждения содержала устройство визуализации для пользователя информации о расположении в контрольной плоскости области прогнозируемых положений летательного аппарата и опасных зон вихревых следов генераторов вихрей.In addition, according to the invention, it is advisable that the warning system contains a visualization device for the user of information about the location in the control plane of the area of the predicted positions of the aircraft and the danger zones of the vortex traces of the vortex generators.
При этом согласно изобретению устройство индикации и устройство аварийной индикации могут быть выбраны из группы, включающей устройства визуальной, аудиоиндикации и тактильной индикации.Moreover, according to the invention, the indicating device and the emergency indicating device can be selected from the group including visual, audio, and tactile indicating devices.
Кроме того, согласно изобретению система предупреждения в качестве устройства определения параметров опасной зоны вихревого следа генератора вихрей может содержать устройство, включающее:In addition, according to the invention, the warning system as a device for determining the parameters of the danger zone of the vortex wake of the vortex generator may include a device including:
- блок схематизации летательного аппарата, способный на основе информации о конфигурации, координатах, скорости перемещения, углах тангажа, рыскания и крена летательного аппарата вычислять совокупность геометрических характеристик летательного аппарата, необходимых для расчета действующих на него дополнительных аэродинамических сил и моментов, индуцированных вихревым следом генератора вихрей;- an aircraft schematization unit capable of calculating, based on information about the configuration, coordinates, movement speed, pitch, yaw and roll angles, the set of geometric characteristics of the aircraft necessary to calculate the additional aerodynamic forces acting on it and the moments induced by the vortex wake of the vortex generator ;
- блок определения действующих на летательный аппарат в заданной точке пространства аэродинамических сил и моментов, индуцированных вихревым следом генератора вихрей, способный вычислять их на основе сохраненной информации о координатах точек траектории вихревого следа как совокупности траекторий центров областей завихренности и интенсивности следа генератора вихрей в инерциальной системе координат, информации о конфигурации, положении, скорости перемещения и угловой скорости летательного аппарата в инерциальной системе координат и о геометрических характеристиках летательного аппарата;- a unit for determining the aerodynamic forces and moments acting on the aircraft at a given point in space, induced by the vortex wake of the vortex generator, capable of calculating them based on the stored information about the coordinates of the points of the vortex wake trajectory as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions and the vortex generator wake intensity in the inertial coordinate system , information about the configuration, position, movement speed and angular velocity of the aircraft in the inertial coordinate system t and about the geometric characteristics of the aircraft;
- блок определения опасности аэродинамических возмущений в заданной точке пространства, способный производить оценку опасности возмущений по критерию опасности, установленному пользователем;- a unit for determining the danger of aerodynamic disturbances at a given point in space, capable of assessing the danger of disturbances according to a hazard criterion set by the user;
- блок определения множества точек пространства, в которых аэродинамические силы и моменты, индуцированные вихревым следом генератора вихрей, являются опасными, способный определять координаты точек пространства, принадлежащих опасной зоне, на основе отбора их по критерию опасности, установленному пользователем;- a unit for determining the set of points in space at which the aerodynamic forces and moments induced by the vortex trace of the vortex generator are dangerous, capable of determining the coordinates of the points of space belonging to the danger zone, based on their selection according to the hazard criteria set by the user;
- блок определения геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа, способный вычислять их на основе информации о координатах точек, принадлежащих опасной зоне.- a unit for determining the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake, capable of calculating them based on information about the coordinates of points belonging to the danger zone.
Такое выполнение системы предупреждения с применением устройства определения параметров опасной зоны вихревого следа согласно изобретению позволяет при выборе критерия опасности учитывать особенности конфигурации и режима полета летательного аппарата и квалификацию пилота.This embodiment of the warning system using the device for determining the parameters of the danger zone of the vortex wake according to the invention allows, when choosing a hazard criterion, to take into account the configuration and flight mode of the aircraft and the pilot's qualifications.
При этом согласно изобретению в качестве критерия опасности может быть выбрана допустимая величина угла крена летательного аппарата.Moreover, according to the invention, a permissible roll angle of the aircraft can be selected as a hazard criterion.
Кроме того, согласно изобретению в качестве критерия опасности может быть выбрана допустимая величина момента крена, индуцируемого вихревым следом.In addition, according to the invention, a permissible roll moment induced by the vortex wake can be selected as a hazard criterion.
