RU2469411C1 - Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов - Google Patents
Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469411C1 RU2469411C1 RU2011122467/07A RU2011122467A RU2469411C1 RU 2469411 C1 RU2469411 C1 RU 2469411C1 RU 2011122467/07 A RU2011122467/07 A RU 2011122467/07A RU 2011122467 A RU2011122467 A RU 2011122467A RU 2469411 C1 RU2469411 C1 RU 2469411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- aircraft
- information
- wake
- generator
- Prior art date
Links
Abstract
Предлагаемое изобретение может быть использовано для предупреждения о возможности попадания летательного аппарата (ЛА) в зону вихревого следа. Сущность изобретения состоит в том, что способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов характеризуется осуществлением радиосвязи «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением (УВД)» в радиовещательном режиме и/или в режиме «точка-точка» с передачей информации каждым ЛА-генератором вихревого следа о параметрах создаваемого ими вихревого следа, получаемых путем измерений и/или расчета в самолетной системе координат ЛА-генератора вихревого следа, приемом этой информации каждым другим ЛА и/или системой УВД, являющимися абонентами, находящихся в зоне доступности передатчика соответствующего ЛА-генератора вихревого следа, последующим расчетом в системе координат абонентов последствий воздействия этого вихревого следа и анализом этой информации абонентами, при этом в передаваемую информацию ЛА-генератора вихревого следа включают данные параметров вихревого следа в самолетных координатах этого ЛА, а также сообщают скорость, направление полета ЛА-генератора вихревого следа и время передачи им информации, а принимающие информацию абоненты оценивают возможность прохождения зоны создаваемого ЛА-генератором вихревого следа ориентируясь на время существования вихревого следа, и, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы и/или учитывают поступающие от системы УВД данные, необходимые для соответствующего расчета вихревого следа. При этом время существования создаваемого ЛА-генератором вихревого следа определяют по величине времени Т его турбулентной диффузии, которое определяют из соотношения: T=π4ρVL3/4G, где ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, L - размах крыла самолета, b - расстояние между вихрями следа, G - вес самолета. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение безопасности полета ЛА за счет оповещения о возможности попадания соответствующего ЛА в зону вихревого воздействия. 2 з.п. ф-лы.
Description
Предлагаемое изобретение относится к системам, использующим отражение волн различной природы, и может быть использовано для предупреждения о возможности попадания летательного аппарата (ЛА) в зону вихревого следа.
Известен способ мониторинга окружающего пространства (см., например, «Система вихревой безопасности аэропортов», http://www.lsystems.ru/catalog/spec_systems/safety_aeroport/ от 07.02.2011), включающий зондирование произвольно выбранного сектора обзора с помощью доплеровского лидара.
Известный способ обеспечивает возможность получения информации об интенсивности и динамике вихревых следов за ЛА, а также об интенсивности турбулентности в вихревых следах, профиле турбулентности и о пространственном распределении компонент скорости ветра, однако для его применения в полетных условиях необходимо установка на борту соответствующей аппаратуры.
Наиболее близким аналогом-прототипом является способ предупреждения о возможности попадания ЛА в опасную зону вихревого следа (см., например, патент РФ №2324203 с приоритетом от 25.07.2003, МПК G01S 13/95), включающий получение информации о конфигурации, местонахождении и ориентации ЛА относительно инерциальной системы координат в текущий момент времени, получение и сохранение информации о параметрах движения генератора вихрей (ГВ) и его положении, геометрических и массовых характеристиках относительно той же системы координат в текущий момент времени, получение информации о параметрах окружающей среды в области совместного размещения ЛА и ГВ, определение траектории и интенсивности вихревого следа ГВ как совокупности траекторий центров областей завихренности, генерируемых указанным ГВ, в инерциальной системе координат в текущий момент времени, сохранение информации о координатах точек траектории и интенсивности вихревого следа ГВ как совокупности траекторий центров областей завихренности в инерциальной системе координат, выбор времени упреждения, в течение которого ЛА может, по меньшей мере, выполнить маневр изменения траектории полета, обеспечивающий уклонение ЛА от вихревого следа ГВ после предупреждения о возможности попадания в него, вычисление упреждающего расстояния, равного расстоянию, преодолеваемому ЛА за время упреждения, моделируют контрольную плоскость, расположенную в пространстве перед ЛА, и определяют прогнозируемый момент времени пролета ЛА через указанную контрольную плоскость в инерциальной системе координат, а также осуществляют для пользователя индикацию события равенства нулю расстояния до опасной зоны вихревого следа указанного ГВ.
