RU2496121C1 - Method for provision of aircraft flight vortex safety - Google Patents
Method for provision of aircraft flight vortex safety Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496121C1 RU2496121C1 RU2012109080/07A RU2012109080A RU2496121C1 RU 2496121 C1 RU2496121 C1 RU 2496121C1 RU 2012109080/07 A RU2012109080/07 A RU 2012109080/07A RU 2012109080 A RU2012109080 A RU 2012109080A RU 2496121 C1 RU2496121 C1 RU 2496121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- vortex
- generator
- information
- data
- Prior art date
Links
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение может быть использовано для предупреждения о возможности попадания летательного аппарата (ЛА) в зону вихревого следа.The present invention can be used to warn of the possibility of an aircraft (LA) getting into the vortex wake zone.
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.A known method of monitoring the surrounding space (see, for example, “Vortex Safety System of Airports”, http://www.lsystems.ru/catalog/spec_systems/safety_aeroport/ of 02/07/2011), including sensing an arbitrarily selected viewing sector using a Doppler lidar .
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.The known method provides the possibility of obtaining information about the intensity and dynamics of the vortex wake behind the aircraft, as well as the intensity of turbulence in the vortex wake, the turbulence profile and the spatial distribution of the components of the wind speed, however, for its use in flight conditions, it is necessary to install the appropriate equipment on board.
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.The closest analogue prototype is a warning method about the possibility of an aircraft entering the danger zone of a vortex wake (see, for example, RF patent No. 23234203 with priority dated July 25, 2003, IPC: G01S 13/95), including obtaining information about the configuration, location and aircraft orientation relative to the inertial coordinate system at the current time, obtaining and saving information about the parameters of the vortex generator (GV) motion and its position, geometric and mass characteristics relative to the same coordinate system at the current time change, obtaining information on environmental parameters in the field of joint placement of aircraft and airfoil, determining the trajectory and intensity of the vortex wake of the water heater as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions generated by the specified water heater in the inertial coordinate system at the current time, storing information about the coordinates of the trajectory and the intensity of the GV vortex wake as a set of trajectories of the centers of the vorticity regions in an inertial coordinate system, the choice of lead time, during which the aircraft can at the very least, perform a maneuver of the flight path, ensuring the aircraft is avoiding the vortex wake of the hot air after warning about the possibility of falling into it, calculating the anticipatory distance equal to the distance traveled by the aircraft during the lead, simulate a control plane located in the space in front of the aircraft, and determine the predicted time of flight of the aircraft through the specified reference plane in the inertial coordinate system, and also perform for the user an indication of the event of zero standing to the danger zone of the vortex wake of the indicated HS.
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.The known method allows you to organize an air traffic control system with the provision of informing the user about the possibility of a dangerous flight situation, however, its implementation will require the creation of warning systems integrated in a single information system located on aircraft, ships, airfields, etc., which is associated with the need for significant financial costs and in some cases impractical.
Задача изобретения состоит в разработке способа информационного обеспечения вихревой безопасности полета ЛА, позволяющего предупреждать пилотов об опасности попадания в вихревой след впереди идущего ЛА.The objective of the invention is to develop a method of information support for the vortex safety of an aircraft flight, which allows to warn pilots about the danger of falling into a vortex track ahead of an aircraft.
