RU2378160C1 - Controlled paraplane system - Google Patents

Controlled paraplane system Download PDF

Info

Publication number
RU2378160C1
RU2378160C1 RU2008114193/11A RU2008114193A RU2378160C1 RU 2378160 C1 RU2378160 C1 RU 2378160C1 RU 2008114193/11 A RU2008114193/11 A RU 2008114193/11A RU 2008114193 A RU2008114193 A RU 2008114193A RU 2378160 C1 RU2378160 C1 RU 2378160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control unit
navigation system
inputs
aircraft
flight
Prior art date
Application number
RU2008114193/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008114193A (en
Inventor
Геннадий Викторович Абраменко (RU)
Геннадий Викторович Абраменко
Олег Владимирович Воронько (RU)
Олег Владимирович Воронько
Дмитрий Викторович Васильков (RU)
Дмитрий Викторович Васильков
Андрей Иванович Григорьев (RU)
Андрей Иванович Григорьев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики"
Priority to RU2008114193/11A priority Critical patent/RU2378160C1/en
Publication of RU2008114193A publication Critical patent/RU2008114193A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2378160C1 publication Critical patent/RU2378160C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: invention relates to controlled paraplane systems. Proposed system comprises paraplane, navigation system for coordinate location and determination, altimetre, magnetometre and space navigation system, all connected in series. Outputs of above listed hardware are connected with inputs of control unit. The latter has its output connected with inputs of control unit that controls strips, sustainer, useful load unit and local circuit concentrator. The latter is connected with inputs and outputs of remote control unit and antenna circuit.
EFFECT: independent operation in take-off, flight and landing, as well as accuracy of landing.
6 dwg

Description

Изобретение относится к средствам доставки груза в труднодоступные районы, в частности к управляемым парапланным системам, которые могут применяться для различных целей: для доставки грузов в труднодоступные районы, районы стихийных бедствий, для диагностики и разведки различных районов, для экологического мониторинга загрязненных районов земной поверхности и т.д.The invention relates to means for delivering cargo to hard-to-reach areas, in particular to controlled paragliding systems that can be used for various purposes: to deliver goods to hard-to-reach areas, areas of natural disasters, for diagnostics and reconnaissance of different areas, for environmental monitoring of polluted areas of the earth’s surface and etc.

С увеличением количества экологических катастроф, таких как Чернобыльская авария, загрязнение лесов и полей, тундры и тайги, отходами военной деятельности и нефтью встает задача точной диагностики и разведки различных районов земной поверхности без участия человека из-за труднодоступности и/или вредных воздействий.With the increase in the number of environmental disasters, such as the Chernobyl accident, pollution of forests and fields, tundra and taiga, military waste and oil, the task arises of accurate diagnosis and reconnaissance of various areas of the earth's surface without human intervention due to inaccessibility and / or harmful effects.

Известны средства для доставки измерительной и диагностической аппаратуры с помощью вертолетов, недостатком которых является возможность попадания человека в опасные условия (радиоактивные излучения и т.п.). Известны средства для доставки аппаратуры с помощью зондов и ракет, недостатком таких систем является необходимость наличия телеметрического или возвращаемого блоков, что в условиях труднодоступных районов затруднительно сделать.Known means for the delivery of measuring and diagnostic equipment using helicopters, the disadvantage of which is the possibility of a person in dangerous conditions (radioactive radiation, etc.). Means for delivering equipment using probes and rockets are known, the drawback of such systems is the need for telemetry or return units, which is difficult to do in difficult to access areas.

Известны средства доставки аппаратуры с помощью управляемой парашютной системы. Недостатком таких систем является необходимость наличия носителя (самолета, вертолета) для доставки парашютной системы в заданный район земной поверхности.Known means of delivery of equipment using a controlled parachute system. The disadvantage of such systems is the need for a carrier (aircraft, helicopter) to deliver a parachute system to a given area of the earth's surface.

В настоящее время за рубежом разработано большое количество подвижных воздушных средств. Например, управляемая система доставки по воздуху парашюта - крыла GPADS-1. Система использует парашют скоростного напора для доставки грузов 700-1500 фунтов (286-614 кг). Автоматическая навигационная система, использующая глобальную систему определения местоположения «Navstar», позволяет уточнить влияние ветровых возмущений и достичь погрешности приземления 100 м.Currently, a large number of mobile air vehicles have been developed abroad. For example, the controlled airborne parachute delivery system is the GPADS-1 wing. The system uses a high-pressure parachute to deliver loads of 700-1500 pounds (286-614 kg). An automatic navigation system using the Navstar global positioning system makes it possible to clarify the influence of wind disturbances and achieve a 100 m landing error.

Следует отметить, что появились сообщения об использовании парашютной системы с двигателем, который позволяет поднять систему на большую высоту при ее потере во время планирования системы. В этом случае такая система может находиться в воздухе достаточно долгое время.It should be noted that there have been reports of the use of a parachute system with an engine that allows the system to be raised to a greater height when it is lost during system planning. In this case, such a system can be in the air for quite some time.

В таблице приведены характеристики некоторых систем доставки.The table shows the characteristics of some delivery systems.