Известный способ позволяет организовать систему управления воздушным движением с обеспечением информирования пользователя о возможности опасной полетной ситуации, однако его реализация потребует создания объединенных в единую информационную систему систем предупреждения, размещенных на ЛА, кораблях, аэродромах и т.д., что сопряжено с необходимостью значительных финансовых затрат и в ряде случаев нецелесообразно.
Задача изобретения состоит в разработке способа информационного обеспечения вихревой безопасности полета ЛА, позволяющего предупреждать пилотов об опасности попадания в вихревой след впереди следующего ЛА.
Сущность изобретения состоит в том, что способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов характеризуется осуществлением радиосвязи «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением (УВД)» в радиовещательном режиме и/или в режиме «точка-точка» с передачей информации каждым ЛА-генератором вихревого следа о параметрах создаваемого ими вихревого следа, получаемых путем измерений и/или расчета в самолетной системе координат ЛА-генератора вихревого следа, приемом этой информации каждым другим ЛА и/или системой УВД, являющимися абонентами, находящимися в зоне доступности передатчика соответствующего ЛА-генератора вихревого следа, последующим расчетом в системе координат абонентов последствий воздействия этого вихревого следа и анализом этой информации абонентами, при этом в передаваемую информацию ЛА-генератора вихревого следа включают данные параметров вихревого следа в самолетных координатах этого ЛА, а также сообщают скорость, направление полета ЛА-генератора вихревого следа и время передачи им информации, а принимающие информацию абоненты оценивают возможность прохождения зоны создаваемого ЛА-генератором вихревого следа, ориентируясь на время существования вихревого следа, и, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы и/или учитывают поступающие от системы УВД данные, необходимые для соответствующего расчета вихревого следа.
При этом время существования создаваемого ЛА-генератором вихревого следа определяют по величине времени Т его диффузии, которое определяют из соотношения:
Т=π4ρVL3/4G,
где ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, L - размах крыла самолета, G - вес самолета.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безопасности полета ЛА за счет оповещения о возможности попадания соответствующего ЛА в зону вихревого воздействия.
При полете в атмосфере ЛА создает вихревой след, который может представлять опасность для других ЛА. Эта проблема актуальна также и для аэропортов при организации взлета-посадки самолетов.
Предлагаемый способ информационного обеспечения полета ЛА предполагает решение этой проблемы за счет информирования заинтересованных пользователей воздушного пространства о месте и времени возникновения вихревой обстановки и выявления ими приближения опасности путем анализа полученной информации о параметрах этой вихревой обстановки, координатах ее формирования и перемещения, а также путем соответствующего измерения характеристик атмосферы в зоне предполагаемого нахождения соответствующего пользователя.
При этом измерения характеристик атмосферы в соответствующей зоне аэропорта можно производить путем использования, например, комплекса автономных лидарных модулей, включающего доплеровский лидар дальнего действия, лазерно-доплеровский сканер вихревых следов, а также доплеровский лазерный измеритель вертикального профиля ветра, позволяющего получать информацию о таких параметрах, как: вертикальный профиль скорости ветра и пространственное распределение вертикальной компоненты скорости ветра, профиль турбулентности и интенсивность турбулентности в вихревых следах, интенсивность и динамика вихревых следов за летательными аппаратами и др. (см., например, «Системы вихревой безопасности аэропортов», http://www.lsystems.ru/catalog/ spec systems/safety aeroport/).
Измерения параметров атмосферных характеристик (температуры, давления и др.) можно производить непосредственно на ЛА с помощью соответствующих датчиков и бортового метеолокатора (см., например, http://rn.wikipedia.org/wiki/).
При этом заинтересованные пользователи воздушного пространства осуществляют радиосвязь «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением (УВД)» и каждый ЛА по радиовещательному каналу многостанционного доступа и/или по радиосвязи «точка-точка» передает информацию о создаваемой им вихревой обстановке (ВО) с включением в эту информацию данных о параметрах ВО в самолетных или в земных координатах передающего ЛА-генератора вихревого следа, получаемых путем соответствующих расчетов и/или измерений, а также сообщают время передачи, скорость и направление полета ЛА-генератора вихревого следа, в результате чего обеспечивается возможность приема этой информации каждым другим ЛА и/или наземными диспетчерскими пунктами аэродромных служб УВД, являющимися абонентами, находящимися в зоне доступности соответствующего передатчика, а также последующей обработки и анализа полученной информации абонентами, при этом принимающие информацию абоненты оценивают возможность прохождения зоны создаваемого ЛА-генератором вихревого следа ориентируясь на время диффузии вихревого следа, причем принимающие информацию ЛА и службы УВД, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы соответственно при следовании этих ЛА в направлении возникновения указанной ВО и при прохождении ЛА-генератора вихревого следа в зоне безопасности соответствующего аэродрома.
