RU2450246C2 - Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object - Google Patents
Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450246C2 RU2450246C2 RU2010123420/11A RU2010123420A RU2450246C2 RU 2450246 C2 RU2450246 C2 RU 2450246C2 RU 2010123420/11 A RU2010123420/11 A RU 2010123420/11A RU 2010123420 A RU2010123420 A RU 2010123420A RU 2450246 C2 RU2450246 C2 RU 2450246C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- landing
- virtual object
- aircraft
- virtual
- relative
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследований устойчивости, управляемости и динамики посадки самолетов и может быть использовано в приборном оборудовании летательных аппаратов для повышения безопасности и сокращения сроков и стоимости летного обучения и летной отработки управляемости самолетов при посадке на объект - взлетно-посадочная полосу (ВПП) или корабль.The invention relates to the field of research of stability, controllability and dynamics of aircraft landing and can be used in instrumentation of aircraft to increase safety and reduce the time and cost of flight training and flight testing of aircraft controllability when landing on an object - a runway or a ship .
Известен способ летного моделирования ручной визуальной посадки на ВПП путем имитации так называемой «посадки на облако», опубликованный в статье «Самолет Sukhoi Superjet-100 совершил второй полет», РИА Новости, 28/05/2008 и в книге авторов Близнюк В., Васильев Л., Вуль В. и др. «Правда о сверхзвуковых пассажирских самолетах», издательство "Московский рабочий", 2000 г.A known method of flight modeling of manual visual landing on runways by simulating the so-called "landing on a cloud", published in the article "Sukhoi Superjet-100 aircraft made a second flight", RIA Novosti, 05/05/2008 and in the authors' book Bliznyuk V., Vasiliev L., Vul V. et al. The Truth About Supersonic Passenger Aircraft, Moscow Worker Publishing House, 2000
Недостатком этого способа является невозможность объективной оценки точности посадки и несоответствие форм облака и натурной ВПП.The disadvantage of this method is the impossibility of an objective assessment of the accuracy of landing and the mismatch of cloud shapes and full-scale runways.
Известен способ летного моделирования ручной визуальной посадки самолета на ВПП, основанный на визуальном управлении самолетом с использованием изображения виртуальной ВПП, формируемого на пилотажном индикаторе летчика - многофункциональном индикаторе - с помощью бортовой вычислительной машины (БЦВМ) и совмещаемого в пространстве с реальной ВПП на основе информации, получаемой от спутниковой системы измерения координат самолета и аэродромной ВПП. (См. Описание изобретения к Патенту 2297596.)A known method of flight simulation of manual visual landing of an airplane on a runway, based on visual control of the aircraft using the image of a virtual runway formed on the pilot's indicator of a pilot — a multifunctional indicator — using an on-board computer (BCM) and combined in space with a real runway based on information obtained from the satellite system for measuring the coordinates of the aircraft and the aerodrome runway. (See Description of the invention to Patent 2297596.)
Недостатком этого способа летного моделирования посадки является необходимость использования натурных аэродромных посадочных систем, трудность обеспечения безопасности обучения при посадке в сложных условиях, а также низкая вероятность реализации желаемых метеоусловий посадки.The disadvantage of this method of flight simulation of landing is the need to use full-scale airfield landing systems, the difficulty of ensuring the safety of training during landing in difficult conditions, as well as the low probability of implementing the desired weather conditions for landing.
Задачей изобретения является создание способа летного моделирования ручной визуальной посадки на объект, обеспечивающего летное обучение пилотированию и отработку характеристик управляемости самолета на требуемой высоте, превышающей штатную высоту расположения объекта, без использования натурных посадочных систем объекта.The objective of the invention is to provide a method of flight simulation of manual visual landing on an object, providing flight training for piloting and testing the handling characteristics of the aircraft at the required height exceeding the nominal height of the object, without using full-scale landing systems of the object.