Технические характеристики различных систем доставкиTechnical specifications of various delivery systems Полезная нагрузка, фунтPayload, lb Дальность, кмRange, km Точность (СКО), мAccuracy (SD), m GPADS-XLGPADS-XL Без двигателяWithout engine 500500 3535 50-10050-100 С двигателемWith engine 500500 300+300+ 50-10050-100 SDWSDW Без двигателяWithout engine 500500 4545 50-10050-100 С двигателемWith engine 500500 300+300+ 50-10050-100 GPADS - LightGPADS - Light 20002000 3535 50-10050-100 Управляемая система (AF NWV System)Managed System (AF NWV System) 20002000 22 100-200100-200 STO High GlideSTO High Glide 1000010,000 35(прогноз)35 (forecast) 50-10050-100 STO High AltitudeSTO High Altitude 1000010,000 22 100-200100-200 Сброс тяжелых грузовHeavy Dump GPADS - MediumGPADS - Medium 2000020000 20twenty 100one hundred GPADS - HeavyGPADS - Heavy 3700037000 20twenty 100one hundred FCS Precision DSFCS Precision DS 4000040,000 30 (прогноз)30 (forecast) 50 (прогноз)50 (forecast)

В Италии выпускают аппараты FIB (Flying Inflatable Boat - летающая надувная лодка), у нас данные аппараты известны как "флайбот" - гибрид моторной лодки и дельтаплана, "Флайбот" оснащен двухтактным мотором и крылом дельтаплана. При стандартных настройках карбюратора аппарат может взлететь на высоту до трех километров. Лодка выпускается компанией Lomas Nautica, при ее изготовлении используется специальный утонченный пластик. Мотор двухтактный, двигатель фирмы Rotax. Мотор предлагается в двух модификациях - с воздушным охлаждением (52 л.с.) и с жидкостным охлаждением (62 л.с), чем мощнее двигатель, тем с большим количеством лопастей можно установить пропеллер и тем тише будет работать аппарат.FIB devices (Flying Inflatable Boat) are produced in Italy, we have these devices known as flybot - a hybrid of a motor boat and a hang glider, Flybot is equipped with a two-stroke engine and a hang glider wing. With standard carburetor settings, the device can fly up to a height of three kilometers. The boat is manufactured by Lomas Nautica, and special refined plastic is used in its manufacture. Two-stroke engine, Rotax engine. The motor is offered in two versions - air-cooled (52 hp) and liquid-cooled (62 hp), the more powerful the engine, the more blades you can install the propeller and the quieter the machine will work.

Эти задачи можно решить с помощью управляемой парапланной системы, которая является самостоятельным летательным аппаратом.These tasks can be solved using a controlled paraglider system, which is an independent aircraft.

Известна планирующая парашютная система для транспортировки полезной нагрузки (патент США №4865274, кл. B64D 17/34, заявл. 29.04.88), которая содержит парашют в виде крыла, блок управления стропами парашюта для изменения состояния крыла и траектории полета. Данная конструкция не обеспечивает точной доставки грузов и требуется носитель (самолет, вертолет) для доставки платформы.Known gliding parachute system for transporting the payload (US patent No. 4865274, CL B64D 17/34, application. 04.29.88), which contains a parachute in the form of a wing, the control unit of the slings of the parachute to change the state of the wing and flight path. This design does not provide accurate cargo delivery and requires a carrier (airplane, helicopter) to deliver the platform.

Известна управляемая парашютная система, включающая планирующую оболочку с блоком полезной нагрузки, командным блоком, блоком управления стропами, систему фиксации и определения координат (патент России №2111898, МПК7 B64D 17/34, от 27.05.1998 г.).Known managed parachute system, including a planning shell with a payload block, a command block, a sling control unit, a system for fixing and determining coordinates (Russian patent No. 2111898, IPC7 B64D 17/34, from 05.27.1998).

Система может применяться в различных погодных условиях и в различное время суток, многократно. Система содержит планирующий парашют с грузовой платформой, блок обнаружения маяка, командный блок, блок управления стропами парашюта, инерциальную навигационную систему, блок формирования управляющих сигналов на включение/выключение и задание начальных условий для инерциальной навигационной системы и блок диагностики района поверхности Земли.The system can be used in various weather conditions and at different times of the day, many times. The system contains a gliding parachute with a cargo platform, a beacon detection unit, a command unit, a parachute line control unit, an inertial navigation system, a control signal generation unit for switching on / off and setting initial conditions for an inertial navigation system and a block for diagnosing the Earth’s surface area.

Однако эта конструкция, как и другие известные системы, не позволяет решить задачи автономной разведки и диагностики без использования носителя, т.к. парашют, как более жесткое крыло, не позволяет получить высокое аэродинамическое качество и не имеет двигательной установки для создания подъемный силы.However, this design, like other well-known systems, does not allow solving the problems of autonomous reconnaissance and diagnostics without using a carrier, because the parachute, as a stiffer wing, does not allow to obtain high aerodynamic quality and does not have a propulsion system to create lift.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании на основе применения беспилотного летательного аппарата комплекса для автономной разведки и диагностики поверхности земной поверхности без использования носителя (самолета, вертолета и.п.), для доставки грузов различной природы (медицинских, военных, гуманитарных, транспортных и т.п.).The problem to which the invention is directed is to create, through the use of an unmanned aerial vehicle, a complex for autonomous reconnaissance and diagnostics of the earth's surface without the use of a carrier (airplane, helicopter, etc.), for the delivery of goods of various nature (medical, military, humanitarian , transport, etc.).