При этом согласно изобретению целесообразно, чтобы блок определения геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа был способен аппроксимировать границу опасной зоны, что позволяет упростить визуализацию опасной зоны вихревого следа в устройстве визуализации.Moreover, according to the invention, it is advisable that the unit for determining the geometric characteristics of the danger zone of the vortex wake was able to approximate the boundary of the danger zone, which simplifies the visualization of the danger zone of the vortex wake in the visualization device.
При этом согласно изобретению устройство слежения за вихревым следом и устройство прогнозирования содержат программируемый компонент, а устройство определения параметров опасной зоны реализовано в программном обеспечении программируемого компонента.Moreover, according to the invention, the vortex wake tracking device and the prediction device comprise a programmable component, and the danger zone parameter determination device is implemented in the programmable component software.
Кроме того, согласно изобретению устройство определения параметров опасной зоны может содержать базу данных, содержащую характеристики опасных зон вихревых следов различных типов генераторов в различных условиях полета.In addition, according to the invention, the device for determining the parameters of the danger zone may contain a database containing the characteristics of the danger zones of the vortex traces of various types of generators in different flight conditions.
Кроме того, согласно изобретению система предупреждения может содержать устройство сохранения информации о величине времени упреждения, координатах контрольной плоскости, области прогнозируемых положений летательного аппарата и опасных зон вихревых следов генераторов вихрей в течение времени аварийной индикации события равенства нулю расстояния от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей.In addition, according to the invention, the warning system may include a device for storing information about the lead time, the coordinates of the control plane, the area of the predicted positions of the aircraft and the danger zones of the vortex traces of the vortex generators during the emergency indication of the event that the distance from the area of the predicted positions of the aircraft to dangerous is zero zone of the vortex wake of the vortex generator.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется описанием примера осуществления способа предупреждения согласно изобретению с помощью системы предупреждения согласно изобретению, не ограничивающего применение изобретения и не выходящего за рамки объема изобретения, и прилагаемыми чертежами, на которых:The invention is further illustrated by the description of an example implementation of the warning method according to the invention using a warning system according to the invention, not limiting the application of the invention and not beyond the scope of the invention, and the accompanying drawings, in which:
Фиг.1 - схематичное изображение в пространстве летательного аппарата, генератора вихрей, генерируемого им вихревого следа и отображаемой в контрольной плоскости информации согласно способу предупреждения в соответствии с описанным примером реализации изобретения;Figure 1 is a schematic representation in space of an aircraft, a vortex generator, a vortex wake generated by it and displayed in the control plane information according to the warning method in accordance with the described embodiment of the invention;
Фиг.2 - схема осуществления способа предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей согласно изобретению с помощью системы предупреждения согласно изобретению;Figure 2 - diagram of the method of warning about the possibility of an aircraft entering the danger zone of the vortex wake of the vortex generator according to the invention using the warning system according to the invention;
Фиг.3 - схема выполнения устройства определения параметров опасной зоны вихревого следа генератора вихрей согласно изобретению;Figure 3 - embodiment of a device for determining the parameters of the danger zone of a vortex wake of a vortex generator according to the invention;
Фиг.4 - схема изображения информации на дисплее навигационной карты, предоставляемой системой предупреждения согласно изобретению.4 is a diagram of the image information on the display of the navigation map provided by the warning system according to the invention.
Вариант осуществления изобретенияAn embodiment of the invention
В качестве примера описан вариант осуществления изобретения, изображенный на схеме Фиг.1, когда система предупреждения реализована в составе штатного оборудования на борту одного летательного аппарата (далее ЛА), генератором вихрей является другой летательный аппарат (далее ГВ) и пользователем информации является экипаж ЛА. При описании используется конкретная терминология, однако необходимо иметь в виду, что каждый термин охватывает все эквивалентные термины, используемые в решении аналогичных задач.As an example, the embodiment of the invention described in the diagram of FIG. 1 is described, when the warning system is implemented as part of standard equipment aboard one aircraft (hereinafter referred to as “Aircraft”), the vortex generator is another aircraft (hereinafter referred to as HS) and the user of the information is the crew of the aircraft. The description uses specific terminology, but it must be borne in mind that each term covers all equivalent terms used in solving similar problems.