Сущность изобретения состоит в том, что способ информационного обеспечения вихревой безопасности полета летательных аппаратов, характеризуется осуществлением передачи данных «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением (УВД)» в радиовещательном режиме и/или в режиме «точка-точка» с передачей информации каждым ЛА (ЛА-генератором) о параметрах создаваемого им вихревого следа, получаемых путем измерений и/или расчета в самолетной системе координат ЛА-генератора, приемом этой информации каждым другим ЛА и/или системой УВД (далее абоненты), находящихся в зоне доступности передатчика соответствующего ЛА-генератора, последующим расчетом в системе координат ЛА-абонентов последствий воздействия вихревого следа и анализом этой информации ЛА-абонентами, причем в передаваемую информацию ЛА-генератора включают такие данные в самолетных координатах этого ЛА, как местоположение ЛА-генератора и категорию его передатчика, скорость и курс ЛА-генератора, его вес и время передачи им информации, данные турбулентности атмосферы, скорость и направление ветра, температуру и барометрическое давление, а принимающие информацию ЛА-абоненты оценивают возможность прохождения зоны создаваемого ЛА-генератором вихревого следа, и, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы, и/или учитывают поступающие от системы УВД данные, необходимые для соответствующего расчета вихревого следа, и/или учитывают характеристики атмосферы с учетом изменчивости порывов ветра и/или турбулентности, при этом параметры вихревого следа определяют с учетом сноса вихревого следа, в том числе с учетом влияния стохастических атмосферных воздействий, например, порывов ветра и/или турбулентности, причем величину циркуляции создаваемого ЛА-генератором вихревого следа определяют из соотношения:The essence of the invention lies in the fact that the method of information support for the vortex safety of flight of aircraft is characterized by the implementation of data transfer "board-to-board" and "board-to-air traffic control system (ATC)" in broadcast mode and / or in point-to-point mode with the transmission of information by each aircraft (aircraft generator) about the parameters of the vortex wake created by it, obtained by measuring and / or calculating in the aircraft coordinate system of the aircraft generator, the reception of this information by each other aircraft and / or air traffic control system (d subscribers) located in the access area of the transmitter of the corresponding aircraft generator, then calculating the effects of the vortex wake in the coordinate system of the aircraft subscribers and analyzing this information by the aircraft subscribers, and such data in the aircraft coordinates of the aircraft are included in the transmitted information of the aircraft generator, such as the location of the LA generator and the category of its transmitter, the speed and course of the LA generator, its weight and time of transmission of information to them, atmospheric turbulence data, wind speed and direction, temperature barometric pressure, and the receiving LA subscribers assess the possibility of passing the zone created by the LA generator of the vortex wake, and, if necessary, measure atmospheric characteristics, and / or take into account the data received from the air traffic control system, necessary for the corresponding calculation of the vortex wake, and / or take into account atmospheric characteristics taking into account the variability of gusts of wind and / or turbulence, while the parameters of the vortex wake are determined taking into account the drift of the vortex wake, including taking into account the influence of stoch -terrorist atmospheric influences such as gusts and / or turbulence, and the magnitude of the circulation produced by the aircraft wake vortex generator is determined from the relationship:
Г(t)=4Ge-tσ T /L/πρVL.G (t) = 4Ge -tσ T / L / πρVL.
где ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, L - размах крыла самолета, G - вес самолета, σT - величина среднеквадратического отклонения скорости ветра.where ρ is the air density, V is the flight speed, L is the wing span of the aircraft, G is the weight of the aircraft, σ T is the standard deviation of the wind speed.
При этом снос вихревого следа за счет влияния ветра в свободном пространстве определяют по соотношениям:In this case, the drift of the vortex wake due to the influence of wind in free space is determined by the relations:
z1,2(t)=±1/2+Wzt; y1,2(t)=Wyt, где z1,2(t) и y1,2(t) соответствующие координаты (математическое ожидание положения соответствующих координат) центра вихрей, Wz и Wy средняя скорость ветра по соответствующей координате, а снос вихревого следа за счет влияния ветра в области влияния подстилающей поверхности определяют по соотношениям:z 1,2 (t) = ± 1/2 + W z t; y 1,2 (t) = W y t, where z 1,2 (t) and y 1,2 (t) are the corresponding coordinates (the mathematical expectation of the position of the corresponding coordinates) of the center of the vortices, W z and W y are the average wind speeds according to the corresponding coordinate, and the drift of the vortex wake due to the influence of wind in the area of influence of the underlying surface is determined by the relations:
z1,2(t)=±Δz(t)/2+Wzt, где Δz(t) - расстояние (математическое ожидание расстояния) между расходящимися вихрями, а остальные обозначения соответствуют записанным ранее.z 1,2 (t) = ± Δz (t) / 2 + W z t, where Δz (t) is the distance (the mathematical expectation of the distance) between the diverging vortices, and the remaining notations correspond to the ones written earlier.