Технический результат - обеспечение автономности системы и повышение точности приземления груза. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в управляемой парапланной системе, включающей планирующую оболочку с блоком полезной нагрузки, командным блоком, блоком управления стропами, систему фиксации и определения координат, согласно изобретению планирующая оболочка представляет собой параплан, в качестве системы фиксации и определения координат она содержит навигационную систему и дополнительно содержит магнитометр, высотомер или вариометр и космическую навигационную систему, при этом навигационная система, магнитометр, высотомер и космическая навигационная система последовательно соединены так, что их выходы соединены со входами командного блока, а выход командного блока соединен со входами блока управления стропами, маршевого двигателя и блока полезной нагрузки и концентратора локальной сети, который связан с входами и выходами блока дистанционного управления и антенной сети.The technical result - ensuring the autonomy of the system and improving the accuracy of landing cargo. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a controlled paragliding system, including a planning shell with a payload block, a command block, a sling control unit, a fixing and coordinate determination system, according to the invention, the planning shell is a paraglider, as a fixing system and determination of coordinates, it contains a navigation system and additionally contains a magnetometer, altimeter or variometer and a space navigation system, while the navigation I system, magnetometer, altimeter and space navigation system are connected in series so that their outputs are connected to the inputs of the command unit, and the output of the command unit is connected to the inputs of the sling control unit, the main engine and the payload block and the LAN hub, which is connected to the inputs and outputs of the remote control unit and antenna network.

Выполнение планирующей оболочки в виде параплана (гибкого крыла) в сочетании с маршевым двигателем позволило создать вместо спускаемой парашютной системы - летательный аппарат. Управление осуществляется в двух плоскостях. Использование параплана позволяет увеличить аэродинамическое качество аппарата с 3-4 до 9, что позволяет обеспечить автоматическое управление им в двух плоскостях. Применение парапланной системы с возвратом в заданную точку земной поверхности позволяет достичь точности приземления груза в пределах 10-50 м в зависимости от условий применения, уменьшить риск воздействия вредных воздействий на человеческий организм, а также применять систему при погодных условиях: ветер не более 15 м/с, отсутствие дождя и вихревых потоков воздуха, многократно и при малых затратах.The implementation of the planning shell in the form of a paraglider (flexible wing) in combination with a marching engine made it possible to create an aircraft instead of a descent parachute system. Management is carried out in two planes. Using a paraglider allows you to increase the aerodynamic quality of the device from 3-4 to 9, which allows for automatic control in two planes. The use of a paraglider system with a return to a given point on the earth's surface makes it possible to achieve an accuracy of cargo landing within 10-50 m depending on application conditions, reduce the risk of harmful effects on the human body, and also use the system in weather conditions: wind no more than 15 m / c, the absence of rain and vortex air flows, repeatedly and at low cost.

Наведение на маяк в данном случае может использоваться в качестве аварийного метода посадки при нештатных ситуациях.Aiming at the lighthouse in this case can be used as an emergency landing method in case of emergency.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

- на фиг.1 представлена структурная схема системы;- figure 1 presents the structural diagram of the system;

- на фиг.2 - структурная схема командного блока;- figure 2 is a structural diagram of a command unit;

- на фиг.3 - структурная схема блока управления стропами параплана;- figure 3 is a structural diagram of a control unit slings paraglider;

- на фиг.4 - циклограмма работы бортового процессора ЛА;- figure 4 is a sequence diagram of the onboard processor aircraft;

- на фиг.5 - коррекция реальной траектории ЛА;- figure 5 - correction of the real trajectory of the aircraft;

- на фиг.6 - движение ЛА без ветрового возмущения, при затягивании сначала левой, а потом правой стропы на 50 см, расчет по управлениям движения ЛА.- Fig.6 - the movement of the aircraft without wind disturbance, when tightening the left and then the right slings by 50 cm, the calculation of the motion control of the aircraft.

Управляемая парапланная система представлена на фиг.1, гдеManaged paraglider system is presented in figure 1, where

1 - параплан (гибкое крыло);1 - paraglider (flexible wing);

2 - маршевый двигатель с тележкой;2 - main engine with trolley;

3 - командный блок (бортовой процессор с кабелями связи между датчиками системы и источником питания, цифроаналоговый (ЦАП) и аналогово-цифровой (АЦП) преобразователи или шина I2C);3 - command unit (on-board processor with communication cables between the system sensors and the power source, digital-to-analog (DAC) and analog-to-digital (ADC) converters or I2C bus);

4 - блок управления стропами, включающий микропроцессор;4 - control unit slings, including a microprocessor;

5 - навигационная система (инерциальная, бесплатформенная и т.п.);5 - navigation system (inertial, strapdown, etc.);

6 - высотомер или вариометр;6 - altimeter or variometer;

7 - космическая навигационная система на базе GPS-приемника для получения информации от космической навигационной системы Глонасс/GPS;7 - a space navigation system based on a GPS receiver for receiving information from the Glonass / GPS space navigation system;

8 - магнитометр;8 - magnetometer;

9 - блок полезной нагрузки (видео-, фотодатчики, грузы, медикаменты и т.п.);9 - payload block (video, photosensors, loads, medicines, etc.);

10 - блок дистанционного управления полетом ЛА (джойстик);10 - block remote control flight of the aircraft (joystick);

11 - концентратор локальной сети на борту ЛА;11 - a LAN hub on board the aircraft;

12 - антенна сети Ethernet, для передачи информации на пункт обработки информации и приема команд ручного управления аппаратом.12 - Ethernet network antenna, for transmitting information to the information processing center and receiving commands for manual control of the device.