При осуществлении способа предупреждения о возможности попадания ЛА в опасную зону вихревого следа ГВ согласно изобретению формируют в некоторой контрольной плоскости объем информации о расположении ЛА в пространстве в прогнозируемый момент времени на рассчитанном упреждающем расстоянии впереди ЛА и возможном расположении вокруг него вихревых следов ГВ, которые будут являться для ЛА опасными. При этом согласно изобретению информация скорректирована с учетом условий окружающей среды в месте расположения контрольной плоскости.When implementing the warning method of the possibility of an aircraft entering the hazardous area of the HV vortex wake according to the invention, a volume of information is generated in some control plane about the location of the aircraft in space at the predicted time at the calculated anticipated distance in front of the aircraft and the possible location of the vortex tracks of the HV around it, which will be for aircraft dangerous. Moreover, according to the invention, the information is adjusted taking into account environmental conditions at the location of the control plane.
Согласно схеме Фиг.2 в описываемой системе предупреждения о возможности попадания ЛА в опасную зону вихревого следа ГВ согласно изобретению устройство 1 слежения за параметрами ЛА, реализованное, например, в компьютере системы автоматического управления полетом ЛА (далее САУ ЛА), принимает, например, от пилотажно-навигационной системы ЛА информацию о конфигурации, координатах, скорости перемещения, угловой скорости ЛА, углах тангажа, рыскания и крена в текущий момент времени t в инерциальной системе координат (далее ИСК).According to the scheme of FIG. 2, in the described warning system about the possibility of an aircraft entering the hazardous area of the GW vortex wake according to the invention, the aircraft
Устройство 2 слежения за ГВ, реализованное, например, в компьютере САУ ЛА, принимает, например, от бортовой радиолокационной станции ЛА, от радиолокатора переднего обзора или от наземного диспетчера, или по мультиплексному каналу информационного обмена, а запоминающее устройство 3 сохраняет информацию о типе ГВ, скорости его перемещения, угловой скорости и координатах точек его траектории в ИСК.A
Детектор 4 параметров среды, реализованный, например, в компьютере пилотажно-навигационной системы, принимает, например, от системы воздушных сигналов СВС или от диспетчера полета информацию о величине и направлении локальной скорости ветра, профиле ветра по высоте, степени турбулентности, типе подстилающей поверхности в области совместного размещения ЛА и ГВ относительно ИСК в текущий момент времени t.The
Устройство 5 слежения за вихревым следом, реализованное, например, в компьютере САУ ЛА, на основе информации от запоминающего устройства 3 вычисляет траекторию и интенсивность вихревого следа ГВ как совокупность траекторий центров областей завихренности в ИСК, например, с помощью алгоритмов, таких как известный алгоритм вычисления траектории и интенсивности вихревого следа (Northwest Research Associates, Inc., Aircraft Vortex Spacing System (AVOSS), Algorithm Version 3.1.1), обеспечивающий вычисление координат центров областей завихренности на основе интегрирования дифференциального уравнения, описывающего эволюцию областей завихренности в пространстве и времени. Запоминающее устройство 6 сохраняет эти данные.A vortex wake tracking device 5, implemented, for example, in an ACS computer, based on information from a
Параметры координат областей завихренности также могут быть определены с помощью инструментальных измерений, например с помощью лазерных радиолокационных устройств типа лидар, измерений и оценкой величины тангенциальных скоростей воздушного потока с последующим вычислением траектории и интенсивности вихревого следа.The coordinate parameters of the vorticity regions can also be determined using instrumental measurements, for example, using laser radar devices such as lidar, measurements and estimation of the tangential velocity of the air flow, followed by calculation of the trajectory and intensity of the vortex wake.