Кроме того, среднеквадратическое отклонение (СКО) сноса вихревого следа определяют из выражения:In addition, the standard deviation (RMS) of the drift of the vortex wake is determined from the expression:
Здесь τT=LT/W - временной масштаб турбулентности, LT - пространственный масштаб турбулентности, W - средняя скорость ветра, при этом
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение безопасности полета ЛА за счет получения информации о возможности попадания соответствующего ЛА в зону вихревого воздействия.The technical result of the proposed invention is to increase the flight safety of the aircraft by obtaining information about the possibility of getting the corresponding aircraft into the vortex zone.
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.When flying in the atmosphere of an aircraft, it creates a vortex wake, which can be dangerous for other aircraft. This problem is also relevant for airports in organizing take-off and landing of aircraft.
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.The proposed method of information support for the flight of an aircraft involves solving this problem by informing interested users of the airspace about the place and time of occurrence of the vortex situation and identifying the approach of danger by analyzing the information received on the parameters of this vortex situation, the coordinates of its formation and movement, as well as by appropriate measuring atmospheric characteristics in the area of the intended location of the corresponding user.
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/).At the same time, measurements of the atmospheric characteristics in the corresponding zone of the airport can be made by using, for example, a complex of autonomous lidar modules, including a long-range Doppler lidar, a laser-Doppler scanner of vortex traces, and also a Doppler laser meter with a vertical wind profile, which allows obtaining information about such parameters, such as: the vertical profile of the wind speed and the spatial distribution of the vertical component of the wind speed, the profile of turbulence and intensity l turbulence in the vortex traces, the intensity and dynamics of the vortex traces behind the aircraft, etc. (see, for example, "Vortex Safety Systems of Airports", 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://ru.wikipedia.org/wiki/).Measurement of atmospheric characteristics (temperature, pressure, etc.) can be performed directly on the aircraft using appropriate sensors and an airborne weather radar (see, for example, http://ru.wikipedia.org/wiki/).
При этом заинтересованные пользователи воздушного пространства осуществляют связь «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 (далее ЛА-генератора), получаемых путем соответствующих расчетов и/или измерений, а также сообщают местоположение ЛА-генератора, его вес и категорию его передатчика, время передачи им информации, его курс и скорость полета, данные турбулентности атмосферы, скорость и направление ветра, температуру и барометрическое давление (см., например, Передача полученных на борту ВС (воздушного судна) метеоданных по ADS-B линии передачи для приложений вихревого следа, организации воздушного движения и метеорологических приложений (Aircraft Derived Meteorological Data via ADS-B Data Link for Wake Vortex, Air Traffic Management, and Weather Application), проект «Определение эксплуатационных служб и внешних условий (OSED)» (Operational Services and Environmental Definition), RTCA SC-206, SG-1, Подгруппа по вихревым следам, ОВД и MET, редакция 0.1, с.12, 21.09.2011) в результате чего обеспечивается возможность приема этой информации каждым другим ЛА и/или наземными диспетчерскими пунктами аэродромных служб УВД (далее абоненты ЛА-генератора), находящихся 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, а также его сноса ветром (см., например, Ярошевский В.А. и др. «Влияние вихревого следа на динамику полета пассажирского самолета», Полет. Вып. ЦАГИ-90, 2009), соответственно при следовании этих ЛА в направлении возникновения указанной ВО и при прохождении ЛА-генератора в зоне безопасности соответствующего аэродрома, причем принимающие информацию ЛА и службы УВД, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы и/или учитывают характеристики атмосферы по вероятностной модели с учетом изменчивости порывов ветра и/или турбулентности, при этом параметры вихревого следа определяют с учетом его сноса за счет влияния стохастических атмосферных воздействий, например, порывов ветра и/или турбулентности.At the same time, interested airspace users perform on-board and on-board air traffic control (ATC) communications and each aircraft transmits information about the vortex situation created by it through a broadcasting channel of multiple access and / or via point-to-point radio communication (BO) with inclusion in this information of data on BO parameters in the plane or in the ground coordinates of the transmitting aircraft (hereinafter referred to as the aircraft generator) obtained by appropriate calculations and / or measurements, and also report the location of the aircraft generator ora, its weight and category of its transmitter, time of information transmission to it, its course and flight speed, atmospheric turbulence data, wind speed and direction, temperature and barometric pressure (see, for example, Transmission of meteorological data received on board aircraft (aircraft) via ADS-B transmission lines for vortex wake, air traffic and meteorological applications (Aircraft Derived Meteorological Data via ADS-B Data Link for Wake Vortex, Air Traffic Management, and Weather Application), project "Definition of operational services and environmental conditions (OSED ) ”(Operational Servic es and Environmental Definition), RTCA SC-206, SG-1, Vortex Trace Subgroup, ATS and MET, edition 0.1, p.12, 09.21.2011) as a result, it is possible to receive this information by every other aircraft and / or ground air traffic control services of aerodrome services (hereinafter referred to as LA-generator subscribers) located in the zone of accessibility of the corresponding transmitter, as well as subsequent processing and analysis of the information received by subscribers, while the information-receiving subscribers assess the possibility of passing the vortex wake created by the LA-generator, a reference point keeping at the time of diffusion of the vortex wake, as well as its drift by the wind (see, for example, V. Yaroshevsky et al. “The influence of the vortex wake on the dynamics of the flight of a passenger aircraft”, Flight. Vol. TsAGI-90, 2009), respectively, when following these aircraft in the direction of occurrence of the indicated aircraft and when passing the aircraft generator in the safety zone of the corresponding aerodrome, and the receiving aircraft and air traffic control services, if necessary, measure atmospheric characteristics and / or take into account the characteristics the atmosphere according to a probabilistic model taking into account the variability of gusts of wind and / or turbulence, while the parameters of the vortex wake are determined taking into account its drift due to the influence of stochastic atmospheric influences, for example, gusts of wind and / or turbulence.
Известно (см, например, Буркин B.C. «Разработка стохастической модели вихревых следов ЛА реального времени и определение информации обмена между ЛА и наземными службами УВД в интересах создания бортовой системы вихревого предупреждения» отчет ФГУП «ГосНИИАС» №34(16044)2011, Москва, 2011 г., с.40) что при распространении сформировавшихся вихрей изменение величин циркуляции Г(t) можно представить в виде:It is known (see, for example, Burkin BC “Development of a stochastic model of vortex traces of a real-time aircraft and determination of exchange information between an aircraft and ground-based air traffic control services in the interests of creating an on-board vortex warning system” report of FSUE “GosNIIAS” No. 34 (16044) 2011, Moscow, 2011 city, p. 40) that during the propagation of the formed vortices, a change in the values of circulation Г (t) can be represented in the form:
Г(t)=Г0е-γt, где γ=0,82q/b.Г (t) = Г 0 е -γt , where γ = 0.82q / b.
Здесь Г0=G/ρVb - циркуляция вихрей на момент образования, q - атмосферная турбулентность, b=πL/4 - расстояние между вихрями следа (в предположении, что непосредственно за самолетом справедливо эллиптическое распределение циркуляции по размаху), G [кг·м·сек-2] - вес самолета, ρ[кг·м-3] - плотность воздуха, V[м·сек-1] - скорость полета, L[м] - размах крыла (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.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).Here Г 0 = G / ρVb is the vortex circulation at the moment of formation, q is atmospheric turbulence, b = πL / 4 is the distance between the vortices of the wake (assuming that the elliptical distribution of the circulation over the span is true immediately after the plane), G [kg · m · Sec -2 ] - aircraft weight, ρ [kg · m -3 ] - air density, V [m · sec -1 ] - flight speed, L [m] - wing span (see, for example, G.G. Sudakov “Mathematical models and numerical methods for calculating the characteristics of satellite traces of their effects on the aircraft”, Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Technology science, Moscow, 2005, pp. 14-15, see also VV Vyshinsky, GG Sudakov “Vortex trace of an airplane and flight safety issues” Proceedings of MIPT, 2009, volume 1, No. 3, p. .78).
После подстановок, проводя преобразования, получаем:After substitutions, carrying out the transformations, we obtain:
Г(t)=4Ge-qt/L/πρVL.G (t) = 4Ge -qt / L / πρVL.
