RU2469411C1 - Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов - Google Patents

Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов Download PDF

Info

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
Application number
RU2011122467/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Эдуард Яковлевич Фальков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем"
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 "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем"
Priority to RU2011122467/07A priority Critical patent/RU2469411C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2469411C1 publication Critical patent/RU2469411C1/ru

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=2πb20 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.
RU2011122467/07A 2011-06-02 2011-06-02 Способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов RU2469411C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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