Устройство 7 выбора времени упреждения, например, реализованное в компьютере САУ ЛА, вычисляет время упреждения, необходимое для выполнения маневра по изменению траектории ЛА. Это выбранное время упреждения согласно изобретению может быть откорректировано в текущем режиме с помощью ручного регулирования, полуавтоматического или автоматического регулирования с учетом, например, квалификации пилота или особенностей поставленной полетной задачи.The lead
Устройство 8 моделирования контрольной плоскости (далее - КП) на основе информации от устройства 1 о координатах, скорости перемещения, углах тангажа, рыскания и крена ЛА и информации от устройства 7 о выбранной величине времени упреждения вычисляет упреждающее расстояние, равное расстоянию, преодолеваемому летательным аппаратом за выбранное время упреждения, моделирует КП, расположенную в пространстве перед ЛА перпендикулярно направлению его движения на упреждающем расстоянии от ЛА, например, в виде коэффициентов уравнения плоскости КП в ИСК и определяет прогнозируемый момент времени t+Δt пролета ЛА через КП в ИСК. В качестве устройства 8 может быть использовано любое вычислительное устройство, позволяющее производить такие вычисления, например компьютер на борту ЛА.The control plane modeling device 8 (hereinafter - KP), based on information from the
Устройство 9 прогнозирования на основе информации о траектории и интенсивности вихревого следа ГВ, сохраненной в устройстве 6, и прогнозируемом моменте времени от устройства 7 вычисляет координаты траектории и интенсивность вихревого следа ГВ как совокупности траекторий центров областей завихренности в прогнозируемый момент времени t+Δt в ИСК.The
Устройство 10 определения параметров опасной зоны на основе информации от устройства 1 о координатах, скорости перемещения и угловой скорости ЛА и от запоминающего устройства 6 о координатах точек траектории и интенсивности вихревого следа как совокупности траекторий центров областей завихренности, генерируемых ГВ, определяет в соответствии с выбранным критерием опасности геометрические характеристики опасной зоны вихревого следа ГВ как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых ГВ, в прогнозируемый момент времени t+Δt. При этом в качестве критерия опасности согласно изобретению может быть выбрана допустимая величина угла крена ЛА или, например, допустимая величина момента крена, индуцируемого вихревым следом ГВ.The
При этом согласно изобретению устройство 5 слежения за вихревым следом и устройство 9 прогнозирования могут содержать программируемый компонент, в данном случае - траектория и интенсивность вихревого следа ГВ, а устройство 10 реализовано в программном обеспечении этого компонента - базе данных о рассчитанных геометрических характеристиках опасных зон вихревых следов различных типов ГВ в зависимости от различных условий окружающей среды и параметров движения ГВ, аэродинамических сил и моментов, индуцированных на ЛА вихревыми следами различной интенсивности, например моментов крена.Moreover, according to the invention, the vortex wake tracking device 5 and the
Устройство 11 (Фиг.2), реализованное, например, в компьютере бортовой пилотажно-навигационной системы, на основе информации о координатах КП вычисляет координаты точек пересечения траектории вихревого следа ГВ с КП в прогнозируемый момент времени t+Δt на основе информации о координатах КП от устройства 8 и информации от устройства 9 о траектории вихревого следа, например, путем выбора точек траектории вихревого следа, расположенных по разные стороны КП, с интерполяцией расстояния между ними.The device 11 (Figure 2), implemented, for example, in the computer of the flight control and navigation system, on the basis of information about the coordinates of the CP calculates the coordinates of the points of intersection of the trajectory of the vortex wake from the CS at the predicted time t + Δt based on information about the coordinates of the CP from
Устройство 12 формирования зон и областей, размещенное, например, в составе компьютера бортовой инерциальной навигационной системы ЛА, формирует вокруг точки пересечения траектории вихревого следа ГВ с КП опасную зону вихревого следа, область прогнозируемых с учетом установленных нормативов производства полета положений летательного аппарата (далее ОПП ЛА) в прогнозируемый момент времени t+Δt и область повышенного внимания (далее ОПВ) как совокупность множества точек на контрольной плоскости. Согласно изобретению устройство 12 позволяет осуществлять текущую коррекцию координат ОПП ЛА и ОПВ, что является важным для пилота при координировании маневра уклонения с ситуацией выполнения полетного задания.The
Блок перехода 13 вычисляет координаты ОПП ЛА, опасной зоны вихревого следа ГВ и ОПВ в связанной с ЛА системе координат.
