RU2549145C1 - Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield - Google Patents

Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield Download PDF

Info

Publication number
RU2549145C1
RU2549145C1 RU2013152825/08A RU2013152825A RU2549145C1 RU 2549145 C1 RU2549145 C1 RU 2549145C1 RU 2013152825/08 A RU2013152825/08 A RU 2013152825/08A RU 2013152825 A RU2013152825 A RU 2013152825A RU 2549145 C1 RU2549145 C1 RU 2549145C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
landing
path
runway
coordinates
Prior art date
Application number
RU2013152825/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Никулин
Алексей Николаевич Алексеев
Валерий Михайлович Бражник
Геннадий Иванович Герасимов
Владимир Валентинович Кавинский
Юрий Юрьевич Коркишко
Михаил Ильич Орехов
Александр Александрович Семаш
Сергей Яковлевич Сухоруков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ")
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 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") filed Critical Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ")
Priority to RU2013152825/08A priority Critical patent/RU2549145C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2549145C1 publication Critical patent/RU2549145C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: in method of control of the aircraft landing path a preliminary measurement by means of onboard systems of visual orientation of coordinates of the aircraft (AC) is performed with reference to any visually identified and programmed navigation point (NP) around airfield which in view of known NP parameters is used for correction of AC location of, and during the landing by means of onboard systems of visual orientation AC coordinates are measured with reference to near end of the runway which in view of known parameters of near end of the runway are used for clarification of AC position with reference to the landing path.
EFFECT: improvement of safety of aircraft flight.
6 dwg

Description

Изобретение предназначено для применения в области авиационного приборостроения, в частности в пилотажно-навигационном оборудовании летательных аппаратов (ЛА).The invention is intended for use in the field of aviation instrumentation, in particular in flight navigation equipment of aircraft (LA).

Этап посадки является наиболее ответственным и напряженным участком полета ЛА. Близость земли и контакт с поверхностью взлетно-посадочной полосы (ВПП) требует высокой точности управления угловыми, скоростными и траекторными параметрами полета.The landing phase is the most responsible and intense part of the flight of the aircraft. The proximity of the earth and contact with the surface of the runway (runway) requires high precision control of angular, speed and trajectory flight parameters.

Теоретические и практические аспекты функционирования бортового и наземного оборудования, обеспечивающего выполнение посадки ЛА, приведены в следующих работах:Theoretical and practical aspects of the functioning of airborne and ground-based equipment ensuring the performance of aircraft landing are given in the following works:

1. Авиационная радионавигация. Справочник. Под редакцией Сосновского А.А., М.: Транспорт, 1990. 264.1. Aviation radio navigation. Directory. Edited by A. Sosnovsky, Moscow: Transport, 1990.264.

2. Белогородский С.Л. Автоматизация управления посадкой самолета, М.: Транспорт, 1972. 352.2. Belogorodsky S.L. Automation of aircraft landing control, Moscow: Transport, 1972.352.

3. Воробьев Л.М. Воздушная навигация, М.: Машиностроение, 1984. 256.3. Vorobyov L.M. Air Navigation, Moscow: Engineering, 1984. 256.

4. Гуськов Ю.П. Дискретно-непрерывное управление программным выведением самолетов, М.: Машиностроение, 1987. 128.4. Guskov Yu.P. Discrete-continuous control of the program output of aircraft, Moscow: Mashinostroenie, 1987.128.

5. И.И. Помыкаев, В.П. Селезнев, Л.А. Дмитроченко "Навигационные приборы и системы", М.: Машиностроение, 1983.5. I.I. Pomykaev, V.P. Seleznev, L.A. Dmitrochenko "Navigation Devices and Systems", M.: Mechanical Engineering, 1983.

6. О.А. Бабич "Обработка информации в навигационных комплексах", М.: Машиностроение, 1991.6. O.A. Babich "Information processing in navigation systems", Moscow: Engineering, 1991.

7. Рогожин В.О., Синеглазов В.М., Филяшкин М.К. Пилотажно-навигационные комплексы воздушных суден, К.: Книжное издательство НАУ, 2005 (на украинском языке).7. Rogozhin V.O., Sineglazov V.M., Filyashkin M.K. Aircraft navigation and navigation systems, K.: NAU Book Publishing House, 2005 (in Ukrainian).

8. С.С. Ривкин, Р.И. Ивановский, А.В. Костров "Статистическая оптимизация навигационных систем", Л.: Судостроение, 1976.8. S.S. Rivkin, R.I. Ivanovsky, A.V. Kostrov "Statistical optimization of navigation systems", L .: Shipbuilding, 1976.

9. Справочник пилота и штурмана гражданской навигации. Под редакцией Васина И.Ф., М.: Транспорт, 1988.9. Reference pilot and navigator of civil navigation. Edited by Vasin I.F., Moscow: Transport, 1988.

10. Ф.В. Репников, Г.П. Сачков, А.И. Черноморский "Гироскопические системы", М.: Машиностроение, 1983.10. F.V. Repnikov, G.P. Sachkov, A.I. Black Sea "Gyroscopic systems", M .: Engineering, 1983.

11. Алексеев А.Н., Беляев М.А., Никулин А.С. и др. "Инерциально-спутниковый режим посадки". Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Навигация, наведение и управление летательными аппаратами". М., Научтехлитиздат, 2012. Стр.226-228.11. Alekseev A.N., Belyaev M.A., Nikulin A.S. et al. "Inertial-satellite landing mode". Abstracts of the All-Russian scientific and technical conference "Navigation, guidance and control of aircraft". M., Nauchtekhlitizdat, 2012. Pages 226-228.