Техническим результатом является повышение безопасности и существенное сокращение сроков и стоимости летного обучения и летной отработки управляемости самолетов при посадке на объект (ВПП или корабль) в сложных условиях (горный аэродром, сильный ветер, большая качка корабля, отказы).The technical result is an increase in safety and a significant reduction in the time and cost of flight training and flight testing of controllability of aircraft during landing on an object (runway or ship) in difficult conditions (mountain airfield, strong wind, large rolling of the ship, failures).
Задача и технический результат достигаются тем, что в способе летного моделирования ручной визуальной посадки самолета на объект, включающем измерение параметров движения самолета и его положения в пространстве относительно земли, формирование изображения на пилотажном индикаторе - индикаторе на лобовом стекле или многофункциональном индикаторе - виртуального объекта с системой индикации посадки, визуальное управление самолетом при посадке на виртуальный объект с использованием его изображения на пилотажном индикаторе летчика, регистрацию параметров движения самолета относительно виртуального объекта и земли, с помощью бортовой цифровой вычислительной машины задают начальное положение виртуального объекта на требуемой высоте, превышающей штатную высоту расположения объекта, вычисляют вектор скорости виртуального объекта путем сложения вектора скорости объекта с разностью векторов путевой и приборной скоростей самолета и определяют параметры, характеризующие положение виртуального объекта и системы индикации посадки относительно земли и относительно самолета, которые используются для формирования изображения виртуального объекта с системой индикации посадки на пилотажном индикаторе летчика.The objective and technical result are achieved by the fact that in the method of flight simulation of manual visual landing of an aircraft on an object, including measuring the parameters of the aircraft’s movement and its position in space relative to the ground, image formation on the flight indicator - an indicator on the windshield or a multifunctional indicator - a virtual object with a system landing indications, visual control of the aircraft when landing on a virtual object using its image on the pilot's pilot indicator, reg using the on-board digital computer to set the airplane’s motion parameters relative to the virtual object and the ground, set the initial position of the virtual object at the required height exceeding the nominal height of the object’s location, calculate the velocity vector of the virtual object by adding the velocity vector of the object with the difference between the plane and instrument velocities of the airplane and determine the parameters characterizing the position of the virtual object and the landing indication system relative to the ground and relative to itself summer, which are used for imaging the virtual object display system with landing on a pilot flight director display.
Для обеспечения летного моделирования посадки при наличии ветра относительно объекта, к вектору скорости виртуального объекта прибавляют вектор скорости ветра относительно объекта.To ensure flight simulation of landing in the presence of wind relative to the object, the vector of wind speed relative to the object is added to the velocity vector of the virtual object.
Перечень фигур на чертежахList of figures in the drawings
На фиг.1 проиллюстрирован способ летного моделирования ручной визуальной посадки на объект на повышенной высоте в случае, когда объектом является корабль, гдеFigure 1 illustrates a method of flight simulation of manual visual landing on an object at an elevated height in the case when the object is a ship, where
1 - самолет,1 - plane
2 - корабль,2 - ship
3 - индикатор на лобовом стекле,3 - indicator on the windshield,
4 - 3-мерное графическое изображение,4 - 3-dimensional graphic image,
5 - виртуальный корабль,5 - virtual ship,
6 - виртуальная система индикации посадки,6 - virtual landing indication system,
7 - бортовая цифровая вычислительная машина,7 - on-board digital computer,
8 - вектор скорости виртуального корабля,8 - velocity vector of a virtual ship,
9 - вектор скорости корабля9 - ship speed vector
10 - вектор путевой скорости самолета,10 - vector ground speed of the aircraft,
11 - вектор приборной скорости самолета,11 - the vector of the instrument speed of the aircraft,
12 - спутниковая система измерения координат самолета,12 - satellite system for measuring the coordinates of the aircraft,
13 - бортовая система измерения углового положения самолета,13 - on-board system for measuring the angular position of the aircraft,
14 - виртуальная посадочная глиссада,14 - virtual landing glide path,
15 - виртуальная траектория тормозного гака,15 - virtual trajectory of the brake hook,
16 - тормозной гак,16 - brake hook
17 - виртуальная зона допустимых отклонений точки касания палубы,17 - virtual zone of permissible deviations of the touch point of the deck,
18 - посадочная глиссада,18 - landing glide path,
19 - система индикации посадки,19 - landing indication system,
20 - траектория тормозного гака,20 - trajectory of the brake hook,
21 - зона допустимых отклонений точки касания палубы,21 - zone of permissible deviations of the touch point of the deck,
22 - вектор скорости ветра относительно корабля,22 - vector of wind speed relative to the ship,
На фиг.2 показано изображение корабля и системы индикации посадки - палубной оптической системы посадки, формируемое на индикаторе на лобовом стекле, гдеFigure 2 shows the image of the ship and landing indication system - deck optical landing system, formed on the indicator on the windshield, where
23 - 3-мерное графическое изображение виртуального корабля,23 - 3-dimensional graphic image of a virtual ship,
24 - изображение виртуальной палубной оптической системы посадки,24 is an image of a virtual deck optical landing system,
25 - линия естественного горизонта.25 - the line of the natural horizon.