Затем первый блок 14 проверки условия пересечения вычисляет расстояние от ОПВ до опасной зоны вихревого следа, отслеживая событие равенства его нулю, а второй блок 15 проверки условия пересечения вычисляет расстояние от ОПП до опасной зоны вихревого следа ГВ, отслеживая событие равенства его нулю.Then, the first intersection
Информация о равенстве нулю в прогнозируемый момент времени указанных расстояний поступает на установленные у пользователя, например в кабине ЛА для пилота, устройства индикации 16 и 17, например в устройство 16 аудиоиндикации, в случае равенства нулю расстояния между областью ОПВ и опасной зоной вихревого следа, а затем, например, в устройство 17 аварийной тактильной индикации в случае равенства нулю расстояния между ОПП ЛА и опасной зоной вихревого следа. Тактильная индикация призвана побудить пилота к принятию срочных мер для выполнения маневра уклонения ЛА от опасной зоны. При этом в распоряжении пилота есть время для маневра, заданное пользователем с учетом скорости перемещения ЛА. В зависимости от складывающейся ситуации после получения первой индикации время упреждения может быть пилотом скорректировано, например, с помощью ручного регулирования, установлением цифрового параметра величины времени упреждения, или автоматического регулирования с установлением условия увеличения или уменьшения этого времени.Information about equality to zero at the predicted time point of the indicated distances is sent to the user’s installed devices, for example, in the pilot's cockpit,
С увеличением указанных расстояний индикация прекращается, что свидетельствует о выходе ЛА из опасной для ЛА ситуации и способствует снятию напряжения у пользователя.With an increase in the indicated distances, the indication stops, which indicates that the aircraft leaves the situation that is dangerous for the aircraft and helps to relieve the voltage from the user.
Целесообразно согласно изобретению визуализировать для пользователя информацию о взаимном расположении ОПП ЛА и опасной зоны в КП в прогнозируемый момент времени в устройстве 18 визуализации, например на дисплее или навигационной карте ЛА, а также для ограничения объема информации, не являющейся актуальной для пилота, визуализировать положение опасных зон только после пересечения их с ОПВ.According to the invention, it is advisable to visualize for the user information on the relative position of the aircraft airspace and the hazardous area in the control room at the predicted time in the
Согласно изобретению устройство 10 определения параметров опасной зоны может быть выполнено согласно изобретению и содержать, как показано на схеме Фиг.3, блок 19 схематизации ЛА, принимающий информацию от устройства 1 системы предупреждения (Фиг.2), выполненный любым известным образом и вычисляющий совокупность геометрических характеристик ЛА с учетом его конфигурации, блок 20, принимающий информацию от блока 19 и информацию от устройства 6 системы предупреждения (Фиг.2) и определяющий дополнительные аэродинамические силы и моменты, индуцированные вихревым следом ГВ в точке пространства. Затем блок 21 определяет на основе заданного критерия опасности степень опасности аэродинамических возмущений в заданной точке пространства, блок 22 определяет точки пространства, принадлежащие опасной зоне вихревого следа, а блок 23 определяет геометрические характеристики опасной зоны как совокупности точек и осуществляет аппроксимацию границ опасной зоны для упрощения визуализации опасной зоны на дисплее. Информация о параметрах опасной зоны вихревого следа ГВ затем поступает в устройство 8 системы предупреждения и визуализируется в случае опасности попадания в нее ЛА.According to the invention, the hazardous area
На Фиг.4 показан дисплей 24 навигационной карты, который обычно применяется в ЛА для индикации курса ЛА и для изображения символов, генерируемых бортовой инерциальной навигационной системой, например системой Airborne Inertial Navigation System (AINS), с изображением области 25 прогнозируемых положений ЛА и опасных зон 26, 27 вихревых следов ГВ в пространстве в прогнозируемый момент времени. Область 25 ОПП ЛА может иметь вид, например, прямоугольника, размеры которого пропорциональны габаритам области возможного положения корпуса ЛА в пространстве. Границы области повышенного внимания на дисплее не показаны, так как согласно изобретению целесообразно, чтобы изображение опасных зон вихревых следов проецировалось на дисплее только в том случае, если опасные зоны пересекаются с областью повышенного внимания одновременно с индикацией, например звуковой, этого события. Поэтому можно считать, что на дисплее изображена область 28 повышенного внимания. Опасная зона 26, 27 вихревых следов может иметь вид, например, круга или другой удобной для зрительного восприятия геометрической фигуры. При этом изображение может сопровождаться визуальной индикацией, например световой или цветной, областей 25, 26, 27 или их границ 29, 30, 31, а в случае наступления события пересечения границы 29 области 25 ОПП ЛА с границей области, например опасной зоны 26, - сопровождаться аварийной аудиоиндикацией или тактильной индикацией.Figure 4 shows the
Разумеется, хотя в описанном примере представлен лишь один из генераторов вихрей и визуализируется и индуцируется поведение лишь одной опасной зоны вихревого следа одного ГВ, вычисления по слежению за вихревым следом ГВ осуществляются в отношении всех ГВ, находящихся в окрестности ЛА, а отображаются на дисплее только зоны вихревых следов ГВ, попадания в которые следует избежать по причине их опасности для ЛА. При этом на основе оценки пилотом схемы расположения потенциально опасных зон на дисплее может быть принято адекватное решение о характере маневра ЛА, который приведет к выходу ЛА из области опасных вихревых следов.Of course, although in the described example only one of the vortex generators is presented and the behavior of only one dangerous zone of the vortex wake of one HS is visualized and induced, the calculations for tracking the vortex wake of the HS are carried out for all the HSs located in the vicinity of the aircraft, and only the zones are displayed vortex traces of HS, which must be avoided due to their danger to the aircraft. At the same time, based on the pilot’s assessment of the location scheme of potentially dangerous zones on the display, an adequate decision can be made about the nature of the maneuver of the aircraft, which will lead to the aircraft leaving the area of dangerous vortex traces.