Принимая во внимание, что по определению q≡σT, где в стохастической постановке σT - величина среднеквадратического отклонения скорости ветра (см, например, Буркин B.C. «Разработка стохастической модели вихревых следов ЛА реального времени и определение информации обмена между ЛА и наземными службами УВД в интересах создания бортовой системы вихревого предупреждения» отчет ФГУП «ГосНИИАС» №34 (16044)2011, Москва, 2011 г. с.51), имеем:Taking into account that, by definition, q≡σ T , where in the stochastic formulation σ T is the standard deviation of the wind speed (see, for example, Burkin BC “Development of a stochastic model of the vortex traces of real-time aircraft and determining exchange information between the aircraft and ground-based ATC services in the interests of creating an on-board whirlwind warning system ”report of FSUE“ GosNIIAS ”No. 34 (16044) 2011, Moscow, 2011 p. 51), we have:
Г(t)=4Ge-tσ T /L/πρVL.G (t) = 4Ge -tσ T / L / πρVL.
Известно также (см., например, Буркин B.C. «Разработка стохастической модели вихревых следов ЛА реального времени и определение информации обмена между ЛА и наземными службами УВД в интересах создания бортовой системы вихревого предупреждения» отчет ФГУП «ГосНИИАС» №34 (16044)2011, Москва, 2011 г., с.41), что снос вихревого следа ветром в свободном пространстве определяют по соотношениям:It is also known (see, for example, Burkin BC “Development of a stochastic model of vortex tracks of a real-time aircraft and determination of exchange information between an aircraft and ground-based air traffic control services in the interests of creating an on-board vortex warning system” report of FSUE “GosNIIAS” No. 34 (16044) 2011, Moscow , 2011, p.41) that the drift of a vortex wake by the wind in free space is determined by the relations:
Z1,2(t)=±1/2+Wzt; y1,2(t)=Wyt, где z1,2(t) и y1,2(t) соответствующие координаты (математическое ожидание положения соответствующих координат) центра вихрей, Wz и Wy средняя скорость ветра по соответствующей координате, а снос вихревого следа за счет влияния ветра в области влияния подстилающей поверхности определяют по соотношениям:Z 1,2 (t) = ± 1/2 + W z t; y 1,2 (t) = W y t, where z 1,2 (t) and y 1,2 (t) are the corresponding coordinates (the mathematical expectation of the position of the corresponding coordinates) of the center of the vortices, W z and W y are the average wind speeds according to the corresponding coordinate, and the drift of the vortex wake due to the influence of wind in the area of influence of the underlying surface is determined by the relations:
z1,2(t)=±Δz(t)/2+Wzt, где Δz(t) - расстояние (математическое ожидание расстояния) между расходящимися вихрями, а остальные обозначения соответствуют записанным ранее.z 1,2 (t) = ± Δz (t) / 2 + W z t, where Δz (t) is the distance (the mathematical expectation of the distance) between the diverging vortices, and the remaining notations correspond to the ones written earlier.
В общем случае дисперсию положения вихря при случайных порывах ветра со скоростями W(t) можно записать в виде:In the general case, the variance of the vortex position for random gusts of wind with speeds W (t) can be written in the form:
где
Вычисление сноса вихревого следа для корреляционной функции Кармана при t>>τT приводит к результату:The calculation of the drift of the vortex wake for the Karman correlation function for t >> τ T leads to the result:
Здесь τт=Lт/W - временной масштаб турбулентности [сек], гдеHere τ t = L t / W is the time scale of turbulence [sec], where
Lт - пространственный масштаб турбулентности [м], a W - средняя скорость ветра [м/сек], причем
При этом наиболее вероятное значение Lт≈300 м, а σТ<0,5 м/сек для спокойной атмосферы и σТ>2,5 м/сек для сильно возмущенной атмосферы, (см., например, Буркин B.C. «Разработка стохастической модели вихревых следов ЛА реального времени и определение информации обмена между ЛА и наземными службами УВД в интересах создания бортовой системы вихревого предупреждения» отчет ФГУП «ГосНИИАС» №34 (16044)2011, Москва, 2011 г., с.50-53).In this case, the most probable value is L t ≈300 m, and σ T <0.5 m / s for a calm atmosphere and σ T > 2.5 m / s for a strongly perturbed atmosphere, (see, for example, Burkin BC “Development of stochastic models of vortex traces of a real-time aircraft and determination of information exchange between an aircraft and ground-based air traffic control services in the interests of creating an on-board vortex warning system ”report of FSUE“ GosNIIAS ”No. 34 (16044) 2011, Moscow, 2011, p. 50-53).