12. Никулин А.С. и др. Патент РФ на изобретение №2240589 с приоритетом от 31.07.2003. Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы.12. Nikulin A.S. and other RF patent for the invention No. 2240589 with priority from 07/31/2003. The method of automatic control of the aircraft when entering the runway line.

На большинстве современных аэродромов траектория захода на посадку формируется равносигнальными зонами электромагнитных излучений наземных курсового (КРМ) и глиссадного (ГРМ) радиомаяков, пересечение которых представляет заданную траекторию захода на посадку. Подробное описание процессов и процедур формирования заданной траектории захода на посадку с помощью КРМ и ГРМ приведено в книгах [1, 2, 4, 7, 9].At most modern aerodromes, the approach path is formed by the equal-signal zones of electromagnetic radiation of ground directional (CRM) and glide path (GRM) beacons, the intersection of which represents a given approach path. A detailed description of the processes and procedures for the formation of a given trajectory of the approach using the CRM and the timing is given in the books [1, 2, 4, 7, 9].

Известны способы управления летательным аппаратом (ЛА), реализующие вывод ЛА на линию, направленную вдоль продольной оси взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома, при заходе на посадку [7, 12].Known methods of controlling an aircraft (LA), realizing the withdrawal of the aircraft on a line directed along the longitudinal axis of the runway (runway) of the aerodrome when approaching [7, 12].

Для автоматического и ручного управления ЛА на этапе посадки необходима разнообразная информация о параметрах его движения: курсе, крене, тангаже, скорости, координатах, высоте, угловых скоростях, ускорениях. Для измерения этих параметров на борту современных ЛА наибольшее применение нашли инерциальные навигационные системы (ИНС), системы воздушных сигналов (СВС) и спутниковые навигационные системы (СНС). Теоретические и практические аспекты функционирования ИНС, СВС и СНС отражены в книгах [3, 5, 7].For automatic and manual control of the aircraft at the landing stage, diverse information on the parameters of its movement is required: course, roll, pitch, speed, coordinates, altitude, angular speeds, accelerations. Inertial navigation systems (ANS), airborne signal systems (AHS) and satellite navigation systems (SNA) have found the greatest application for measuring these parameters on board modern aircraft. Theoretical and practical aspects of the functioning of the ANN, SHS and SNA are reflected in books [3, 5, 7].

Для повышения точности и надежности определения навигационных данных, в том числе на этапе посадки, в настоящее время широко используются методы комплексной обработки данных от различных по физическому принципу действия систем, в частности: от ИНС, СВС и СНС. Различные аспекты применения некоторых методов комплексной обработки навигационных данных отражены в книгах [5, 6, 7, 8].To increase the accuracy and reliability of determining navigation data, including at the landing stage, methods of integrated data processing from various systems that are physically different in principle are currently used, in particular, from ANNs, SHS, and SNSs. Various aspects of the application of some methods of complex processing of navigation data are reflected in books [5, 6, 7, 8].

Известны способы управления, реализующие полет ЛА по заданной траектории посадки. Эти способы обеспечивают выработку управляющих сигналов, подаваемых на органы управления угловым положением ЛА с целью вывода ЛА в заданную область воздушного пространства с заданными параметрами пространственного положения ЛА, где экипажем принимается решение о приземлении или о совершении повторного захода на посадку.Known control methods that implement the flight of an aircraft along a predetermined landing path. These methods provide the generation of control signals supplied to the controls of the angular position of the aircraft in order to output the aircraft into a given area of airspace with the specified parameters of the spatial position of the aircraft, where the crew makes a decision to land or to make a second approach.

Из описанных в литературе аналогов близким по технической сущности является способ, описанный в книге [7] "Пилотажно-навигационные комплексы воздушных судов" в параграфах 2.7 и 8.2.Of the analogues described in the literature, close in technical essence is the method described in the book [7] "Flight-navigation systems of aircraft" in paragraphs 2.7 and 8.2.

В данном способе для захода на посадку используется траектория, формируемая равносигнальными зонами наземных КРМ и ГРМ, пересечение которых представляет заданную траекторию посадки. Рисунок, иллюстрирующий процесс формирования заданной траектории посадки излучением КРМ и ГРМ, изображен на стр.52 книги [7] (рис.2.6), копия которого представлена на фиг.1.In this method, the approach path is used, formed by the equal-signal zones of ground-based CRM and timing, the intersection of which represents a given landing path. A figure illustrating the process of forming a given landing trajectory by radiation of CRM and GRM is shown on page 52 of the book [7] (Fig. 2.6), a copy of which is presented in figure 1.

Особенностью способа является использование для управления не линейных, а угловых отклонений от траектории: εг - угловое отклонение ЛА от плоскости глиссады, εк - угловое отклонение ЛА от плоскости посадочного курса.A feature of the method is the use of angular deviations from the trajectory rather than linear, for control: ε g is the angular deviation of the aircraft from the plane of the glide path, ε k is the angular deviation of the aircraft from the plane of the landing course.

Наземное радиомаячное оборудование для формирования посадочной траектории достаточно дорого стоит. Для его поддержания в работоспособном состоянии требуется регулярно проводить дорогостоящие работы по проверке, калибровке и регулировке. Поэтому, как показывает практика, далеко не все аэродромы оснащаются наземным радиотехническим посадочным оборудованием, а уже установленное оборудование временно может быть в неработоспособном или неисправном состоянии.Terrestrial beacon equipment for forming a landing path is quite expensive. To maintain it in working condition, it is necessary to regularly carry out expensive work on verification, calibration and adjustment. Therefore, as practice shows, far from all aerodromes are equipped with ground-based radio-technical landing equipment, and already installed equipment may be temporarily inoperative or malfunctioning.