Согласно изобретению целесообразно сохранять, например, в системе записи информации так называемого «черного ящика» текущую информацию о величине выбранного времени упреждения, координатах контрольной плоскости, области прогнозируемых положений летательного аппарата и опасных зон вихревых следов генераторов вихрей в течение времени аварийной индикации события равенства нулю расстояния от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа генератора вихрей, что позволит осуществлять мероприятия по установлению причин авиакатастроф для целей оценки действий пилота ЛА в ситуации наличия в окружающем его пространстве вихревых следов, попадание в опасные зоны которых могли привести, например, к изменению конфигурации ЛА или изменению его траектории.According to the invention, it is advisable to store, for example, in the so-called “black box” information recording system, current information about the value of the selected lead time, the coordinates of the control plane, the area of the predicted positions of the aircraft and the danger zones of the vortex traces of the vortex generators during the emergency indication of the event of zero distance from the area of the predicted positions of the aircraft to the danger zone of the vortex wake of the vortex generator, which will allow I to establish the cause of the crash to the aircraft pilot action evaluation purposes in the situation of the presence in the surrounding space of the vortex trails from entering the dangerous zone which could lead, for example, to aircraft configuration change or a change in its trajectory.
Способ и система предупреждения о возможности попадания ЛА в опасную зону вихревого следа ГВ согласно изобретению могут быть реализованы с использованием штатного бортового и наземного оборудования, например бортовой инерциальной навигационной системы ЛА Airborne Inertial Navigation System (AINS), системы воздушных сигналов Air Data Computer System (ADC), доплеровского измерителя скорости сноса ЛА Doppler System (DS), радиолокатора переднего обзора ЛА Forward View Radar (FVR) и использованием информации, поступающей от управления воздушным движением Air Traffic Control (ATC), системы единой индикации United Indication System (UIS), мультиплексного канала информационного обмена Information Exchange Multiplex Channel (IEMC), а также от совместимых с указанными системами информационных систем, применяемых на ЛА других стран, например системы предотвращения столкновений Collision Avoidance System (TCAS), системы предупреждения об опасности движения Traffic Alert, США.The method and system for warning about the possibility of an aircraft entering the hazardous area of a GW vortex wake according to the invention can be implemented using standard on-board and ground equipment, for example, the Airborne Inertial Navigation System (AINS) onboard inertial navigation system, and the Air Data Computer System (ADC) ), Doppler drift speed meter Doppler System (DS), Forward View Radar (FVR) front-view radar and information from Air Traffic Control (ATC), a single indie system United Indication System (UIS), the multiplex channel for the exchange of information Exchange Multiplex Channel (IEMC), as well as information systems compatible with these systems used on aircraft of other countries, for example, Collision Avoidance System (TCAS), warning systems traffic hazards Traffic Alert, USA.
Кроме того, устройства системы предупреждения согласно изобретению могут быть локализованы раздельно на различных объектах системы управления движением или различных ЛА и ГВ с обеспечением информирования пользователя о результатах осуществления операционных вычислений с помощью индикации и визуализации их в месте размещения пользователя.In addition, the warning system devices according to the invention can be localized separately at various objects of the motion control system or various aircraft and airborne vehicles, providing the user with information about the results of operational calculations by indicating and visualizing them at the user's location.
При этом пользователями такой информации могут быть как экипажи ЛА, так и диспетчерские службы аэродромов, кораблей, консультирующих экипажи ЛА при производстве полетов о рекомендуемой траектории полета или о необходимости маневра ЛА для исключения опасной полетной ситуации.At the same time, users of such information can be both aircraft crews and dispatch services of aerodromes, ships advising aircraft crews when flying about the recommended flight path or about the need for aircraft maneuver to eliminate a dangerous flight situation.