Таким образом, для каждого самолета величина его вихревого следа и координаты его ветрового сноса в принципе могут быть подсчитаны и ретранслированы при радиосвязи для соответствующего ориентирования заинтересованных пользователей воздушного пространства.Thus, for each aircraft, the magnitude of its vortex wake and the coordinates of its wind drift can, in principle, be calculated and relayed during radio communications for the appropriate orientation of interested users of airspace.
Реализацию способа информационного обеспечения полета ЛА осуществляют следующим образом:The implementation of the method of information support flight of the aircraft is as follows:
Находящиеся в воздухе ЛА осуществляют связь «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 формируемого передающим ЛА (ЛА-генератором) вихревого следа и его ветрового сноса в самолетных или в земных координатах ЛА-генератора, получаемых путем соответствующих расчетов и/или измерений, а также сообщают время передачи, скорость и направление полета ЛА-генератора и другие вышеуказанные данные.Airborne aircraft communicate “board-to-board” and “board-to-air traffic control system (ATC)” via a multi-station access broadcasting channel and / or via point-to-point radio communications and transmit information about the vortex (VO) situation created by it with including in this information data on the VO parameters and the maximum value of the vortex wake generated by the transmitting LA (LA generator) and its wind drift in aircraft or in the ground coordinates of the LA generator, obtained by appropriate calculations and / or measurements , and also report the transmission time, speed and direction of flight of the LA generator and other above data.
После приема этой информации каждым другим ЛА и/или наземными диспетчерскими пунктами аэродромных служб УВД (управления воздушным движением) (далее абоненты), находящихся в зоне доступности соответствующего передатчика, абоненты производят последующую обработку и анализ полученной информации, оценивают возможность прохождения соответствующим ЛА зоны создаваемого ЛА-генератором вихревого следа, определяемой, например, дистанцией между ЛА-генератором и абонентом, следующим в направлении этого вихревого следа, а также при прохождении ЛА-генератора в зоне безопасности соответствующего аэродрома проводят измерения характеристик атмосферы.After receiving this information by each other aircraft and / or ground control centers of the aerodrome services of air traffic control (air traffic control) (hereinafter referred to as subscribers) located in the access area of the respective transmitter, the subscribers perform subsequent processing and analysis of the received information, assess the possibility of passage of the area of the created aircraft by the corresponding aircraft the vortex wake generator, determined, for example, by the distance between the aircraft generator and the subscriber following in the direction of this vortex wake, as well as when passing A generator in the aerodrome safety zone is conducted measuring characteristics of the atmosphere.
Учет времени диффузии вихревого следа и координат его ветрового сноса повышает безопасность полета ЛА, следующих в направлении этого вихревого следа.Taking into account the diffusion time of the vortex wake and the coordinates of its wind drift increases the flight safety of the aircraft following in the direction of this vortex wake.
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.The use of airspace for radio communications via a broadcasting channel of multiple access and / or point-to-point radio communications is performed with time division of channels (see, for example, “Developing Recommendations for Creating a System for Automatic Dependent Observation of Aircraft Takeoff and Landing”, Report on Scientific research work of FSUE “GosNIIAS”, 2010) in the form of an integrated communication and data transmission system by providing several, for example, four, separate radio channels on one carrier wave with a frequency 25 kHz grid and modulation (nominally three voice channels and one data channel). In the first case, the group of subscribers has free access to the channel on the basis of the principle of “listen before turning on the microphone”, and in the second case, the channel is accessed with the permission of the ground station at the request of the board.