Сигналы, излучаемые КРМ и ГРМ, в силу своей радиотехнической природы подвержены искажениям и помехам, связанным с характером подстилающей поверхности, состоянием атмосферы, работой внешних электрических и радиотехнических устройств и т.п. Для парирования влияния таких помех на процесс захода на посадку в системах управления ЛА применяют соответствующие меры, как правило, осуществляют их фильтрацию. Однако наличие, в конкретный момент времени, значительных, нерасчетных помех в сигналах КРМ и ГРМ может привести к ухудшению характеристик всего контура управления ЛА.The signals emitted by the SRM and the SRM, due to their radio-technical nature, are subject to distortions and interference associated with the nature of the underlying surface, the state of the atmosphere, the operation of external electrical and radio devices, etc. To counter the effect of such interference on the approach process in aircraft control systems, appropriate measures are applied, as a rule, they are filtered. However, the presence, at a particular point in time, of significant, non-calculated interference in the SRM and timing signals can lead to a deterioration in the characteristics of the entire control loop of the aircraft.

Известным недостатком этого способа (стр.254 [7]) также является нестационарность динамических характеристик режима посадки при использовании угловых параметров отклонения центра масс ЛА от заданной траектории (εг, εк). На разных расстояниях до радиомаяка, при одинаковых линейных отклонениях от заданной траектории посадки, угловые отклонения имеют разные значения и, соответственно, при стационарных коэффициентах усиления, вносят различный вклад в результирующий управляющий сигнал. Это может привести к ухудшению характеристик всего контура управления, в контуре могут появиться колебания, которые будут увеличиваться по мере приближения к радиомаяку. Особенно это актуально для контура управления по глиссаде, т.к. ГРМ размещается у ближнего к ЛА торца ВГТП (см. фиг.1).A known disadvantage of this method (p. 254 [7]) is also the non-stationary dynamic characteristics of the landing mode when using the angular parameters of the deviation of the center of mass of the aircraft from a given trajectory (ε g , ε k ). At different distances to the beacon, with the same linear deviations from the given landing path, the angular deviations have different values and, accordingly, at stationary amplification factors, make a different contribution to the resulting control signal. This can lead to a deterioration in the characteristics of the entire control loop; fluctuations may appear in the loop, which will increase as you approach the beacon. This is especially true for the glide path control loop, because The timing is located at the VGTP end closest to the aircraft (see Fig. 1).

Указанные недостатки в значительной степени устранены в способе, представленном в работе "Инерциально-спутниковый режим посадки" [11].These disadvantages are largely eliminated in the method presented in the work "Inertial-satellite landing mode" [11].

Поэтому, с учетом цели предлагаемого изобретения, полагаем, что способ-прототип описан одновременно в книге [7] и работе [11].Therefore, taking into account the purpose of the invention, we believe that the prototype method is described simultaneously in the book [7] and work [11].

С учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков, способ-прототип включает измерение параметров движения ЛА с помощью автономных навигационно-пилотажных датчиков, например ИНС и СВС, коррекцию измеренных параметров движения ЛА по данным от СНС, формирование заданной траектории посадки, с заданным экипажем углом наклона и совпадающей по направлению с ВПП, относительно виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВРМ), размещенного под точкой стандартного положения КРМ на продолжении траектории посадки, определение пеленга и угла места ВРМ, определение углов отклонения по курсу и глиссаде от заданной траектории посадки, формирование сигналов управления угловым положением ЛА по крену и тангажу с учетом углов отклонения соответственно по курсу и глиссаде и изменение углового положения ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления.Taking into account only the essential features for the present invention, the prototype method includes measuring the parameters of the aircraft’s movement using autonomous navigation and flight sensors, for example, ANN and SHS, correcting the measured parameters of the aircraft’s movement according to the data from the SNA, forming a predetermined landing trajectory, with a given angle of inclination and coinciding in direction with the runway, relative to the virtual heading-glide path beacon (BPM) located below the standard position of the CRM on the continuation of the landing path, determination of bearing and elevation angles of BPM, determination of deviation angles along the course and glide path from the given landing path, generation of control signals for the angular position of the aircraft in roll and pitch, taking into account the deviation angles in the course and glide path and changing the angular position of the aircraft in accordance with the generated control signals.

Рисунки, иллюстрирующие процесс формирования заданной траектории посадки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в соответствии со способом-прототипом представлены соответственно на фиг.2 и фиг.3.Figures illustrating the process of forming a given landing trajectory in the horizontal and vertical planes, in accordance with the prototype method are presented in figure 2 and figure 3, respectively.

С помощью ИНС и СВС можно измерить курс, крен, тангаж, скорость относительно поверхности земли, координаты местоположения, высоту относительно уровня моря и высоту относительно уровня аэродрома.Using ANN and SHS, you can measure heading, roll, pitch, speed relative to the surface of the earth, location coordinates, height relative to sea level and height relative to the level of the airfield.

ИНС и СВС являются автономными системами и обеспечивают непрерывное измерение указанных параметров. Однако в их сигналах могут присутствовать достаточно существенные погрешности. Для повышения точности данные от ИНС и СВС корректируют по данным от СНС.ANN and SHS are autonomous systems and provide continuous measurement of these parameters. However, quite significant errors may be present in their signals. To increase accuracy, data from the ANN and SHS are corrected according to data from the SNS.

СНС являются неавтономными радиотехническими системами. С их помощью можно измерить скорость относительно поверхности земли и координаты местоположения ЛА с высокой точностью.SNAs are non-autonomous radio systems. With their help, you can measure the speed relative to the surface of the earth and the coordinates of the location of the aircraft with high accuracy.