Известно (см., например, Г.Г.Судаков «Математические модели и численные методы расчета характеристик спутных следов их воздействия на самолет». Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, Москва, 2005, с.14-15, см. также В.В. Вышинский, Г.Г.Судаков «Вихревой след самолета и вопросы безопасности полетов» Труды МФТИ, 2009, том 1, №3, с.78), что сформировавшийся вихрь в процессе разрушения проходит две фазы: фазу турбулентной диффузии (диффузия вихря с малой скоростью - медленная диффузия) и последующей фазы быстрого разрушения, причем время ТД существования турбулентной диффузии может быть определено в виде:
ТД=(2÷8)t0, где t0=2πb2/Г0 и Г0= G/ρVb.
Здесь b=πL/4 - расстояние между вихрями следа (в предположении, что непосредственно за самолетом справедливо эллиптическое распределение циркуляции по размаху), Г0 - циркуляция вихрей на момент образования двухвихревой системы, при этом G [кг·м/сек-2] - вес самолета, ρ [кг·м-3] - плотность воздуха, V [м·сек-1] - скорость полета, L [м] - размах крыла.
Поскольку в соответствии с приведенными данными величина оценки верхней границы времени наступления второй фазы составляет 8 t0, величину Т длительности наиболее опасного периода диффузии вихревого следа с учетом вышеприведенных соотношений получаем в виде:
Т=π4ρVL3/4G,
где все обозначения соответствуют указанным ранее.
Здесь также следует иметь в виду, что величина циркуляции вихрей экспоненциально уменьшается в зависимости от времени их существования.
Таким образом, для каждого самолета величина его вихревого следа и время его разрушения в принципе могут быть подсчитаны и ретранслированы при радиосвязи для соответствующего ориентирования заинтересованных пользователей воздушного пространства.
Реализацию способа информационного обеспечения полета ЛА осуществляют следующим образом:
Находящиеся в воздухе ЛА осуществляют радиосвязь «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением (УВД)» по радиовещательному каналу многостанционного доступа и/или по радиосвязи «точка-точка» и передают информацию о создаваемой им вихревой обстановке (ВО) с включением в эту информацию данных о параметрах ВО и максимальном значении величины времени медленной диффузии формируемого передающим ЛА-генератором вихревого следа соответствующего вихревого следа в самолетных или в земных координатах этого ЛА-генератора вихревого следа, получаемых путем соответствующих расчетов и/или измерений, а также сообщают время передачи, скорость и направление полета ЛА-генератора вихревого следа.
После приема этой информации каждым другим ЛА и/или наземными диспетчерскими пунктами аэродромных служб УВД (управления воздушным движением), являющимися абонентами, находящимися в зоне доступности соответствующего передатчика, абоненты производят последующую обработку и анализ полученной информации, оценивают возможность прохождения соответствующим ЛА зоны создаваемого ЛА-генератором вихревого следа, ориентируясь на время диффузии вихревого следа и, в случае необходимости, определяемой, например, дистанцией между ЛА-генератором вихревого следа и абонентом, следующим в направлении этого вихревого следа, а также при прохождении ЛА-генератора вихревого следа в зоне безопасности соответствующего аэродрома проводят измерения характеристик атмосферы.
Учет времени диффузии вихревого следа ЛА-генератора вихревого следа повышает безопасность полета ЛА, следующих в направлении этого вихревого следа, но здесь необходимо также принимать во внимание наличие атмосферных факторов (например, наличия ветра, его направления и силы и др.), влияющих на изменение местонахождения вихревого следа.