Управляемая парапланная система (ПС) (фиг.1) для доставки грузов, мониторинга заданного участка земной поверхности включает планирующую оболочку - параплан 1 с тележкой с маршевым двигателем 2, последовательно соединенные командный блок 3, блок управления стропами 4, навигационную инерциальную систему 5, высотомер 6, космическую навигационную систему GPS 7, магнитометр 8 и блок полезной нагрузки 9, при этом выходы высотомера 6, навигационной системы (НС) 5, магнитометра 8 и космической навигационной системы GPS 7, концентратора локальной сети 11 соединены с входами бортового процессора 3, выход бортового процессора 3 соединен с входами блока управления стропами 4, маршевого двигателя 2, блока полезной нагрузки 9 и концентратора локальной сети 11, который связан с входами и выходами блока дистанционного управления 10 и антенной сети Ethernet 12.Managed paraglider system (PS) (figure 1) for the delivery of goods, monitoring a given section of the earth's surface includes a planning shell - a paraglider 1 with a trolley with a marching engine 2, a command unit 3, a sling control unit 4, an inertial navigation system 5, an altimeter 6, the GPS 7 space navigation system, magnetometer 8 and payload block 9, while the outputs of the altimeter 6, navigation system (NS) 5, magnetometer 8 and the GPS 7 space navigation system, LAN hub 11 are connected to the inputs of the on-board processor 3, the output of the on-board processor 3 is connected to the inputs of the sling control unit 4, the main engine 2, the payload block 9 and the LAN hub 11, which is connected to the inputs and outputs of the remote control unit 10 and the Ethernet antenna 12.

Командный блок 3 (фиг.1) представляет собой бортовой процессор с кабелями связи между датчиками системы и источником питания, цифроаналоговый (ЦАП) и аналогово-цифровой (АЦП) преобразователи или шина I2C, исполнительными органами которого являются блок управления стропами 4, рулевые машинки (производство фирмы HITEC и т.п.) для управления собственно маршевым двигателем 2.The command unit 3 (Fig. 1) is an on-board processor with communication cables between the system sensors and the power source, digital-to-analog (DAC) and analog-to-digital (ADC) converters or I2C bus, the executive bodies of which are the sling control unit 4, steering cars ( manufactured by HITEC, etc.) for controlling the propulsion engine itself 2.

На фиг.2 приведена блок-схема реализации ПС в виде летательного аппарата (ЛА).Figure 2 shows a block diagram of the implementation of the PS in the form of an aircraft (LA).

На фиг.3 приведен комплекс для мониторинга земной поверхности, включающий в себя автомобиль УАЗ; ЛА; палатку с обогревателем; ЗИП; мобильный пункт управления, включающий в себя 2 ноутбука, источники питания, прибор GARMIN, лазерный дальномер, переговорное устройство, документацию (паспорта, инструкции и т.п.); трап; цепи и лебедку для аварийной ситуации с автомобилем; генератор.Figure 3 shows the complex for monitoring the earth's surface, including an UAZ vehicle; LA a tent with a heater; Spare parts; a mobile control center, including 2 laptops, power supplies, a GARMIN device, a laser range finder, an intercom, documentation (passports, instructions, etc.); ladder; chains and a winch for an emergency with a car; generator.

После прибытия автомобиля УАЗ в место применения управляемая парапланная система развертывается следующим образом. Устанавливается палатка с мобильным пунктом управления полетом ЛА, включающим ноутбуки для управления полетом и отображения видеоинформации, передаваемой с помощью сети Ethernet 12, прибор GARMIN для предстартового определения начальных координат ЛА, лазерный дальномер для контроля высоты полета ЛА, переговорное устройство для 5 человек, обеспечивающих функционирование комплекса, документацию - инструкции для работы с ЛА и пунктом, приборами и обеспечивающим оборудованием (генератором, источниками питания и т.п.). Управляемая парапланная система выгружается из автомобиля по трем специальным трапам.After the UAZ vehicle arrives at the place of use, a controlled paraglider system is deployed as follows. A tent is installed with a mobile flight control center for the aircraft, including laptops for flight control and display of video information transmitted via Ethernet 12, a GARMIN device for pre-launch determination of the initial coordinates of the aircraft, a laser rangefinder to control the flight altitude of the aircraft, an intercom for 5 people providing operation complex documentation - instructions for working with the aircraft and the point, instruments and supporting equipment (generator, power supplies, etc.). A controlled paraglider system is unloaded from the car along three special ramps.

После предстартовой проверки оборудования, установленного на ЛА, и вывода крыла параплана 1 в вертикальное положение с мобильного пункта управления дается команда на старт (включение форсажа маршевого двигателя 2). Полет ЛА может осуществляться по маршрутам, записанным в памяти бортового процессора 3, по электронной карте, с помощью пульта ручного управления 10 (джойстика). В случае появления аварийной ситуации с помощью блока 10 осуществляется аварийная посадка ЛА.After a pre-launch check of the equipment installed on the aircraft and the wing of the paraglider 1 in vertical position from the mobile control center, a command is given to start (turning on the afterburner of the main engine 2). The flight of the aircraft can be carried out along the routes recorded in the memory of the on-board processor 3, on an electronic map, using the hand-held remote control 10 (joystick). In the event of an emergency using block 10 is an emergency landing of the aircraft.

В системе применяется серийный параплан, серийная навигационная система, высотомер или вариометр, магнитометр, космическая система Глонасс/GPS.The system uses a serial paraglider, a serial navigation system, an altimeter or variometer, a magnetometer, the Glonass / GPS space system.

В зависимости от требуемой дальности полета и массы полезной нагрузки в качестве параплана 1 может быть выбран серийный параплан, например «Зорро» или «Джаз», выпускаемый в России компанией «Параавис». Маршевый двигатель 2 входит в комплект поставки параплана, выбор типа двигателя определяется в зависимости от поставленных задач.Depending on the required flight range and payload mass, a serial paraglider, for example, Zorro or Jazz, manufactured by Paraavis in Russia, can be selected as a paraglider 1. Marching engine 2 is included in the delivery of the paraglider, the choice of engine type is determined depending on the tasks.