Claims (5)
где ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, L - размах крыла самолета, G - вес самолета, σT - величина среднеквадратического отклонения скорости ветра.2. The method of information support for the vortex safety of an aircraft flight according to claim 1, characterized in that the amount of circulation created by the LA generator of the vortex wake is determined from the relation
where ρ is the air density, V is the flight speed, L is the wing span of the aircraft, G is the weight of the aircraft, σ T is the standard deviation of the wind speed.
z1,2(t)=±1/2+Wzt; y1,2(t)=Wyt, где z1,2(t) и y1,2(t) - соответствующие координаты (математическое ожидание положения соответствующих координат), Wz и Wy - средняя скорость ветра.3. The method of information support for the vortex safety of an aircraft flight according to claim 1, characterized in that the drift of the vortex wake due to the influence of wind in free space is determined by the ratios
z 1,2 (t) = ± 1/2 + W z t; y 1,2 (t) = W y t, where z 1,2 (t) and y 1,2 (t) are the corresponding coordinates (the mathematical expectation of the position of the corresponding coordinates), W z and W y are the average wind speed.
z1,2(t)=±Δz(t)/2+Wzt, где Δz(t) - расстояние (математическое ожидание расстояния) между расходящимися вихрями, а остальные обозначения соответствуют записанным ранее.4. The method of information support for the vortex safety of an aircraft flight according to claim 1, characterized in that the demolition of the vortex wake due to the influence of wind in the influence area of the underlying surface is determined by the ratios
z 1,2 (t) = ± Δz (t) / 2 + W z t, where Δz (t) is the distance (the mathematical expectation of the distance) between the diverging vortices, and the remaining notations correspond to the ones written earlier.
здесь τт=Lт/W - временной масштаб турбулентности, Lт - пространственный масштаб турбулентности, W - средняя скорость ветра, при этом
here τ t = L t / W is the time scale of turbulence, L t is the spatial scale of turbulence, W is the average wind speed, and
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109080/07A RU2496121C1 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109080/07A RU2496121C1 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012109080A RU2012109080A (en) | 2013-09-20 |
RU2496121C1 true RU2496121C1 (en) | 2013-10-20 |
Family
ID=49182844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012109080/07A RU2496121C1 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Method for provision of aircraft flight vortex safety |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496121C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10055998B1 (en) | 2017-08-25 | 2018-08-21 | Airbus Operations (S.A.S.) | Ground-based identification of wake turbulence encounters |
US10276050B2 (en) | 2016-05-19 | 2019-04-30 | Airbus Operations (S.A.S.) | Method making it possible to identify the proximity of a wake turbulence and to generate a report relative to that proximity |
RU2695019C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-07-18 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing penetration of aircraft into vortex trail of vortex generator |
RU2695249C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-22 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing ingress of an aircraft into a vortex trail of a vortex generator aircraft |
RU2701062C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-09-24 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Simulation method on flight test bench of aircraft penetration into vortex trace |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5724040A (en) * | 1995-06-23 | 1998-03-03 | Northrop Grumman Corporation | Aircraft wake vortex hazard warning apparatus |
WO2000071985A1 (en) * | 1999-05-14 | 2000-11-30 | Honeywell International Inc. | System and method for predicting and displaying wake vortex turbulence |
RU2174483C2 (en) * | 1998-07-13 | 2001-10-10 | Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского | Device for attenuation of vortex wake of high-lift wing (versions) |
DE10039109A1 (en) * | 2000-08-07 | 2002-02-28 | Gunther Schaenzer | Vortex wake disturbing influence measuring process involves measuring wind speed from aircraft ahead, reporting data, setting turbulence pattern, etc. |
RU2324203C2 (en) * | 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 | Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition |
RU2007131794A (en) * | 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) | METHOD AND SYSTEM OF PROVISION OF VORTEX SAFETY OF AIRCRAFT |
RU2354953C2 (en) * | 2007-04-20 | 2009-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГОУВПО "РГУТ и С") | Device for determining deformation properties of leather and similar flexible materials |