Использование при радиосвязи воздушного пространства по радиовещательному каналу многостанционного доступа и/или по радиосвязи «точка-точка» выполняют с временным разделением каналов (см., например, «Разработка рекомендаций по созданию системы автоматического зависимого наблюдения взлета и посадки воздушных судов», Отчет о научно-исследовательской работе ФГУП «ГосНИИАС», 2010 г.) в виде комплексной системы связи и передачи данных путем обеспечения нескольких, например четырех, отдельных радиоканалов на одной несущей волне с частотной сеткой 25 кГц и модуляцией (номинально три речевых канала и один канал передачи данных). В первом случае осуществляется свободный доступ группы абонентов к каналу на основе принципа «слушай, прежде чем включать микрофон», а во втором - реализуется доступ к каналу с разрешения наземной станции по запросу борта.
Claims (3)
1. Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов (ЛА), характеризующийся осуществлением радиосвязи «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением (УВД)» в радиовещательном режиме и/или в режиме «точка-точка» с передачей информации каждым ЛА - генератором вихревого следа о параметрах создаваемого ими вихревого следа, получаемых путем измерений и/или расчета в самолетной системе координат ЛА - генератора вихревого следа, приемом этой информации каждым другим ЛА и/или системой УВД, являющимися абонентами, находящимися в зоне доступности передатчика соответствующего ЛА - генератора вихревого следа, последующим расчетом в системе координат абонентов последствий воздействия этого вихревого следа и анализом этой информации абонентами, при этом в передаваемую информацию ЛА - генератора вихревого следа включают данные параметров вихревого следа в самолетных координатах этого ЛА, а также сообщают скорость, направление полета ЛА - генератора вихревого следа и время передачи им информации, а принимающие информацию абоненты оценивают возможность прохождения зоны создаваемого ЛА - генератором вихревого следа, ориентируясь на время существования вихревого следа, и, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы и/или учитывают поступающие от системы УВД данные, необходимые для соответствующего расчета вихревого следа.
2. Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета ЛА по п.1, отличающийся тем, что время существования создаваемого ЛА - генератором вихревого следа определяют по величине времени его турбулентной диффузии.
3. Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета ЛА по п.2, отличающийся тем, что величину времени Т турбулентной диффузии создаваемого ЛА - генератором вихревого следа определяют из соотношения:
T=π4ρVL3/4G,
где ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, L - размах крыла самолета, G - вес самолета.
T=π4ρVL3/4G,
где ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, L - размах крыла самолета, G - вес самолета.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011122467/07A RU2469411C1 (ru) | 2011-06-02 | 2011-06-02 | Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011122467/07A RU2469411C1 (ru) | 2011-06-02 | 2011-06-02 | Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2469411C1 true RU2469411C1 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011122467/07A RU2469411C1 (ru) | 2011-06-02 | 2011-06-02 | Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2469411C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651430C1 (ru) * | 2015-02-05 | 2018-04-19 | Ямаси Лтд. | Способ и система для получения и представления данных о турбулентности посредством устройств связи, расположенных на самолетах |
US10580312B2 (en) | 2015-07-24 | 2020-03-03 | Yamasee Ltd. | Method and system for obtaining and presenting turbulence data via communication devices located on airplanes |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4137764A (en) * | 1977-09-15 | 1979-02-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Transportation | Vortex advisory system |
US5724040A (en) * | 1995-06-23 | 1998-03-03 | Northrop Grumman Corporation | Aircraft wake vortex hazard warning apparatus |
RU2235370C2 (ru) * | 2002-05-27 | 2004-08-27 | Ефремов Владимир Анатольевич | Способ понижения уровня шума авиамоторного средства и система для его реализации. варианты |
WO2008051269A2 (en) * | 2006-03-07 | 2008-05-02 | The Boeing Company | Systems and methods for destabilizing an airfoil vortex |
RU2324203C2 (ru) * | 2003-07-25 | 2008-05-10 | Государственное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" При Министерстве Юстиции Российской Федерации | Способ и система предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей |
RU2324953C2 (ru) * | 2003-07-25 | 2008-05-20 | Государственное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" При Министерстве Юстиции Российской Федерации | Интегрированная система вихревой безопасности летательного аппарата |