Поэтому, как правило, на борту современных ЛА сигналы ИНС и СВС, в целях решения задач навигации, корректируют по данным от СНС с использованием одного из методов комплексной обработки информации, например метода оптимальной фильтрации случайных сигналов Калмана (ОФК). Метод ОФК подробно описан в книгах [6, 7, 8].Therefore, as a rule, onboard modern aircraft, the ANN and SHS signals, in order to solve navigation problems, are corrected according to data from the SNA using one of the methods of integrated information processing, for example, the optimal Kalman random signal filtering method (OFK). The OFC method is described in detail in the books [6, 7, 8].

В процессе реализации автоматического режима захода на посадку используют известные законы управления движением центра масс через контуры управления креном и тангажом ЛА. В книге [7] на стр.255-256 приведены примеры законов автоматического управления ЛА по крену и тангажу, в которых, наряду с другими сигналами, используются сигналы отклонения ЛА от заданной траектории по курсу εк и глиссаде εг.In the process of implementing the automatic approach mode, the well-known laws of controlling the motion of the center of mass through the aircraft roll and pitch control loops are used. The book [7] on pages 255-256 gives examples of the laws of automatic control of aircraft by roll and pitch, in which, along with other signals, the signals are used to deviate the aircraft from a given path along the course ε to and the glide path ε g .

Для реализации ручного режима захода на посадку на соответствующих индикационных приборах одновременно индицируют в виде вертикально и горизонтально ориентированных планок сигналы отклонения от заданной траектории по курсу εк и глиссаде εг.To implement the manual approach mode on the corresponding indicating instruments, simultaneously, in the form of vertically and horizontally oriented planks, deviation signals from a given trajectory are displayed along the course ε to and the glide path ε g .

Схема размещения ВРМ относительно ВПП в горизонтальной плоскости полностью соответствуют стандартной схеме размещения КРМ на аэродроме, а в вертикальной плоскости ВРМ размещается под КРМ на продолжении траектории посадки.The layout of the BPM relative to the runway in the horizontal plane is fully consistent with the standard layout of the KPM at the aerodrome, and in the vertical plane, the BPM is placed under the KPM on the continuation of the landing path.

В соответствии со стандартной схемой размещения радиотехнического оборудования, КРМ размещается на продолжении оси ВПП на некотором удалении от дальнего торца ВПП. Для разных аэродромов величина удаления ΔDКРМ варьируется, но, как правило, она равна 1000 м (см. фиг.1).In accordance with the standard layout of the radio equipment, the CRM is located on the extension of the runway axis at some distance from the far end of the runway. For different aerodromes, the distance ΔD of the ASM varies, but, as a rule, it is 1000 m (see Fig. 1).

В способе-прототипе процедура управления ЛА при заходе на посадку не зависит от наличия/исправности на конкретном аэродроме КРМ и ГРМ, наличия в сигналах КРМ и ГРМ случайных помех и обеспечена устойчивость процесса управления ЛА в вертикальной плоскости на малых расстояниях до точки посадки.In the prototype method, the aircraft control procedure during the approach does not depend on the presence / serviceability at a particular airport of the airfield and the timing, the presence of random interference in the signals of the airfield and the timing and stability of the aircraft control process in the vertical plane at small distances to the landing point.

Способ-прототип обеспечивает формирование заданной траектории посадки при наличии на борту ЛА соответствующей информации о аэродроме посадки, а именно о координатах дальнего и ближнего торцов ВПП и их высоте относительно уровня моря. Как правило, эта информация вводится в бортовое оборудование современных ЛА в процессе его предполетной подготовки и хранится в бортовой электронной базе данных. В современных бортовых системах может храниться очень много информации о множестве навигационных точек (НТ). В частности, в бортовой электронной базе данных хранится подробная информация об аэродромах. Вся совокупность информации о НТ составляет так называемую "программу полета", и аэродром, информация о котором хранится на борту ЛА, называется запрограммированным аэродромом.The prototype method provides the formation of a given landing path in the presence on board the aircraft of relevant information about the landing aerodrome, namely the coordinates of the far and near ends of the runway and their height relative to sea level. As a rule, this information is entered into the on-board equipment of modern aircraft during its pre-flight preparation and stored in the on-board electronic database. In modern airborne systems can store a lot of information about the set of navigation points (NT). In particular, detailed information about aerodromes is stored in the on-board electronic database. The entire set of information about NT makes up the so-called "flight program", and the aerodrome, information about which is stored on board the aircraft, is called the programmed aerodrome.

Способ-прототип обеспечивает безопасное формирование заданной траектории посадки при наличии на борту ЛА точной и надежной информации о положении ЛА относительно траектории посадки. Необходимая точность определения положения ЛА относительно траектории посадки в способе-прототипе обеспечивается путем комплексной обработки данных от автономных, но не точных ИНС, СВС и точных корректирующих СНС. Надежность информации обеспечивается резервированием основных навигационных датчиков.The prototype method provides the safe formation of a given landing trajectory in the presence of accurate and reliable information about the position of the aircraft relative to the landing trajectory on board the aircraft. The necessary accuracy in determining the position of the aircraft relative to the landing path in the prototype method is ensured by the integrated processing of data from autonomous, but not accurate ANNs, SHS and accurate corrective SNAs. Reliability of information is provided by redundancy of the main navigation sensors.

Однако СНС, даже резервированные, не могут обеспечить непрерывность измерений, и их работоспособность может быть нарушена помехами естественного и искусственного характера. Более того, как показывает анализ, существуют ситуации, когда точная информация от СНС будет полностью недоступна для использования на борту ЛА.However, the SNA, even redundant ones, cannot ensure the continuity of measurements, and their performance may be interrupted by natural and artificial disturbances. Moreover, as the analysis shows, there are situations when the exact information from the SNA will be completely unavailable for use on board the aircraft.