Высотомер 6 представляет собой любой барометрический высотомер или вариометр, удовлетворяющий требованиям по точности и диапазону измеряемой высоты. Приборы технически эквивалентны с точки зрения достижения технического результата.Altimeter 6 is any barometric altimeter or variometer that meets the requirements for accuracy and the range of the measured height. Devices are technically equivalent in terms of achieving a technical result.

Магнитометр 8 - прибор, например фирмы «Honeywell» (США).Magnetometer 8 - a device, for example, the company "Honeywell" (USA).

Космическая система Глонасс/GPS 7 строится на основе приборов типа GPS-приемников, GARMIN или иных датчиков, работающих с космической навигационной системой. Выбор таких приборов на рынке достаточно широк.The Glonass / GPS 7 space system is built on the basis of devices such as GPS receivers, GARMIN or other sensors working with the space navigation system. The choice of such devices on the market is wide enough.

В качестве бортового процессора 3 можно использовать любой бортовой процессор, позволяющий установить сокращенную версию Windows ХР и выше и обеспечивающий расположение управляющей программы, драйверов, программного обеспечения для видеосъемки, передачи информации на землю и т.п.As the on-board processor 3, you can use any on-board processor that allows you to install an abbreviated version of Windows XP and higher and provides the location of the control program, drivers, software for video recording, information transfer to the ground, etc.

Двигатели подтяга строп, входящие в блок управления стропами 4, выбираются в зависимости от нагрузок на стропы, массы полезной нагрузки, общей массы системы, условий эксплуатации. Выбор двигателей весьма широк и не представляет трудностей.The sling pull motors included in the sling control unit 4 are selected depending on the loads on the slings, the mass of the payload, the total mass of the system, and the operating conditions. The choice of engines is very wide and not difficult.

Режимы работы программы управления, записанной в бортовом процессоре 3: нормальный, аварийный, режим планирования (отключение маршевого двигателя), режим посадки, режим съема информации с датчиков (видеокамеры, ИК-датчика, и т.п.), режим передачи информации на наземный пункт приема информации.Operating modes of the control program recorded in the on-board processor 3: normal, emergency, planning mode (marching engine off), landing mode, information retrieval mode from sensors (video camera, IR sensor, etc.), information transmission mode to ground information receiving point.

Циклограмма функционирования аппарата включает следующие циклограммы (фиг.4).The cyclogram of the operation of the apparatus includes the following cyclograms (figure 4).

А Единая циклограмма функционирования изделияA Unified cyclogram of product operation

1.one. предстартовая проверка и запуск (t1);pre-launch check and start (t 1 ); 2.2. выход на произвольную высоту полета;access to arbitrary flight altitude; 3.3. опрос навигационной системы;polling the navigation system; 4.four. расчет ΔX, ΔZ (t4);calculation of ΔX, ΔZ (t 4 ); 5.5. включение двигателей подтяга строп;inclusion of engines of pull-up slings; 6.6. команда на подтяг строп;team for pulling up the slings; 7.7. опрос высотомера;polling altimeter; 8.8. форсаж маршевого двигателя;afterburner of the marching engine; 9.9. переход к п.3 (t9);transition to claim 3 (t 9 ); 10.10. отработка команд бортового процессора 3;development of on-board processor 3 commands; 11.eleven. команда на посадку аппарата (tj).landing command (t j ).

В Циклограмма функционирования изделия при аварийной посадкеB Cyclogram of product operation during emergency landing

1.one. радиокоманда на аварийную посадку (tj+1);emergency response radio command (t j + 1 ); 2.2. команда на выключение маршевого двигателя (tj+2);command to turn off the main engine (t j + 2 ); 3.3. команда на подтяг строп, на одинаковую величину (tj+3).the command to pull the slings, the same amount (t j + 3 ).

С Циклограмма функционирования изделия при штатной посадкеC Functional diagram of the product during normal landing

1.one. проверка на посадку по времени или по дальности (tj+1);check for landing in time or range (t j + 1 ); 2.2. команда на выключение маршевого двигателя (tj+2);command to turn off the main engine (t j + 2 ); 3.3. команда на подтяг строп, на одинаковую величину (tj+3).the command to pull the slings, the same amount (t j + 3 ).

Из циклограммы видно, что после вывода на заданную высоту полета проводится постоянный опрос навигационной системы 5, сравнение полученных координат X, Z с номинальной траекторией, записанной в бортовом процессоре 3, определяются отклонения координат и по ним рассчитываются команды на подтяг строп с помощью исполнительных органов 4. Далее проводится опрос высотомера 6 и по алгоритму управления 3 определяется необходимость подачи команды на форсаж двигателя 2 для подъема аппарата 1 на требуемую высоту полета.It can be seen from the sequence diagram that, after outputting to the specified flight altitude, the navigation system 5 is constantly polled, the obtained X, Z coordinates are compared with the nominal trajectory recorded in the on-board processor 3, coordinate deviations are determined and the teams for lifting the slings with the help of the executive bodies are calculated 4 Next, a survey of the altimeter 6 is carried out and the control algorithm 3 determines the need to send a command to the afterburner of engine 2 to lift the apparatus 1 to the desired flight altitude.

Если по показателям лазерного дальномера (фиг.3) видно критическое отклонение аппарата от заданного режима, с земли с помощью радиокоманды 10 подается сигнал на отключение маршевого двигателя 2 и максимальный подтяг левой и правой строп параплана 4.If the indicators of the laser range finder (Fig. 3) show a critical deviation of the apparatus from the set mode, a signal is sent from the ground using the radio command 10 to turn off the main engine 2 and the maximum pull of the left and right paraglider slings 4.