RU2007131794A (ru) * | 2007-08-23 | 2009-02-27 | Федеральное государственное учреждение "Федеральное агентство по правовой защите результатов интеллектуальной де тельности военного, специального назначени " при Министерстве юстиции РФ (RU) | Способ и система обеспечения вихревой безопасности летательного аппарата |
US20110004398A1 (en) * | 2009-05-06 | 2011-01-06 | Stayton Gregory T | Systems and methods for providing optimal sequencing and spacing in an environment of potential wake vortices |
-
2011
- 2011-06-02 RU RU2011122467/07A patent/RU2469411C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4137764A (en) * | 1977-09-15 | 1979-02-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Transportation | Vortex advisory system |
US5724040A (en) * | 1995-06-23 | 1998-03-03 | Northrop Grumman Corporation | Aircraft wake vortex hazard warning apparatus |
RU2235370C2 (ru) * | 2002-05-27 | 2004-08-27 | Ефремов Владимир Анатольевич | Способ понижения уровня шума авиамоторного средства и система для его реализации. варианты |
RU2324203C2 (ru) * | 2003-07-25 | 2008-05-10 | Государственное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" При Министерстве Юстиции Российской Федерации | Способ и система предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей |
RU2324953C2 (ru) * | 2003-07-25 | 2008-05-20 | Государственное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" При Министерстве Юстиции Российской Федерации | Интегрированная система вихревой безопасности летательного аппарата |
WO2008051269A2 (en) * | 2006-03-07 | 2008-05-02 | The Boeing Company | Systems and methods for destabilizing an airfoil vortex |
RU2007131794A (ru) * | 2007-08-23 | 2009-02-27 | Федеральное государственное учреждение "Федеральное агентство по правовой защите результатов интеллектуальной де тельности военного, специального назначени " при Министерстве юстиции РФ (RU) | Способ и система обеспечения вихревой безопасности летательного аппарата |
US20110004398A1 (en) * | 2009-05-06 | 2011-01-06 | Stayton Gregory T | Systems and methods for providing optimal sequencing and spacing in an environment of potential wake vortices |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651430C1 (ru) * | 2015-02-05 | 2018-04-19 | Ямаси Лтд. | Способ и система для получения и представления данных о турбулентности посредством устройств связи, расположенных на самолетах |
US10720063B2 (en) | 2015-02-05 | 2020-07-21 | Yamasee Ltd. | Method and system for obtaining and presenting turbulence data via communication devices located on airplanes |
US11037452B2 (en) | 2015-02-05 | 2021-06-15 | Yamasee Ltd. | Method and system for obtaining and presenting turbulence data via communication devices located on airplanes |
US10580312B2 (en) | 2015-07-24 | 2020-03-03 | Yamasee Ltd. | Method and system for obtaining and presenting turbulence data via communication devices located on airplanes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101397372B1 (ko) | 항공기의 항적 와류 예측장치 및 시각화장치 | |
US7903023B2 (en) | Obstacle detection system notably for an anticollision system | |
EP2078218B1 (en) | Airborne turbulence location system and methods | |
US20160139603A1 (en) | Automatic take-off and landing control device | |
US11727818B1 (en) | Aircraft surface state event track system and method | |
US20050140540A1 (en) | Airfield surface target detection and tracking using distributed multilateration sensors and W-band radar sensors | |
RU2516244C2 (ru) | Способ посадки вертолета и устройство для его осуществления | |
RU2496121C1 (ru) | Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов | |
Barbaresco et al. | Wake vortex detection, prediction and decision support tools in SESAR program | |
RU2469411C1 (ru) | Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов | |
CN103473958A (zh) | 在地面操作期间显示避障信息的系统和方法 | |
Siergiejczyk et al. | Some issues of data quality analysis of automatic surveillance at the airport | |
Károly et al. | Assessing the Unmanned Aerial Vehicles' Surveillance Problems and Actual Solution Options from the Different Stakeholders' Viewpoint | |
EP3859712A1 (en) | Collision awareness using cameras mounted on a vehicle | |
Shiomi et al. | Development of mobile passive secondary surveillance radar | |
CN210364428U (zh) | 航空器停泊指引装置 | |
Steen et al. | Candidate technologies survey of airport wind & wake-vortex monitoring sensors | |
Mutuel et al. | ATM decision support tool for wake vortex hazard management combining sensors and modeling | |
Saifutdinov et al. | Analysis of navigation systems for landside transport processes control | |
JP3638582B2 (ja) | 民間航空機の位置認識システム | |
Leong et al. | Predictive Flight Trajectory for Low Thrust-to-Weight Ratio Airplanes Approaching Microburst | |
RU2758526C1 (ru) | Способ предупреждения попадания летательного аппарата в вихревой след самолета-генератора вихрей | |
Dzurovčin et al. | Detection of flying objects in the vicinity of a small civil aircraft | |
CN212032370U (zh) | 机场场面运行要素的多源感知探测系统 | |
US11715381B1 (en) | Method for identifying aircraft that exceed a specified noise condition in a defined geographical area |