Целью предлагаемого изобретения является повышение безопасности полета ЛА и расширение функциональных возможностей по автоматическому формированию траектории посадки при отсутствии на борту ЛА корректирующих данных от СНС.The aim of the invention is to increase the flight safety of the aircraft and expand the functionality for the automatic formation of the trajectory of landing in the absence on board the aircraft corrective data from the SNA.

Данная цель достигается тем, что, относительно способа-прототипа, в предлагаемом способе при подлете к аэродрому, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, корректируют координаты местоположения ЛА по любому из запрограммированных визуально-контрастных ориентиров в районе аэродрома посадки, а затем, уже в процессе движения ЛА по траектории посадки, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, периодически уточняют отклонения ЛА от траектории посадки, корректируя координаты местоположения по ближнему торцу ВПП.This goal is achieved by the fact that, relative to the prototype method, in the proposed method, when approaching the airfield, using any of the on-board visual orientation systems, the coordinates of the aircraft’s location are adjusted according to any of the programmed visual-contrast landmarks in the area of the landing aerodrome, and then, already the process of moving the aircraft along the landing path, using any of the on-board visual orientation systems, periodically update the deviations of the aircraft from the landing path, adjusting the location coordinates along the near end at the runway.

Таким образом, с учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков, в способе управления траекторией посадки ЛА на запрограммированный аэродром, включающем измерение с помощью инерциальных и аэрометрических навигационных систем курса, крена, тангажа, угловой скорости, составляющих вектора путевой скорости, координат и высоты летательного аппарата (ЛА), формирование на борту ЛА траектории посадки относительно виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВРМ), который размещают с противоположной стороны взлетно-посадочной полосы (ВПП) на продолжении траектории посадки, формирование отклонений ЛА от траектории посадки, формирование сигналов управления угловым положением ЛА по крену и тангажу и изменение углового положения ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, предварительно, на этапе выхода в район аэродрома, визуально идентифицируют аэродром посадки, визуально идентифицируют любой из запрограммированных визуально-контрастных ориентиров в районе аэродрома посадки, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, измеряют дальность и углы визирования выбранного ориентира, которые используют для коррекции координат местоположения ЛА, а затем, уже в процессе движения ЛА по траектории посадки, визуально идентифицируют ближний торец ВПП и, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, периодически уточняют отклонения ЛА от траектории посадки путем измерения дальности и углов визирования ближнего торца ВПП, которые используют для коррекции координат местоположения ЛА.Thus, taking into account only the features essential for the present invention, in the method of controlling the aircraft landing path on a programmed aerodrome, including using inertial and aerometric measuring navigation systems, heading, roll, pitch, angular velocity, components of the ground speed vector, coordinates and altitude of the aircraft (LA), the formation on board the aircraft of the landing path relative to the virtual course-glide path beacon (BPM), which is placed on the opposite side of the take-off and landing of the landing strip (runway) during the continuation of the flight path, the formation of deviations of the aircraft from the flight path, the formation of control signals for the angular position of the aircraft in roll and pitch, and the change in the angular position of the aircraft in accordance with the generated control signals, previously, at the stage of exit to the aerodrome area, visually identify airfield landing, visually identify any of the programmed visual contrasting landmarks in the area of the airfield landing, using any of the airborne visual orientation systems, change they determine the range and the viewing angles of the selected landmark, which are used to correct the coordinates of the aircraft’s location, and then, already in the process of moving the aircraft along the landing path, the near end of the runway is visually identified and, using any of the on-board visual orientation systems, the deviations of the aircraft from the landing path are periodically updated by measuring the range and angles of sight of the near end of the runway, which are used to correct the coordinates of the location of the aircraft.

Рисунок, иллюстрирующий работу способа при предварительном уточнении местоположения ЛА представлен на фиг.4. На рисунке представлен вариант использования в качестве ориентира характерной геометрической фигуры, например пятиконечной звезды, в центре которой может быть помещен уголковый отражатель. В темное время суток или в пасмурную погоду в центре этой фигуры может быть расположен световой или инфракрасный излучатель с характерным, например мигающим, излучением.Figure illustrating the operation of the method with preliminary clarification of the location of the aircraft is presented in figure 4. The figure shows a variant of using a characteristic geometric figure, for example, a five-pointed star, in the center of which an angular reflector can be placed as a guide. At night or in cloudy weather, a light or infrared emitter with a characteristic, for example, blinking, radiation can be located in the center of this figure.

Рисунок, иллюстрирующий работу способа при уточнении отклонений ЛА от траектории посадки с использованием ближнего торца ВПП, представлен на фиг.5. Торцы ВПП, как правило, характерно обозначены стандартными геометрическими фигурами в виде белых полос, а в темное время суток или в пасмурную погоду обозначены с помощью аэродромного светотехнического оборудования.Figure illustrating the operation of the method when clarifying deviations of the aircraft from the landing path using the near end of the runway, is presented in figure 5. The ends of the runway, as a rule, are characteristically indicated by standard geometric figures in the form of white stripes, and in the dark or in cloudy weather they are indicated using aerodrome lighting equipment.

С помощью имеющихся на борту ЛА автономных датчиков навигационной информации, например ИНС и СВС, измеряют сигналы ускорения, угловые скорости, курс, крен, тангаж, скорость, координаты, высоту ЛА.Using autonomous navigation information sensors available on board the aircraft, for example, ANNs and SHS, acceleration signals, angular velocities, heading, roll, pitch, speed, coordinates, and aircraft altitude are measured.