Последовательность работы ЛАLA sequence

Последовательность работы ЛА включает в себя следующие этапы: предстартовая выставка датчиков, старт ЛА, выход на заданную траекторию полета, управляемый полет, посадка.The operation sequence of the aircraft includes the following stages: pre-launch exhibition of sensors, launch of the aircraft, exit to a given flight path, controlled flight, landing.

Предстартовая выставка датчиковPre-launch exhibition of sensors

После выставки датчиков включаются все источники питания, бортовой процессор 3, маршевый двигатель 2.After the exhibition of sensors, all power sources, on-board processor 3, and main engine 2 are turned on.

Старт ЛАLA launch

В случае если конкретная высота вывода ЛА не задана, время от момента старта до момента стабилизации лежит в диапазоне 6-14 с. Расстояние от точки старта по направлению полета 400-600 м.If a specific aircraft launch height is not specified, the time from the start to the moment of stabilization lies in the range of 6-14 s. The distance from the starting point in the direction of flight is 400-600 m.

Выход на заданную траекторию полетаExit to a given flight path

Выход на заданную траекторию контролируется по данным лазерного дальномера (фиг.3) с целью включения аварийного спуска аппарата.The exit to a given path is controlled according to the laser rangefinder (figure 3) in order to enable emergency descent of the apparatus.

Управляемый полетGuided flight

Управляемый полет осуществляется либо по командам от бортового процессора 3, либо по радиокомандам 10. Постоянно осуществляется контроль движения визуально с помощью лазерного дальномера и видеокамеры (фиг.3). Одновременно в бортовом процессоре записывается телеметрическая информация для последующего анализа.A controlled flight is carried out either by commands from the on-board processor 3, or by radio commands 10. The movement is monitored visually using a laser rangefinder and a video camera (Fig. 3). At the same time, telemetry information is recorded in the on-board processor for subsequent analysis.

ПосадкаLanding

Планирование ЛА на конечном участке наведения осуществляется в вертикальной плоскости, проходящей через наблюдателя и совпадающей с направлением действия ветра.Aircraft planning at the final guidance site is carried out in a vertical plane passing through the observer and coinciding with the direction of the wind.

Алгоритм управленияControl algorithm

Особенность управления данным аппаратом состоит в том, что управление развязано по двум плоскостям и не коррелированно между собой. При отклонении высоты полета аппарата в ту или иную сторону от заданной высоты команда управления представляет собой команду на форсаж маршевого двигателя 2.The control feature of this unit is that the control is decoupled on two planes and is not correlated with each other. If the flight altitude of the vehicle deviates from one or another side from the specified altitude, the control command is a command for the afterburner of the main engine 2.

При отклонении траектории полета аппарата в плоскости XOZ по полученным отклонениям рассчитываются величины подтяга длины стропы (левой, правой, обеих). Проводится коррекция по оси OZ, т.к. ось ОХ выбрана как основная при движении аппарата.If the flight path of the vehicle deviates in the XOZ plane, the pull-ups of the sling length (left, right, both) are calculated from the obtained deviations. Correction is carried out along the OZ axis, as the OX axis is selected as the main axis when the apparatus is moving.

В качестве параметра рассогласования принято линейное отклонение аппарата от кинематической траектории: h2=Zn-Zt, где Zn - номинальная координата, Zt - реальная координата.As a mismatch parameter, the linear deviation of the apparatus from the kinematic trajectory is taken: h 2 = Zn-Zt, where Zn is the nominal coordinate, Zt is the real coordinate.

1. При изменении высоты Н: dH=Hnom-Htek>0 - идет снижение ЛА; при dH=Hnom-Htek<0 - идет подъем ЛА. При изменении высоты ЛА необходимо вырабатывать команду:1. With a change in height H: dH = H nom -H tek > 0 - there is a decrease in aircraft; when dH = H nom -H tek <0 - there is a rise in the aircraft. When changing the height of the aircraft, it is necessary to develop a command:

- при снижении ЛА на 100 м и более проводится расчет времени форсажа маршевого двигателя 2;- when the aircraft is reduced by 100 m or more, the afterburner time of the mid-flight engine 2 is calculated;

- при подъеме ЛА на 300 м и более проводится расчет длины подтяга строп для снижения (фиг.5).- when lifting the aircraft by 300 m or more, the calculation of the length of the sling pull to reduce (figure 5).

2. Если в полетном задании задано не строгое соответствие траектории, а съем информации в заданном диапазоне земной поверхности, траекторию целесообразно заменить ломаной линией протяженностью 300-500 м в зависимости от ее кривизны. Таким образом удастся сократить объем памяти бортового процессора 3 для записи координат номинальной траектории (кривая 2). Так при Д=1000 км и задании координат через 1 м необходимо V=1000·1000·3·4 б=12 Мгб памяти.2. If the flight mission is not set to strictly match the trajectory, but to retrieve information in a given range of the earth's surface, it is advisable to replace the trajectory with a broken line 300-500 m in length, depending on its curvature. Thus, it will be possible to reduce the amount of memory on-board processor 3 to record the coordinates of the nominal path (curve 2). So at D = 1000 km and setting coordinates after 1 m, V = 1000 · 1000 · 3 · 4 b = 12 Mb of memory is needed.