US20110101168A1 (en) * | 2005-07-22 | 2011-05-05 | Airbus Operations Gmbh | Method of Controlling an Aircraft in Flight, Especially to Reduce Wake Vortices |
-
2012
- 2012-03-11 RU RU2012109080/07A patent/RU2496121C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5724040A (en) * | 1995-06-23 | 1998-03-03 | Northrop Grumman Corporation | Aircraft wake vortex hazard warning apparatus |
RU2174483C2 (en) * | 1998-07-13 | 2001-10-10 | Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского | Device for attenuation of vortex wake of high-lift wing (versions) |
WO2000071985A1 (en) * | 1999-05-14 | 2000-11-30 | Honeywell International Inc. | System and method for predicting and displaying wake vortex turbulence |
DE10039109A1 (en) * | 2000-08-07 | 2002-02-28 | Gunther Schaenzer | Vortex wake disturbing influence measuring process involves measuring wind speed from aircraft ahead, reporting data, setting turbulence pattern, etc. |
RU2324203C2 (en) * | 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 | Method and system of warning for airvehicles about potential vortex wakes danger condition |
US20110101168A1 (en) * | 2005-07-22 | 2011-05-05 | Airbus Operations Gmbh | Method of Controlling an Aircraft in Flight, Especially to Reduce Wake Vortices |
RU2354953C2 (en) * | 2007-04-20 | 2009-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГОУВПО "РГУТ и С") | Device for determining deformation properties of leather and similar flexible materials |
RU2007131794A (en) * | 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) | METHOD AND SYSTEM OF PROVISION OF VORTEX SAFETY OF AIRCRAFT |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10276050B2 (en) | 2016-05-19 | 2019-04-30 | Airbus Operations (S.A.S.) | Method making it possible to identify the proximity of a wake turbulence and to generate a report relative to that proximity |
US10055998B1 (en) | 2017-08-25 | 2018-08-21 | Airbus Operations (S.A.S.) | Ground-based identification of wake turbulence encounters |
RU2695019C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-07-18 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing penetration of aircraft into vortex trail of vortex generator |
RU2695249C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-22 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Method of preventing ingress of an aircraft into a vortex trail of a vortex generator aircraft |
RU2701062C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-09-24 | Акционерное общество "Центр научно-технических услуг "Динамика" (АО ЦНТУ "Динамика") | Simulation method on flight test bench of aircraft penetration into vortex trace |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012109080A (en) | 2013-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6963291B2 (en) | Dynamic wake prediction and visualization with uncertainty analysis | |
KR101397372B1 (en) | Aircraft wake vortex predictor and visualizer | |
CA2536671C (en) | Integrated system for aircraft vortex safety | |
RU2496121C1 (en) | Method for provision of aircraft flight vortex safety | |
US20080035784A1 (en) | Aircraft wake vortex predictor and visualizer | |
CN105388535B (en) | Aeronautical meteorology wind observation procedure based on existing airborne equipment | |
Perry et al. | NASA wake vortex research for aircraft spacing | |
Bonin et al. | Measurements of the temperature structure-function parameters with a small unmanned aerial system compared with a sodar | |
JP2015051678A (en) | Apparatus, method, and program for creating aircraft operation information | |
Gerz et al. | The wake vortex prediction and monitoring system WSVBS Part II: Performance and ATC integration at Frankfurt airport | |
Barbaresco et al. | Wake vortex detection, prediction and decision support tools in SESAR program | |
US20150097723A1 (en) | System for sharing atmospheric data | |
US11644524B2 (en) | Ultra-wideband localization method, device, and system | |
OConnor et al. | Enhanced airport capacity through safe, dynamic reductions in aircraft separation: NASA's Aircraft Vortex Spacing System (AVOSS) | |
WO2009029005A2 (en) | Aircraft vortex safety method | |
EP3736538A1 (en) | Navigation performance in urban air vehicles | |
RU2469411C1 (en) | Dataware of aircraft flight safety in vortex field | |
Lin et al. | Conflict detection and resolution model for low altitude flights | |
Gloudemans et al. | A coupled probabilistic wake vortex and aircraft response prediction model | |
Kunzi et al. | Development of a High-Preceision ADS-B Based Conflict Alerting System for Operations in the Airport Enviornment | |
RU2758526C1 (en) | Method for preventing an aircraft from getting into a vortex track of a vortex generator aircraft | |
RU2477893C1 (en) | Method for provision of aircraft flight vortex safety | |
Smelyakov et al. | Short-Range Navigation Radio System Simulator. | |
JP2014196906A (en) | Meteorological observation device | |
Young | UTM Evolution Into the 2020S–New York as a Case Study |