В настоящее время на современных ЛА в качестве систем визуальной ориентировки широко используются оптические локационные станции, имеющие в своем составе лазерные дальномеры, коллиматорные авиационные индикаторы, нашлемные визиры, тепловизоры и др. С помощью этих устройств можно измерить дальность до любой точки на земной поверхности и углы визирования этой точки относительно строительных осей ЛА.Currently, on modern aircraft, optical location systems are widely used as visual orientation systems, including laser rangefinders, collimator aviation indicators, helmet-mounted sighting devices, thermal imagers, etc. Using these devices, you can measure the distance to any point on the earth's surface and angles sighting of this point relative to the aircraft construction axes.

Этапу посадки всегда предшествует так называемый этап "возврата" на аэродром посадки [7, 12]. Траектория ЛА при выполнении этапа "возврата" представлена на фиг.6. На этом этапе ЛА летит в точку А касания заданной окружности с радиусом, соответствующим скорости ЛА на начальном этапе посадки RЗ, вынесенной по оси ВПП на расстояние ДВТ от ее ближнего торца, и находящуюся на заданной высоте HЗ - так называемую "точку третьего разворота". После прохождения точки третьего разворота производится разворот ЛА в сторону ВПП, а затем выравнивание ЛА по линии ВПП с курсом, равным курсу ВПП. На этом этап возврата заканчивается и начинается этап посадки.The landing phase is always preceded by the so-called “return” phase to the landing aerodrome [7, 12]. The trajectory of the aircraft when performing the stage of "return" is presented in Fig.6. At this stage, the aircraft flies to the point A of tangency of a given circle with a radius corresponding to the speed of the aircraft at the initial stage of landing R З , taken along the runway axis at a distance D VT from its near end, and located at a given height H З - the so-called "third point U-Turn. " After passing the point of the third turn, the aircraft is turned towards the runway, and then the aircraft is aligned along the runway with a course equal to the runway course. At this point, the return phase ends and the landing phase begins.

Такая траектория возврата является традиционной для современных ЛА и предназначена, прежде всего, для вывода ЛА в зону линейных сигналов от наземных радиотехнических систем посадки. Для способа-прототипа и предлагаемого способа существенным является точность выхода ЛА в указанную зону, которая напрямую зависит от наличия на борту ЛА точной информации о координатах текущего местоположения ЛА.Such a return trajectory is traditional for modern aircraft and is intended, first of all, to bring the aircraft into the zone of linear signals from ground-based radio engineering landing systems. For the prototype method and the proposed method, the accuracy of the exit of the aircraft to the specified area, which directly depends on the availability of accurate information on the coordinates of the current location of the aircraft on board the aircraft, is essential.

Поэтому, при отсутствии на борту ЛА точной информации о координатах текущего местоположения ЛА, экипаж, еще на этапе возврата, при подлете к аэродрому посадки визуально ориентируется относительно самого аэродрома и относительно любого из запрограммированных визуально-контрастных ориентиров, находящихся в районе аэродрома, а затем с помощью любой из имеющихся на бору ЛА систем визуальной ориентации измеряет дальность Do и углы визирования этого ориентира ayo, azo. Эти параметры с учетом курса ψ, крена γ, тангажа υ пересчитываются в уточняющие поправки Δφ, Δλ к координатам ЛА φA, λA от автономных систем:Therefore, in the absence of accurate information on the coordinates of the current location of the aircraft on board the aircraft, the crew, at the stage of return, when approaching the landing aerodrome visually orientates relative to the aerodrome itself and relative to any of the programmed visual contrast landmarks located in the vicinity of the aerodrome, and then with using any of the visual orientation systems available on the aircraft’s bore, it measures the range D o and the viewing angles of this landmark a yo , a zo . These parameters, taking into account the course ψ, roll γ, pitch υ, are recalculated into the refinement corrections Δφ, Δλ to the coordinates of the aircraft φ A , λ A from autonomous systems:

Δφ=φA+Do·cosazo·cos(ψ+ayo)/R-φOP;Δφ = φ A + D o cosa zo cos (ψ + a yo ) / R-φ OP ;

Δλ=λA+Do·cosazo·sin(ψ+ayo)/R·cosφЛАOP,Δλ = λ A + D o cosa zo sin (ψ + a yo ) / R cos cos LAOP ,

где R - радиус Земли, который для данной задачи, с достаточным уровнем точности, может быть принят равным 6371 км, φOP, λOP - координаты ориентира.where R is the radius of the Earth, which for this task, with a sufficient level of accuracy, can be taken equal to 6371 km, φ OP , λ OP are the coordinates of the landmark.

Данные формулы являются иллюстративными и приведены в предположении малой дальности от ЛА до ориентира (до 25 км, что соответствует предельной дальности большинства авиационных лазерных дальномеров) и нахождения ЛА в прямолинейном горизонтальном полете (γ=υ=0).These formulas are illustrative and are given under the assumption of a short range from the aircraft to the landmark (up to 25 km, which corresponds to the limiting range of most aircraft laser rangefinders) and the presence of the aircraft in a straight horizontal flight (γ = υ = 0).

При этом в процессе следования по траектории посадки, экипаж, по мере возможности уточняет положение ДА относительно траектории посадки. Для этого экипаж визуально ориентируется относительно ближнего торца ВПП и с помощью любой из имеющихся на бору ЛА систем визуальной ориентации измеряет дальность и углы визирования ближнего торца ВПП DT1, φyT1, φzT1. Эти параметры используются для уточнения поправок Δφ, Δλ к координатам ЛА φA, λA от автономных систем.Moreover, in the process of following the landing path, the crew, as far as possible, clarifies the position of the YES relative to the landing path. For this, the crew is visually oriented relative to the near end of the runway and, using any of the visual orientation systems available on the aircraft’s boron, measures the distance and viewing angles of the near end of the runway D T1 , φ yT1 , φ zT1 . These parameters are used to clarify the corrections Δφ, Δλ to the coordinates of the aircraft φ A , λ A from autonomous systems.