Если отклонение по координате Z dz=Zтекущее-Zноминал>М, М - заданное отклонение от номинальной траектории полета ЛА, - надо рассчитывать подтяг стропы (левой) и реализовать на 1/2 от полученной расчетной;If the deviation in the coordinate Z dz = Z current -Z nominal > M, M is the specified deviation from the nominal flight path of the aircraft, - the sling pull (left) must be calculated and realized by 1/2 of the calculated one;

при dz<М - надо рассчитывать подтяг стропы (правой) и реализовать на 1/2 от полученной расчетной. Величина М определяется степенью кривизны заданной траектории и может колебаться в пределах 10 м<М<100 м.when dz <M - it is necessary to calculate the pull of the slings (right) and implement 1/2 of the calculated value. The value of M is determined by the degree of curvature of the given trajectory and can fluctuate within 10 m <M <100 m.

Условие: dz<0 и |dz|>М - это отклонение от траектории ближе к оси ОХ;The condition: dz <0 and | dz |> M is the deviation from the trajectory closer to the axis OX;

Условие: dz>0 и |dz|>М - это отклонение от траектории выше номинальной траектории (от оси ОХ);Condition: dz> 0 and | dz |> M is the deviation from the path above the nominal path (from the axis OX);

Текущее значение dz (кривая 1) рассчитывается по данным навигационной системы 5 и блока 7; номинальное значение берется из таблицы номинальной траектории, записанной в бортовом процессоре 3.The current value of dz (curve 1) is calculated according to the navigation system 5 and block 7; the nominal value is taken from the table of the nominal path recorded in the on-board processor 3.

Бортовой процессор, входящий в состав ЛА, содержит:The on-board processor, which is part of the aircraft, contains:

- программу управления системой наведения:- guidance system management program:

- программу обработки данных навигационной системы;- data processing program of the navigation system;

- программу подтяга строп;- the program of pull-up slings;

- программы обработки информации;- information processing programs;

- программу - диспетчер реализации циклограммы полета изделия;- program - dispatcher for the implementation of the product flight cyclogram;

- программу расчета аварийного режима остановки маршевого двигателя;- a program for calculating the emergency mode of stopping the mid-flight engine;

- программу расчета команд на форсаж маршевого двигателя;- program for calculating commands for the afterburner of the marching engine;

- программу опроса приборов и датчиков 5, 6, 7, 8;- a program for interrogating devices and sensors 5, 6, 7, 8;

- программу перехода на другую траекторию.- a program for switching to another trajectory.

Алгоритм подтяга стропSling pull-up algorithm

Требуемая длина затяжки правой и левой строп определяется по формулам:The required tightening length of the right and left slings is determined by the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где S - максимальная длина затяжки строп,where S is the maximum tightening length of the slings,

σГ, σв - коэффициенты команды в горизонтальной и вертикальной плоскости, причемσ G , σ in - the coefficients of the team in the horizontal and vertical plane, and

Г|+|σВ|≤1| σ G | + | σ B | ≤1

σГ1ВГ,

Figure 00000003
G = ƒ 1B , ε G ,
Figure 00000003
)

σВ2ВГ,

Figure 00000004
B = ƒ 2B , ε G ,
Figure 00000004
)

Длина затяжки правой и левой строп определяется из дифференциальных уравнений;The tightening length of the right and left slings is determined from the differential equations;

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

где i - скорость затяжки строп. На фиг.6 приведен пример моделирования траектории полета ЛА при различных величинах подтяга строп.where i is the tightening speed of the slings. Figure 6 shows an example of modeling the flight trajectory of an aircraft with different values of the sling pull.

Источники питанияPower supplies

В качестве первичного источника питания предлагается использовать аккумуляторную батарею (АВ) щелочную никель-кадмиевую 1ЩНКГЦ-6-1. Данная батарея не выделяет газов и паров электролиза при заряде, разряде, хранении и транспортировании. Либо аккумуляторные батареи АР 7-12 (12V/7AH/20HR) напряжением 12 В.As the primary power source, it is proposed to use a rechargeable battery (AB) alkaline nickel-cadmium 1SCHNKGTS-6-1. This battery does not emit gases and vapors of electrolysis during charging, discharging, storage and transportation. Or rechargeable batteries AP 7-12 (12V / 7AH / 20HR) voltage of 12 V.

При анализе применения парашютов и парапланов следует иметь в виду, что параплан по своей конструкции является летательным аппаратом (ЛА), в то время как парашют - крыло способно только десантироваться из соответствующего носителя (самолета, вертолета).When analyzing the use of parachutes and paragliders, it should be borne in mind that the paraglider is an aircraft (LA) in its design, while the parachute wing can only land from the corresponding carrier (airplane, helicopter).

Промышленное применение комплекса возможно в следующих отраслях: в нефтяной и газовой промышленностях - для облета нефтепроводов и выявления утечек нефтяных продуктов, несанкционированного подключения других предприятий и стран, предотвращения аварийных ситуаций и террористических акций; для геологов - доставка сообщений, продуктов, приборов и т.п.; для полярников - разведка новых районов, контроля параметров атмосферы и ландшафта в труднодоступных районах и т.п.; для спецназа - решение задач при террористической угрозе населению; для служб МВД; для служб МЧС; для метеорологов, экологов и т.п. - проведение разведки труднодоступных районов при проведении экологических экспертиз и т.д.; для мониторинга окружающей среды; для разведки рыбных запасов; для проведения аэрофотосъемки заданных районов земной поверхности; в геодезии; в сельском хозяйстве - малообъемная обработка полей; для контроля состояния магистралей; для спасения людей в экстремальных условиях.The industrial use of the complex is possible in the following sectors: in the oil and gas industries - for flying over oil pipelines and detecting leaks of oil products, unauthorized connection of other enterprises and countries, preventing emergency situations and terrorist attacks; for geologists - delivery of messages, products, instruments, etc .; for polar explorers, reconnaissance of new areas, control of atmospheric and landscape parameters in hard-to-reach areas, etc .; for special forces - solving problems with a terrorist threat to the population; for the services of the Ministry of Internal Affairs; for services of the Ministry of Emergency Situations; for meteorologists, ecologists, etc. - conducting reconnaissance of hard-to-reach areas during environmental assessments, etc .; for environmental monitoring; for exploration of fish stocks; for aerial photography of specified areas of the earth's surface; in geodesy; in agriculture - low-volume field cultivation; to monitor the status of highways; to save people in extreme conditions.