Способ летного моделирования ручной визуальной посадки самолета 1 на корабль 2 с системой индикации посадки основан на формировании на пилотажном индикаторе летчика 3 - индикаторе на лобовом стекле или многофункциональном индикаторе - 3-мерного графического изображения 4 виртуального корабля 5 с виртуальной системой индикации посадки 6 путем расчета в бортовой цифровой вычислительной машине 7 положения виртуального корабля 5 относительно земли, определяемого на основе вектора скорости виртуального корабля 8, вычисляемого как сумма вектора скорости корабля 9 и разности векторов путевой и приборной скоростей 10 и 11 самолета 1, а также путем расчета положения виртуального корабля 5 и виртуальной системы индикации посадки 6 относительно самолета 1, координаты которого относительно земли определяются спутниковой системой измерения координат самолета 12, а угловое положение которого определяется с помощью бортовой системы измерения углового положения самолета 13. Начальное положение виртуального корабля 5 задается на требуемой высоте, превышающей штатную высоту корабля 2. Используя 3-мерное графическое изображение 4 виртуального корабля 5 и виртуальной системы индикации посадки 6 летчик осуществляет ручное визуальное управление посадкой на виртуальный корабль 5, выполняя полет по виртуальной глиссаде 14 путем управления угловым положением и приборной скоростью самолета 11 до момента пересечения траектории 15 тормозного гака 16 с посадочной палубой виртуального корабля 5 в зоне допустимых отклонений от расчетной точки касания виртуальной палубы 17, чем достигается моделирование посадки самолета 1 на корабль 2, выполняемой путем полета по глиссаде 18 системы индикации посадки 19, обеспечивающего пересечение траекторией тормозного гака 20 палубы корабля 2 в зоне допустимых отклонений от расчетной точки касания палубы 21.The flight simulation method for manual visual landing of airplane 1 on ship 2 with a landing indication system is based on the formation of a pilot indicator 3 — an indicator on the windshield or multi-function indicator — a 3-dimensional graphic image 4 of a
Процесс изменения параметров движения самолета относительно виртуального корабля и земли регистрируется в бортовой цифровой вычислительной машине 7.The process of changing the motion parameters of the aircraft relative to the virtual ship and the earth is recorded in the on-board
Для обеспечения летного моделирования посадки при наличии ветра относительно корабля 22, к вектору скорости виртуального корабля 8 прибавляется вектор скорости ветра относительно корабля 22.To ensure flight simulation of landing in the presence of wind relative to
Для обеспечения подобия коротко-периодического движения самолета при летном моделировании посадки на повышенной высоте и при реальной посадке, управление приборной скоростью самолета 11 осуществляется по закону, используемому при реальной посадке на корабль.To ensure the similarity of short-period aircraft movement during flight simulation of landing at an elevated height and during a real landing, the control speed of the aircraft 11 is controlled by the law used for a real landing on a ship.