В дальнейшем, в процессе выхода в точку третьего разворота, выхода на траекторию посадки и полета непосредственно по траектории посадки уточненные координаты ЛА φЛА, λЛА определяются по формулам:Subsequently, in the process of reaching the third turning point, entering the landing and flight paths directly along the landing paths, the specified coordinates of the aircraft φ LA , λ LA are determined by the formulas:

φЛАА-Δφ;φ LA = φ A -Δφ;

λЛАA-Δλ.λ LA = λ A -Δλ.

При переходе в режим посадки, на борту ЛА, с использованием уточненных значений координат и высоты ЛА φЛА, λЛА, НЛА, курса, длины, координат и высоты ближнего торца ВПП ЛА ψВПП, ΔDВПП, φТ1, λТ1, HT1, угла наклона траектории посадки α0, формируют все параметры, характеризующие текущее положение ВРМ, текущую заданную траекторию посадки и положение ЛА относительно этой траектории.Upon transition to the landing mode, on board the aircraft, using the specified values of the coordinates and the height of the aircraft φ ЛА , λ ЛА , Н ЛА , course, length, coordinates and height of the near end of the runway ЛА ψ Runway , ΔD Runway , φ T1 , λ T1 , H T1 , the angle of inclination of the landing path α 0 , form all the parameters characterizing the current position of the BPM, the current given landing path and the position of the aircraft relative to this path.

Горизонтальная дальность до ближнего торца ВПП:Horizontal distance to the near end of the runway:

D Б Т В П П = Δ ϕ 1 2 + Δ λ 1 2

Figure 00000001
, D B T AT P P = Δ ϕ one 2 + Δ λ one 2
Figure 00000001
,

где Δφ1=(φT1ЛА)·R, Δλ1=(λT1ЛА)·R·cosφT1.where Δφ 1 = (φ T1LA ) · R, Δλ 1 = (λ T1LA ) · R · cosφ T1 .

Пеленг и горизонтальная дальность до ВРМ:Bearing and horizontal range to BPM:

P В Р М = a r c t g Δ λ 2 Δ ϕ 2

Figure 00000002
, P AT R M = a r c t g Δ λ 2 Δ ϕ 2
Figure 00000002
,

D В Р М = Δ ϕ 2 2 + Δ λ 2 2

Figure 00000003
, D AT R M = Δ ϕ 2 2 + Δ λ 2 2
Figure 00000003
,

где Δφ2=(φT2ЛА)·R+ΔDКРМ·cosψВПП, Δλ2=(λТ2ЛА)·R·cosφT2+ΔDКРМ·cosψВПП. 2 wherein Δφ = (φ T2LA) · R + ΔD ASO · cosψ runway, Δλ 2 = (λ -λ LA T2) · R · cosφ T2 + ΔD ASO · cosψ runway.

Угол места ВРМ:BPM elevation angle:

α В Р М = a r c t g H Л А H В Р М D В Р М

Figure 00000004
, α AT R M = a r c t g H L BUT - H AT R M D AT R M
Figure 00000004
,

где HВРМ=HT2-(ΔDВПП~δDТП)·tgα0 - высота ВРМ относительно уровня моря, δDТП - удаление расчетной точки посадки от ближнего торца ВПП, равное, например, 100 м.where H BPM = H T2 - (ΔD runway ~ δD TP ) · tgα 0 - height of BPM relative to sea level, δD TP - distance of the estimated landing point from the near end of the runway, equal, for example, 100 m.

Угловые отклонения ЛА аппарата от заданной траектории посадки:Angular deviations of the aircraft from a given landing path:

εКВВРМВПП,ε KV = R BPMrunway ,

εГВВРМ0.ε HB = α BPM0 .

Сигналы отклонений от заданной траектории посадки по курсу εКВ и глиссаде εГВ подаются в систему автоматического управления ЛА для обеспечения посадки в автоматическом режиме и на соответствующие индикационные приборы для обеспечения посадки в ручном режиме.Signals of deviations from the given landing path along the course ε HF and the glide path ε GW are fed to the automatic control system of the aircraft to ensure landing in automatic mode and to appropriate indicating devices to ensure landing in manual mode.

Таким образом, на примерах реализации показано достижение технических результатов.Thus, the implementation examples show the achievement of technical results.

Предлагаемый способ может быть реализован в бортовой цифровой вычислительной системе бортового оборудования ЛА. Реализация предлагаемого способа не подразумевает изменение или дополнение аппаратуры, устанавливаемой на борту ЛА, и предполагает использование только известных сигналов и исполнительных механизмов бортового оборудования ЛА.The proposed method can be implemented in the on-board digital computer system of the on-board equipment of the aircraft. The implementation of the proposed method does not imply a change or addition of equipment installed on board the aircraft, and involves the use of only known signals and actuators of the aircraft's onboard equipment.