Claims (1)

Управляемая парапланная система, включающая планирующую оболочку с блоком полезной нагрузки, командным блоком, блоком управления стропами, систему фиксации и определения координат, отличающаяся тем, что в ней планирующая оболочка представляет собой параплан, в качестве системы фиксации и определения координат она содержит навигационную систему, дополнительно она содержит магнитометр, высотомер или вариометр и космическую навигационную систему, при этом навигационная система, магнитометр, высотомер и космическая навигационная система последовательно соединены так, что их выходы соединены со входами командного блока, а выход командного блока соединен со входами блока управления стропами, маршевого двигателя и блока полезной нагрузки и концентратора локальной сети, который связан с входами и выходами блока дистанционного управления и антенной сети. A controlled paraglider system, including a planning shell with a payload block, a command block, a sling control unit, a fixation and coordinate determination system, characterized in that the gliding shell is a paraglider, it contains a navigation system as a fixation and determination system, additionally it contains a magnetometer, altimeter or variometer and a space navigation system, while the navigation system, magnetometer, altimeter and space navigation system and serially connected so that their outputs are connected to inputs of the command block, and command block output is connected to the inputs of the control unit slings, and the propulsion motor unit payload and the LAN hub, which is connected to the inputs and outputs of the remote control unit and the antenna network.
RU2008114193/11A 2008-04-15 2008-04-15 Controlled paraplane system RU2378160C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114193/11A RU2378160C1 (en) 2008-04-15 2008-04-15 Controlled paraplane system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114193/11A RU2378160C1 (en) 2008-04-15 2008-04-15 Controlled paraplane system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008114193A RU2008114193A (en) 2009-10-20
RU2378160C1 true RU2378160C1 (en) 2010-01-10

Family

ID=41262571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008114193/11A RU2378160C1 (en) 2008-04-15 2008-04-15 Controlled paraplane system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378160C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562674C1 (en) * 2014-05-15 2015-09-10 Зухаир Мохаммед Ахмед Мубарак Ба Control over airliner emergent descent
RU2622051C2 (en) * 2015-07-20 2017-06-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Cruise missile universal in score and engagement methods
RU186067U1 (en) * 2018-10-05 2018-12-28 Общество с ограниченной ответственностью "АПИК Технолоджи" DEVICE FOR AUTOMATED CONTROL OF UNMANNED AIRCRAFT AIRCRAFT TYPE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562674C1 (en) * 2014-05-15 2015-09-10 Зухаир Мохаммед Ахмед Мубарак Ба Control over airliner emergent descent
RU2622051C2 (en) * 2015-07-20 2017-06-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Cruise missile universal in score and engagement methods
RU186067U1 (en) * 2018-10-05 2018-12-28 Общество с ограниченной ответственностью "АПИК Технолоджи" DEVICE FOR AUTOMATED CONTROL OF UNMANNED AIRCRAFT AIRCRAFT TYPE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008114193A (en) 2009-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fahlstrom et al. Introduction to UAV systems
Nonami Prospect and recent research & development for civil use autonomous unmanned aircraft as UAV and MAV
US10689102B2 (en) Vertical take-off and landing aircraft
US9187173B2 (en) Towable autogyro having a re-positionable mast
Petrescu et al. Unmanned helicopters
Everaerts The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for remote sensing and mapping
US8386095B2 (en) Performing corrective action on unmanned aerial vehicle using one axis of three-axis magnetometer
US9849983B2 (en) Aerodynamically shaped, active towed body
Eck et al. Aerial magnetic sensing with an UAV helicopter
CN105947241A (en) System for space-based global quick delivery of disaster relief unmanned aerial vehicle
Malaver Rojas et al. Design and flight testing of an integrated solar powered UAV and WSN for greenhouse gas monitoring emissions in agricultural farms
Rawat et al. A mini-UAV VTOL platform for surveying applications
RU2378160C1 (en) Controlled paraplane system
Erdos et al. UAV autopilot integration and testing
Hochstetler et al. Lighter-Than-Air (LTA)“AirStation”-Unmanned Aircraft System (UAS) Carrier Concept
CN105292472A (en) Multi-purpose flexible-wing unmanned aerial vehicle
RU2524276C1 (en) Multifunctional heavy transport helicopter of day-and-night operation, on-board radioelectronic equipment complex used in given helicopter
Jantawong et al. Automatic landing control based on GPS for fixed-wing aircraft
CN116124137A (en) Route planning for ground vehicles through unfamiliar terrain
RU186067U1 (en) DEVICE FOR AUTOMATED CONTROL OF UNMANNED AIRCRAFT AIRCRAFT TYPE
WO2007030028A1 (en) Method and a set of means for piloting an aircraft
Simpson et al. Big blue II: Mars aircraft prototype with inflatable-rigidizable wings
Abershitz et al. IAI's Micro/Mini UAV systems-development approach
Pettke et al. Certification of Unmanned Aircraft (UA)
RU137016U1 (en) UNMANNED AIRCRAFT FOR MONITORING EXTENDED OBJECTS

Legal Events

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

Effective date: 20180416