При летном моделировании на повышенной высоте путевая скорость самолета 10 превышает приборную скорость 11 (на ~ 30% на высоте 5000 метров). Поэтому при летном моделировании посадки на повышенной высоте траекторное движение самолета относительно земли заметно отличается от траекторного движения при обычной посадки. Для обеспечения подобия траекторного движения самолета 1 относительно виртуального корабля 5 при летном моделировании на повышенной высоте, при расчете вектора скорости виртуального корабля 8 используются следующие алгоритмы:In flight simulations at elevated altitudes, the ground speed of
, ,
, ,
где - вектор скорости виртуального корабля 8,Where is the velocity vector of the
- вектор скорости корабля 9, - ship speed vector 9,
- вектор путевой скорости самолета 10, - vector ground speed of the
- вектор приборной скорости самолета 11. - the vector of the instrument speed of the aircraft 11.
Проведенные расчеты и моделирование на пилотажном стенде подтвердили эффективность использования предлагаемых алгоритмов для обеспечения подобия движения самолета относительно виртуального корабля при летном моделировании посадки на корабль и ВПП в широком диапазоне высот.The calculations and simulations on the flight bench confirmed the effectiveness of using the proposed algorithms to ensure the similarity of aircraft movement relative to the virtual ship during flight simulation of landing on a ship and runway in a wide range of heights.
С целью оценки возможности визуального управления посадкой при использовании монохромного изображения виртуального корабля на индикаторе на лобовом стекле, было разработано упрощенное изображение корабля, а также разработана программа расчета на пилотажном стенде ЦАГИ ПС-10М, обеспечивающая формирование 3-мерного графического изображения виртуального корабля 23 и виртуальной системы индикации посадки 24, которые использует летчик при визуальном управлении посадкой совместно с изображением линии естественного горизонтам 25.In order to assess the possibility of visual landing control using a monochrome image of a virtual ship on an indicator on the windshield, a simplified image of the ship was developed, and a calculation program was developed at the TsAGI aerobatic bench PS-10M, which provides the formation of a 3D graphic image of the
Проведенное па пилотажном стенде ПС-10М моделирование посадки на корабль с участием летчика-испытателя С.Н.Мельникова и корабельного летчика С.Г.Рассказова показало, что при принятом законе движения виртуального корабля и сохранении закона управления приборной скоростью самолета 1 практически обеспечивается независимость управляемости самолета и точности посадки от высоты полета при летном моделировании посадки на высотах до 5000 м. Показано, что точность визуальной посадки с использованием упрощенного монохромного изображения корабля и подробного цветного изображения корабля отличается не более чем на 10 процентов.The simulation of landing on a ship with the participation of test pilot S.N. Melnikov and ship pilot S.G.Rasskazov conducted at the PS-10M flight bench showed that with the adopted law of motion of a virtual ship and maintaining the law of control of the instrument airspeed of aircraft 1, the controllability is practically ensured aircraft and landing accuracy from altitude in flight simulation of landing at altitudes up to 5000 m. It is shown that the accuracy of visual landing using a simplified monochrome image of the ship and detailed color images of the ship does not differ by more than 10 percent.
При предлагаемом способе летного моделирования посадки на корабль на повышенной высоте без использования натурных посадочных систем обеспечивается повышение безопасности и автономность проведения летных испытаний, позволяющая увеличить в несколько раз число выполнения посадок в одном полете по сравнению с обычным методом посадки на корабль. При этом может быть обеспечена постепенность усложнения задачи пилотирования при обучении, что также повышает безопасность летного обучения.With the proposed method of flight simulation of landing on a ship at an elevated height without using full-scale landing systems, the safety and autonomy of flight tests is increased, which allows several times the number of landings performed in one flight compared to the conventional method of boarding a ship. At the same time, the gradual complication of the piloting task during training can be ensured, which also increases the safety of flight training.