Claims (1)

Способ управления траекторией посадки летательного аппарата на запрограммированный аэродром, включающий измерение с помощью инерциальных и аэрометрических навигационных систем курса, крена, тангажа, угловой скорости, составляющих вектора путевой скорости, координат и высоты летательного аппарата (ЛА), формирование на борту ЛА траектории посадки относительно виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВРМ), который размещают с противоположной стороны взлетно-посадочной полосы (ВПП) на продолжении траектории посадки, формирование отклонений ЛА от траектории посадки, формирование сигналов управления угловым положением ЛА по крену и тангажу и изменение углового положения ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, отличающийся тем, что предварительно, на этапе выхода в район аэродрома, визуально идентифицируют аэродром посадки, визуально идентифицируют любой из запрограммированных визуально-контрастных ориентиров в районе аэродрома посадки, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, измеряют дальность и углы визирования выбранного ориентира, которые используют для коррекции координат местоположения ЛА, а затем, уже в процессе движения ЛА по траектории посадки, визуально идентифицируют ближний торец ВПП и, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, периодически уточняют отклонения ЛА от траектории посадки путем измерения дальности и углов визирования ближнего торца ВПП, которые используют для коррекции координат местоположения ЛА. A method for controlling the aircraft landing path on a programmed aerodrome, including measuring with the help of inertial and aerometric navigation systems the heading, roll, pitch, angular velocity, components of the ground speed, coordinates and altitude of the aircraft (LA), formation of the flight path relative to the virtual one on board the aircraft heading glide path beacon (BPM), which is placed on the opposite side of the runway (runway) to continue the landing path, the formation of off the aircraft’s onset from the landing path, the formation of control signals for the aircraft’s angular position in roll and pitch, and the change in the angular position of the aircraft in accordance with the generated control signals, characterized in that, at the stage of entering the aerodrome area, the landing aerodrome is visually identified, any of programmed visual contrasting landmarks in the area of the landing aerodrome, using any of the on-board visual orientation systems, measure the range and viewing angles of the selected the reference point, which is used to correct the coordinates of the location of the aircraft, and then, already during the movement of the aircraft along the landing path, visually identify the near end of the runway and, using any of the on-board visual orientation systems, periodically update the deviations of the aircraft from the landing path by measuring range and viewing angles the near end of the runway, which is used to correct the coordinates of the location of the aircraft.
RU2013152825/08A 2013-11-27 2013-11-27 Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield RU2549145C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152825/08A RU2549145C1 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152825/08A RU2549145C1 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2549145C1 true RU2549145C1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013152825/08A RU2549145C1 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2549145C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628043C1 (en) * 2016-06-07 2017-08-14 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of bringing the aircraft in the landing start point
RU2749167C1 (en) * 2020-07-02 2021-06-07 Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions
RU2776856C2 (en) * 2020-07-16 2022-07-28 Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" Methods for determining the values of orientation angles during the movement of the aircraft and correcting the values of orientation angles
CN117452974A (en) * 2023-12-22 2024-01-26 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Method and device for optimizing short-distance landing of conveyor airport

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU5976U1 (en) * 1997-02-12 1998-02-16 Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" AIRCRAFT SIGHTING AND NAVIGATION COMPLEX
RU2303796C1 (en) * 2006-01-26 2007-07-27 Владимир Тарасович Артемов Method for independent forming of landing information for flight vehicle and on-board radar for its realization (modifications)
RU2348981C1 (en) * 2007-07-03 2009-03-10 Владимир Тарасович Артемов Method of independent formation of landing information for flying machine and system for its realisation (versions)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU5976U1 (en) * 1997-02-12 1998-02-16 Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" AIRCRAFT SIGHTING AND NAVIGATION COMPLEX
RU2303796C1 (en) * 2006-01-26 2007-07-27 Владимир Тарасович Артемов Method for independent forming of landing information for flight vehicle and on-board radar for its realization (modifications)
RU2348981C1 (en) * 2007-07-03 2009-03-10 Владимир Тарасович Артемов Method of independent formation of landing information for flying machine and system for its realisation (versions)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628043C1 (en) * 2016-06-07 2017-08-14 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of bringing the aircraft in the landing start point
RU2749167C1 (en) * 2020-07-02 2021-06-07 Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions
RU2776856C2 (en) * 2020-07-16 2022-07-28 Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" Methods for determining the values of orientation angles during the movement of the aircraft and correcting the values of orientation angles
CN117452974A (en) * 2023-12-22 2024-01-26 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Method and device for optimizing short-distance landing of conveyor airport
CN117452974B (en) * 2023-12-22 2024-04-09 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Method and device for optimizing short-distance landing of conveyor airport

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4385354A (en) Automatically landing an aircraft
US9233761B2 (en) Display apparatus, control support system, and display method
RU2496131C1 (en) Method of aircraft control in landing approach
US9245452B2 (en) Methods and systems to accurately display lateral deviation symbology in offset approaches to runways
EP2560152B1 (en) Aircraft vision system including a runway position indicator
US4249158A (en) Aircraft take-off and landing system and method for using same
ES2817699T3 (en) Automatic aircraft landing assistance procedure
JP5414540B2 (en) Optical system for determining and displaying aircraft position and status during aircraft landing and takeoff
KR102483714B1 (en) Image sensor-based autonomous landing
US10643481B2 (en) Method and a device for avoiding an object by detecting its approach to an aircraft
WO2013132517A2 (en) Autonomous precision navigation
ES2945109T3 (en) Electronic device for surveillance of at least one radionavigation signal in the approach phase to a landing strip, surveillance procedure and associated software
EP3214461A1 (en) Aircraft landing systems and methods
RU2549145C1 (en) Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield
RU2549506C2 (en) Method of aircraft path control in landing approach
RU2546550C1 (en) Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield
US2502721A (en) Instrument landing indicator
USH628H (en) Universal automatic landing system for remote piloted vehicles
RU2520872C2 (en) Complex system for controlling aircraft trajectory during approach landing
RU2585204C1 (en) Method of controlling aircraft when approaching navigation point from given direction
RU2501031C2 (en) Method for flight inspection of ground-based radio flight support equipment and apparatus for realising said method
US11074820B2 (en) Low/No visibility takeoff system
RU2478523C2 (en) Method of aircraft control in landing approach
RU2654455C1 (en) Method of the aircraft coordinate identification when landing on the aircraft carrier and the device for its implementation
EP3702871A1 (en) Design and processing of multispectral sensors for autonomous flight