Для специалистов по управлению воздушным движением ясно, что систему предупреждения согласно изобретению можно реализовать и для выполнения функций управления полетами, так как отслеживание вихревой обстановки в окрестности наземных ГВ и летящих ГВ можно осуществлять с использованием систем предупреждения, размещенных автономно на ЛА, на кораблях, на аэродромах, объединенных в единую информационную систему, позволяющую предотвращать создание нештатных ситуаций, связанных с попаданием ЛА в опасные зоны вихревых следов различных ГВ. При этом в качестве ГВ могут быть ЛА различных типов, например самолеты, вертолеты, беспилотные средства, морские суда, в том числе авианосцы, наземные сооружения и другие объекты.For air traffic control specialists, it is clear that the warning system according to the invention can also be implemented to perform flight control functions, since tracking the vortex situation in the vicinity of ground-based HVs and flying HVs can be carried out using warning systems located autonomously on aircraft, on ships, on aerodromes, combined into a single information system, which helps to prevent the creation of emergency situations associated with the entry of aircraft into the danger zones of the vortex traces of various HS. Moreover, various types of aircraft can be used as warheads, for example, airplanes, helicopters, unmanned aerial vehicles, sea vessels, including aircraft carriers, ground structures, and other objects.
Специалистам в области авиации и авионики должно быть понятно, что в способ и систему предупреждения о возможности попадания ЛА в опасную зону вихревого следа ГВ согласно настоящему изобретению могут быть внесены улучшения и усовершенствования, не выходящие за рамки притязаний и формулы настоящего изобретения, например, связанные с различием условий применения системы, а также с усовершенствованием навигационных и информационных систем. Например, могут быть применены различные вычислительные алгоритмы, наиболее точно реализующие операции способа предупреждения согласно изобретению, применены различные способы индикации и визуализации информации, предоставляемой пользователю, улучшающие адекватность восприятия полученной пользователем информации, предусмотрено использование в операциях способа различных информационных потоков.Specialists in the field of aviation and avionics should understand that in the method and system of warning about the possibility of an aircraft entering the danger zone of the GW vortex wake according to the present invention, improvements and improvements can be made that do not go beyond the claims and claims of the present invention, for example, related to the difference in the conditions of application of the system, as well as the improvement of navigation and information systems. For example, various computational algorithms that most accurately implement the operations of the warning method according to the invention can be applied, various methods of indicating and visualizing the information provided to the user, improving the adequacy of the perception of the information received by the user, are applied, and various information flows are used in the operations of the method.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Система предупреждения о возможности попадания ЛА в опасную зону вихревого следа ГВ целесообразно реализовывать в виде программ, адаптированных к типу ЛА, условиям эксплуатации ЛА, типу используемого на нем оборудования и совместимых с информационными системами управления воздушным движением.A warning system about the possibility of an aircraft entering the hazardous area of a GV vortex wake is advisable to implement in the form of programs adapted to the type of aircraft, the operating conditions of the aircraft, the type of equipment used on it, and compatible with air traffic control information systems.