В настоящее время руководство НИО-15 ЦАГИ включило данное предложение в план совместных работ с промышленностью.Currently, the management of TsAGI NIO-15 has included this proposal in a plan for joint work with industry.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123420/11A RU2450246C2 (en) | 2010-06-09 | 2010-06-09 | Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123420/11A RU2450246C2 (en) | 2010-06-09 | 2010-06-09 | Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010123420A RU2010123420A (en) | 2011-12-20 |
RU2450246C2 true RU2450246C2 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=45403762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010123420/11A RU2450246C2 (en) | 2010-06-09 | 2010-06-09 | Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450246C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558524C1 (en) * | 2014-09-19 | 2015-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of aircraft position indication to pilot relative to specified glide path at ship landing approach |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6064398A (en) * | 1993-09-10 | 2000-05-16 | Geovector Corporation | Electro-optic vision systems |
RU23114U1 (en) * | 2001-08-27 | 2002-05-20 | Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова | MODELING COLLECTIVE LEARNING COMPLEX |
RU2225039C1 (en) * | 2002-12-09 | 2004-02-27 | Лаврушко Валерий Николаевич | Method of training pilot in landing aircraft under adverse-weather conditions |
RU2297596C1 (en) * | 2005-12-02 | 2007-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" | Method of forming pilotage navigation information on multi-functional indicator for performing landing |
-
2010
- 2010-06-09 RU RU2010123420/11A patent/RU2450246C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6064398A (en) * | 1993-09-10 | 2000-05-16 | Geovector Corporation | Electro-optic vision systems |
RU23114U1 (en) * | 2001-08-27 | 2002-05-20 | Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова | MODELING COLLECTIVE LEARNING COMPLEX |
RU2225039C1 (en) * | 2002-12-09 | 2004-02-27 | Лаврушко Валерий Николаевич | Method of training pilot in landing aircraft under adverse-weather conditions |
RU2297596C1 (en) * | 2005-12-02 | 2007-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" | Method of forming pilotage navigation information on multi-functional indicator for performing landing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558524C1 (en) * | 2014-09-19 | 2015-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of aircraft position indication to pilot relative to specified glide path at ship landing approach |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010123420A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2550887C2 (en) | On-board integrated crew support information system and cognitive format of presenting flight information at take-off phase of multi-engine aircraft | |
EP2148260B1 (en) | Aircraft systems and methods for monitoring energy height | |
RU2497175C1 (en) | Flight display system and cognitive flight display for single-rotor helicopter | |
US20120286975A1 (en) | System and method for improving viewability of primary flight display | |
EP3043332B1 (en) | Aircraft flight information generation device, aircraft flight information generation method, and aircraft flight information generation program | |
CA2532425A1 (en) | Flight situation presentation system and method | |
Loffi et al. | Seeing the threat: Pilot visual detection of small unmanned aircraft systems in visual meteorological conditions | |
EP2759805A2 (en) | Method and system for displaying a helicopter terrain intercept point during landing | |
Pytka et al. | Budzy nski | |
Merkisz et al. | Analysis of operating instrument landing system accuracy under simulated conditions | |
Holzäpfel et al. | Aircraft wake vortex scenarios simulation package–WakeScene | |
RU2310909C1 (en) | Flight simulating pilotage complex | |
WO2009029005A2 (en) | Aircraft vortex safety method | |
RU2450246C2 (en) | Method for flight simulation of manual visual landing of aeroplane on object | |
RU49297U1 (en) | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX OF AIRCRAFT | |
Khadilkar et al. | A multi-modal unscented Kalman filter for inference of aircraft position and taxi mode from surface surveillance data | |
RU39960U1 (en) | INFORMATION TEAM LEADER SYSTEM | |
RU2471151C1 (en) | Method of flight modelling of manual visual landing of aircraft onto object | |
Masiulionis et al. | Review of equipment of flight analysis and development of interactive aeronautical chart using Google Earth’s software | |
Trombetta | Multi-trajectory automatic ground collision avoidance system with flight tests (project Have ESCAPE) | |
Kopylov et al. | Evaluation of enhanced ground proximity warning system through flight trials | |
Archdeacon et al. | Aerospace Cognitive Engineering Laboratory (ACELAB) Simulator for Electric Vertical Takeoff and Landing (eVOTL) Research and Development | |
Ren et al. | Workstation based fast-time aircraft simulator for noise abatement approach procedure study | |
Archdeacon et al. | Aerospace cognitive engineering laboratory (acelab) simulator for urban air mobility (uam) research and development | |
Johnson et al. | Development of a category 2 approach system model |