Система предупреждения согласно изобретению может быть легко реализована с помощью известных вычислительных устройств, может быть использована для установки на различных летательных аппаратах, а также в различных тренажерах для обучения пилотов и диспетчеров действиям в условиях вихревой опасности.The warning system according to the invention can be easily implemented using well-known computing devices, can be used for installation on various aircraft, as well as in various simulators for training pilots and controllers in vortex hazard conditions.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006101789/28A RU2324203C2 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006101789/28A RU2324203C2 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006101789A RU2006101789A (en) | 2006-08-27 |
RU2324203C2 true RU2324203C2 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=37061166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006101789/28A RU2324203C2 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324203C2 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469411C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Dataware of aircraft flight safety in vortex field |
RU2477893C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
RU2496121C1 (en) * | 2012-03-11 | 2013-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
RU2527196C2 (en) * | 2012-06-20 | 2014-08-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Obstacle sensor (versions) |
RU2676594C2 (en) * | 2017-04-11 | 2019-01-09 | Открытое акционерное общество "Научно-испытательный институт эргатических систем" | Method for displaying current and prognostic information during air refueling of aircrafts |
RU187671U1 (en) * | 2018-01-17 | 2019-03-14 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Автономные аэрокосмические системы - ГеоСервис" (ООО НПП "АВАКС-ГеоСервис") | Doppler speed and drift meter with a combined radio altimeter with an antenna system stabilized by the antenna |
RU2692058C1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-06-20 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method of protecting radar stations from small-size unmanned aerial vehicles and device for its implementation |
RU2695019C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-07-18 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing penetration of aircraft into vortex trail of vortex generator |
RU2695249C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-22 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing ingress of an aircraft into a vortex trail of a vortex generator aircraft |
RU2701062C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-09-24 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Simulation method on flight test bench of aircraft penetration into vortex trace |
RU2758526C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) | Method for preventing an aircraft from getting into a vortex track of a vortex generator aircraft |
-
2003
- 2003-07-25 RU RU2006101789/28A patent/RU2324203C2/en active
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469411C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Dataware of aircraft flight safety in vortex field |
RU2477893C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
RU2496121C1 (en) * | 2012-03-11 | 2013-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
RU2527196C2 (en) * | 2012-06-20 | 2014-08-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Obstacle sensor (versions) |
RU2676594C2 (en) * | 2017-04-11 | 2019-01-09 | Открытое акционерное общество "Научно-испытательный институт эргатических систем" | Method for displaying current and prognostic information during air refueling of aircrafts |
RU187671U1 (en) * | 2018-01-17 | 2019-03-14 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Автономные аэрокосмические системы - ГеоСервис" (ООО НПП "АВАКС-ГеоСервис") | Doppler speed and drift meter with a combined radio altimeter with an antenna system stabilized by the antenna |
RU2695019C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-07-18 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing penetration of aircraft into vortex trail of vortex generator |
RU2692058C1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-06-20 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method of protecting radar stations from small-size unmanned aerial vehicles and device for its implementation |
RU2695249C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-22 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing ingress of an aircraft into a vortex trail of a vortex generator aircraft |
RU2701062C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-09-24 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Simulation method on flight test bench of aircraft penetration into vortex trace |
RU2758526C1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) | Method for preventing an aircraft from getting into a vortex track of a vortex generator aircraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006101789A (en) | 2006-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7333030B2 (en) | Method and system for preventing an aircraft from penetrating into a dangerous trailing vortex area of a vortex generator | |
CA2536671C (en) | Integrated system for aircraft vortex safety | |
RU2634502C2 (en) | Method and device for traffic control at aerodrome | |
RU2550887C2 (en) | On-board integrated crew support information system and cognitive format of presenting flight information at take-off phase of multi-engine aircraft | |
US8362925B2 (en) | Avionics display system and method for generating flight information pertaining to neighboring aircraft | |
US8506300B2 (en) | Flight simulator | |
CN104376744A (en) | A display system and a method for providing displays indicating a required time of arrival | |
Perry et al. | NASA wake vortex research for aircraft spacing | |
RU2324203C2 (en) | Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition | |
US20110004398A1 (en) | Systems and methods for providing optimal sequencing and spacing in an environment of potential wake vortices | |
Schwarz et al. | Full-flight simulator study for wake vortex hazard area investigation | |
Hauf et al. | Adverse weather diversion model DIVMET | |
WO2009029005A2 (en) | Aircraft vortex safety method | |
RU2324953C2 (en) | Integrated aircraft vortex safety system | |
RU2695019C1 (en) | Method of preventing penetration of aircraft into vortex trail of vortex generator | |
RU2695249C1 (en) | Method of preventing ingress of an aircraft into a vortex trail of a vortex generator aircraft | |
Keller et al. | Cognitive task analysis of commercial jet aircraft pilots during instrument approaches for baseline and synthetic vision displays | |
Schwarz et al. | Simplified hazard areas for wake vortex encounter avoidance | |
Gahan | Multi-path automatic ground collision avoidance system for performance limited aircraft with flight tests: Project Have MEDUSA | |
RU2397549C1 (en) | Method of warning on threat of collision of helicopter with ground obstacles | |
Menon et al. | An In-Time Aviation Safety Prognostics System | |
Leong et al. | Predictive Flight Trajectory for Low Thrust-to-Weight Ratio Airplanes Approaching Microburst | |
Menon et al. | Metrics for Air Transportation System Safety Analysis | |
Holforty | Flight-deck display of neighboring aircraft wake vortices | |
RU2758526C1 (en) | Method for preventing an aircraft from getting into a vortex track of a vortex generator aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |