RU2549506C2 - Method of aircraft path control in landing approach - Google Patents
Method of aircraft path control in landing approach Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549506C2 RU2549506C2 RU2013107108/08A RU2013107108A RU2549506C2 RU 2549506 C2 RU2549506 C2 RU 2549506C2 RU 2013107108/08 A RU2013107108/08 A RU 2013107108/08A RU 2013107108 A RU2013107108 A RU 2013107108A RU 2549506 C2 RU2549506 C2 RU 2549506C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- runway
- landing
- path
- inclination
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ предназначен для применения в области авиационного приборостроения, в частности в пилотажно-навигационном оборудовании летательных аппаратов (ЛА).The proposed method is intended for use in the field of aeronautical instrumentation, in particular in flight control and 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 Всероссийское 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.
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.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.
Подробное описание процессов и процедур формирования заданной траектории захода на посадку с помощью КРМ и ГРМ приведено в книгах [1, 2, 4, 7, 9].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].
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).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.
Теоретические и практические аспекты функционирования ИНС, СВС и СНС отражены в работах [3, 5, 7].Theoretical and practical aspects of the functioning of the ANN, SHS and SNA are reflected in [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.To improve the accuracy and reliability of determining navigation data, including at the landing stage, methods of complex processing of data from systems with different physical principles, in particular from ANN, SHS and SNA, are currently widely used.
Различные аспекты применения некоторых методов комплексной обработки навигационных данных отражены в книгах [5, 6, 7, 8].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 материалов заявки.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 timing, is shown on page 52 of the book [7] (Fig. 2.6), a copy of which is presented in figure 1 of the application materials.
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, связанных 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 ВПП (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 end of the runway 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].
Рисунок, иллюстрирующий процесс формирования заданной траектории посадки в горизонтальной плоскости, представлен на фиг.2.Figure illustrating the process of forming a given landing path in the horizontal plane, is presented in figure 2.
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 курса ВПП, дальности до ближнего торца ВПП, высоты ЛА относительно ВПП, формирование заданной траектории посадки, с заданным экипажем углом наклона и совпадающей по направлению с ВПП, относительно виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВКГРМ), размещенного под точкой стандартного положения КРМ, определение пеленга и угла места ВКГРМ, 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 movement of the aircraft using autonomous navigation and flight sensors, for example, ANN and SHS, correcting the measured parameters of the movement of the aircraft according to the data from the SNA, forming the runway course, the distance to the near end of the runway, aircraft altitude relative to the runway, the formation of a given landing path, with a given angle of inclination of the crew and coinciding in direction with the runway, relative to the virtual heading-glide path beacon (VCGRM) located at one point of the standard position of the CRM, determination of the bearing and elevation angle of the VCGRM, determination of the deviation angles along the course and glide path from the given landing path, the formation 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 the change in the angular position of the aircraft compliance with the generated control signals.
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 adjusted according to data from the SNA.
СНС являются неавтономными радиотехническими системами. С их помощью можно измерить скорость относительно поверхности земли и координаты местоположения ЛА с высокой точностью. Однако СНС не могут обеспечить непрерывность указанных измерений и их сигналы подвержены помехам естественного и искусственного характера.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. However, the SNA cannot ensure the continuity of these measurements and their signals are subject to interference of a natural and artificial nature.
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). Данный метод позволяет при наличии достоверных сигналов от СНС осуществлять оценивание и прогноз изменения погрешностей корректируемых систем. 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). This method allows, in the presence of reliable signals from the SNA, to evaluate and forecast the change in the errors of the corrected systems. 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, signals of deviation of the aircraft from a given path along the course ε to and the glide path ε g are used .
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 ВКГРМ относительно ВПП в горизонтальной плоскости полностью соответствуют стандартной схеме размещения КРМ на аэродроме, а в вертикальной плоскости ВКГРМ размещается под КРМ на продолжении траектории посадки.The layout of the VKGRM 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 VKGM is placed under the KPM on the continuation of the landing trajectory.
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 equal to 1000 m (see figure 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, обеспечена устойчивость процесса управления ЛА в вертикальной плоскости на малых расстояниях до точки посадки, а экипажу обеспечена возможность по управлению наклоном траектории посадки.In the prototype method, the control procedure for the aircraft 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, the stability of the aircraft control process in the vertical plane at small distances to the landing point, and the crew the ability to control the slope of the landing trajectory is provided.
Как известно, для обеспечения комфортной и безопасной посадки, на конечном участке траектории посадки ЛА должен лететь с минимально возможной вертикальной скоростью. Для этого, на большинстве типов пилотируемых ЛА, непосредственно перед приземлением, пилот вручную осуществляет операцию выравнивания ЛА, т.е. в момент касания ВПП текущая траектория движения ЛА имеет минимально возможный наклон.As you know, to ensure a comfortable and safe landing, in the final section of the landing trajectory, the aircraft should fly at the lowest possible vertical speed. To do this, on most types of manned aircraft, immediately before landing, the pilot manually performs the aircraft leveling operation, i.e. at the moment of touching the runway, the current trajectory of the aircraft has the smallest possible slope.
Известные способы, в том числе и способ-прототип, обеспечивают движение ЛА по заданной траектории посадки с фиксированным углом наклона. Например, современные посадочные радиотехнические системы формируют заданную траекторию посадки с фиксированным углом наклона в диапазоне 2.5°÷4.0°. Конкретная величина угла наклона заданной траектории посадки определяется настройкой наземного радиотехнического оборудования.Known methods, including the prototype method, ensure the movement of the aircraft along a given landing path with a fixed angle of inclination. For example, modern landing radio engineering systems form a predetermined landing path with a fixed angle of inclination in the range 2.5 ° ÷ 4.0 °. The specific value of the angle of inclination of a given landing path is determined by the tuning of ground-based radio equipment.
В способе-прототипе угол наклона заданной траектории посадки определяет экипаж ЛА, но загруженность экипажа на конечном участке траектории посадки столь велика, что не позволяет ему отвлекаться на операцию изменения угла наклона заданной траектории посадки и все операции по выравниванию ЛА экипаж осуществляет вручную. Поэтому, если предположить, что, вплоть до касания, управление самолетом будет осуществляться в соответствии со сформированными сигналами управления, непосредственная посадка ЛА может быть очень "жесткой".In the prototype method, the angle of inclination of a given landing path is determined by the crew of the aircraft, but the workload of the crew in the final section of the landing path is so great that it does not allow one to be distracted by the operation of changing the angle of the given landing path, and the crew performs all operations to align the aircraft manually. Therefore, if we assume that, up to the touch, the aircraft will be controlled in accordance with the generated control signals, the direct landing of the aircraft can be very "rigid".
Целью предлагаемого изобретения является повышение безопасности совершения посадки ЛА и расширение функциональных возможностей по автоматическому управлению наклоном заданной траектории на конечном участке траектории посадки.The aim of the invention is to increase the safety of landing aircraft and expand the functionality to automatically control the slope of a given trajectory in the final section of the landing trajectory.
Данные цели достигаются тем, что, относительно способа-прототипа, в предлагаемом способе изменяют наклон заданной траектории посадки путем перемещения ВКГРМ по вертикали от начального положения, определенного параметрами ВПП и заданными начальными параметрами траектории посадки до положения, при котором угол наклона заданной траектории посадки соответствует полету ЛА с вертикальной скоростью, обеспечивающей комфортное и безопасное соприкосновение ЛА с ВПП.These goals are achieved by the fact that, in relation to the prototype method, in the proposed method, the slope of a given landing path is changed by moving the VKGRM vertically from the initial position defined by the runway parameters and the given initial landing path parameters to the position at which the inclination angle of the given landing path corresponds to flight Aircraft with a vertical speed, providing comfortable and safe contact of the aircraft with the runway.
Таким образом, с учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков, в способе управления ЛА при заходе на посадку, в соответствии с которым задают начальную высоту и начальный угол наклона заданной траектории посадки, измеряют с помощью автономных датчиков навигационно-пилотажной информации, например ИНС, СВС и др., параметры движения ЛА, используя любой из известных методов комплексной обработки информации, по данным от точного датчика навигационной информации, например СНС, корректируют погрешности измеренных параметров движения, формируют, на основе откорректированных координат и высоты ЛА и параметров взлетно-посадочной полосы (ВПП), дальность до ближнего торца ВПП и высоту ЛА относительно ВПП, формируют совпадающую по направлению с ВПП заданную траекторию посадки относительно виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВКГРМ), который, в соответствии со стандартной схемой расположения на аэродроме посадочного радиотехнического оборудования, размещают под точкой стандартного положения курсового радиомаяка на продолжении заданной траектории посадки, определяют пеленг и угол места ВКГРМ, формируют сигналы управления угловым положением ЛА по крену и тангажу соответственно с учетом рассогласования пеленга ВКГРМ и курса ВПП и рассогласования угла места ВКГРМ и угла наклона заданной траектории посадки и изменяют угловое положение ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, дополнительно задают допустимую вертикальную скорость при соприкосновении ЛА с ВПП, используя известную горизонтальную посадочную скорость конкретного типа ЛА, определяют допустимый угол наклона траектории посадки, определяют текущий угол наклона заданной траектории посадки, которую формируют относительно ВКГРМ, перемещаемого в пространстве по вертикали от начального положения по направлению к ВПП таким образом, что расстояние от ВКГРМ по вертикали до ВПП прямо пропорционально текущей горизонтальной дальности от ЛА до ближнего торца ВПП, контролируют текущий угол наклона заданной траектории посадки, причем при достижении им значения соответствующего снижению ЛА с допустимой вертикальной скоростью, положение ВКГРМ по вертикали относительно ВПП фиксируют.Thus, taking into account only the features essential for the present invention, in the approach control aircraft, according to which the initial altitude and the initial inclination angle of the predetermined landing path are set, they are measured using autonomous navigation and flight information sensors, for example, ANN, SHS et al., aircraft motion parameters using any of the known methods of complex information processing, according to data from an accurate navigation information sensor, such as SNA, correct the errors of the measured param movement paths, form, based on the adjusted coordinates and aircraft altitude and runway parameters (runway), the distance to the near end of the runway and the aircraft altitude relative to the runway, form a predetermined landing path in the direction of the runway relative to the virtual heading glide path beacon (VKGRM ), which, in accordance with the standard layout of the landing radio equipment at the aerodrome, is placed under the standard position point of the directional radio beacon on the continuation of the given trajectory cages, determine the bearing and elevation angle of the VCGRM, generate control signals for the angular position of the aircraft along the roll and pitch, respectively, taking into account the mismatch of the bearing of the VKGRM and the runway course and the mismatch of the elevation angle of the VCGRM and the angle of inclination of the given landing path and change the angular position of the aircraft in accordance with the generated control signals , additionally set the permissible vertical speed when the aircraft is in contact with the runway, using the known horizontal landing speed of a particular type of aircraft, determine the allowable angle at the bosom of the landing trajectory, determine the current angle of inclination of the given landing trajectory, which is formed relative to the VCGRM moving vertically in space from the initial position towards the runway in such a way that the distance from the VCGRM vertically to the runway is directly proportional to the current horizontal distance from the aircraft to the near end Runways, control the current angle of inclination of a given landing path, and when it reaches a value corresponding to a decrease in aircraft with an acceptable vertical speed, the position of rtikali fixed relative to the runway.
Рисунок, иллюстрирующий работу способа в вертикальной плоскости, представлен на фиг.3.Figure illustrating the operation of the method in a vertical plane, is presented in figure 3.
В процессе подготовки ЛА к полету или непосредственно в полете экипаж, с помощью имеющегося на бору ЛА задатчика, формирует начальный угол наклона заданной траектории посадки α0 и начальную высоту заданной траектории посадки H0. По умолчанию, на выходе задатчика формируются стандартные значения угла и высоты, например α0=4°, а H0=600 м. Эти параметры также могут храниться в бортовых устройствах памяти, как характеристики конкретного аэродрома.In the process of preparing the aircraft for flight or directly in flight, the crew, using the setpoint available on the aircraft bore, forms the initial angle of inclination of the given landing path α 0 and the initial height of the given landing path H 0 . By default, at the output of the setter, standard values of the angle and height are formed, for example, α 0 = 4 °, and H 0 = 600 m. These parameters can also be stored in on-board memory devices, as characteristics of a specific aerodrome.
С помощью имеющихся на бору ЛА автономных датчиков навигационной информации, например ИНС и СВС, измеряют сигналы ускорения, угловые скорости, курс, крен, тангаж, скорость, координаты, высоту ЛА. В качестве датчиков высокоточной навигационной информации в настоящее время наибольшее применение нашли СНС, которые с высокой точностью измеряют скорость, координаты и высоту ЛА.Using the autonomous sensors of navigation information available on the aircraft’s edge, for example, ANNs and SHS, acceleration signals, angular velocities, heading, roll, pitch, speed, coordinates, and aircraft altitude are measured. As sensors of high-precision navigation information, the most widely used are the SNA, which measure the speed, coordinates and aircraft altitude with high accuracy.
Оценка погрешностей автономных датчиков навигационной информации по данным от СНС может быть осуществлена с использованием одного из современных методов комплексной обработки информации, например оптимального фильтра Калмана (ОФК). Метод ОФК, при наличии достоверных сигналов от СНС, позволяет производить оценивание погрешностей автономных датчиков, а при пропадании сигналов от СНС осуществлять прогноз изменения их погрешностей.The error estimation of autonomous navigation information sensors according to data from the SNA can be carried out using one of the modern methods of integrated information processing, for example, the optimal Kalman filter (OFK). The OFC method, in the presence of reliable signals from the SNA, makes it possible to estimate the errors of the autonomous sensors, and if the signals from the SNA disappear, make a forecast of the change in their errors.
При переходе в режим посадки, на борту ЛА, с использованием точных значений координат и высоты ЛА φЛА, λЛА, HЛА, хранящихся в бортовых устройствах памяти, курса, длины, координат и высот торцов ВПП, посадочной скорость ЛА ψВПП, ΔDВПП, φT1, λT1, HT1, φT2, λT2, HT2, VП и заданных экипажем допустимой вертикальной скорости при соприкосновении ЛА с ВПП VY∂, начальной высоты H0 и начального угла наклона траектории посадки α0, формируют все параметры, характеризующие текущее положение ВКГРМ, текущую заданную траекторию посадки и положение ЛА относительно этой траектории.Upon transition to the landing mode, on board the aircraft, using the exact values of the coordinates and the height of the aircraft φ LA , λ LA , H LA stored in the on-board memory devices, heading, length, coordinates and heights of the runway ends, aircraft landing speed ψ runway , ΔD Runway , φ T1 , λ T1 , H T1 , φ T2 , λ T2 , H T2 , V П and the crew’s permissible vertical speed when the aircraft comes into contact with the runway V Y∂ , initial height H 0 and initial angle of inclination of the landing path α 0 , form all the parameters characterizing the current position of the VKGRM, the current predetermined landing path and the position of the aircraft relative tion of this trajectory.
Горизонтальная дальность до ближнего торца ВПП:Horizontal distance to the near end of the runway:
где Δφ1=(φT1-φЛА)·R, Δλ1=(λT1-λЛА)·R·cosφT1, R - радиус Земли, который для данной задачи, с достаточным уровнем точности, может быть принят равным 6371 км.where Δφ 1 = (φ T1 -φ LA ) · R, Δλ 1 = (λ T1 -λ LA ) · R · cosφ T1 , R is the radius of the Earth, which for this task, with a sufficient level of accuracy, can be taken equal to 6371 km
Пеленг и горизонтальная дальность до ВКГРМ:Bearing and horizontal range to VKGRM:
где Δφ2=(φT2-φЛА)·R, Δλ2=(λT2-λЛА)·R·cosφT2.where Δφ 2 = (φ T2 -φ LA ) · R, Δλ 2 = (λ T2 -λ LA ) · R · cosφ T2 .
Угол места ВКГРМ:Elevation angle
где HВКГРМ=HT2-ΔHВКГРМ - высота ВКГРМ относительно уровня моря,where H VCGRM = H T2 -ΔH VCGRM - height of the VCGRM relative to sea level,
ΔHВКГРМ=DБТВПП·ΔDВПП·tg2α0/H0 - текущее значение расстояния по вертикали от ВПП до ВКГРМ.ΔH VKGRM = D BTVPP · ΔD runway · tg 2 α 0 / H 0 - the current value of the vertical distance from the runway to VKGRM.
При этом, если ΔHВКГРМ<ΔDВПП·VY∂/VП то ΔHВКГРМ=ΔDВПП·VY∂/VП=const.Moreover, if ΔH VKGRM <ΔD runway · V Y∂ / V P then ΔH VKGRM = ΔD runway · V Y∂ / V P = const.
Текущий угол наклона заданной траектории посадки:The current angle of the given landing path:
Угловые отклонения ЛА аппарата от заданной траектории посадки:Angular deviations of the aircraft from a given landing path:
εКВ=PВКГРМ-ψВПП, ε KV = P VKGRM -ψ runway,
εГВ=αВКГРМ-α.ε = α HS VKGRM -α.
Рисунок, иллюстрирующий результирующую траекторию движения ЛА в вертикальной плоскости, полученный методом математического моделирования предлагаемого способа, представлен на фиг.4. Данная траектория получена при следующих начальных условиях: начальная высота траектории посадки H0=600 м, начальный угол наклона траектории посадки α0=4°, допустимая вертикальная скорость ЛА в момент касания ВПП VY∂=1.3 м/с, посадочная скорость ЛА VП=270 км/ч.Figure illustrating the resulting trajectory of the aircraft in the vertical plane, obtained by mathematical modeling of the proposed method, is presented in figure 4. This trajectory was obtained under the following initial conditions: the initial landing path height H 0 = 600 m, the initial inclination angle of the landing path α 0 = 4 °, the permissible vertical speed of the aircraft at the moment the runway touches V Y∂ = 1.3 m / s, the aircraft landing speed V P = 270 km / h.
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.
Для обеспечения идентичности интерфейса для систем автоматического управления и систем индикации на уже разработанных и эксплуатируемых ЛА сигналы угловых отклонений от заданной траектории посадки по курсу εКВ и глиссаде εГВ, при необходимости, преобразуют к формату сигналов εК и εГ, поступающих от бортовой аппаратуры ЛА, взаимодействующей с реальными КРМ и ГРМ (см. рис.7.8б и 7.9а на стр.159, 160 справочника [1]).To ensure the identity of the interface for automatic control systems and display systems on already developed and operated aircraft, the signals of angular deviations from a given landing path along the course ε KV and the glide path ε GV , if necessary, are converted to the format of signals ε K and ε G coming from the on-board equipment An aircraft interacting with real CRM and timing (see Fig. 7.8b and 7.9a on pages 159, 160 of the manual [1]).
Таким образом, на примерах реализации показано достижение технических результатов.Thus, the implementation examples show the achievement of technical results.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013107108/08A RU2549506C2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Method of aircraft path control in landing approach |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013107108/08A RU2549506C2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Method of aircraft path control in landing approach |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013107108A RU2013107108A (en) | 2014-08-27 |
RU2549506C2 true RU2549506C2 (en) | 2015-04-27 |
Family
ID=51455940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013107108/08A RU2549506C2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Method of aircraft path control in landing approach |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2549506C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708785C1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-12-11 | 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 for automatic control of longitudinal movement of aircraft on landing |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114365058A (en) * | 2019-09-17 | 2022-04-15 | 索尼集团公司 | Flight vehicle, control method, and program |
CN115202383A (en) * | 2022-08-01 | 2022-10-18 | 北京航空航天大学 | Multi-dimensional track expression and generation method for unmanned aerial vehicle |
CN115494852A (en) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 国网北京市电力公司 | Unmanned aerial vehicle auxiliary landing method and device, storage medium and processor |
CN117452973B (en) * | 2023-12-22 | 2024-03-19 | 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 flight path of front airport of conveyor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2097286C1 (en) * | 1994-10-11 | 1997-11-27 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Device and method for control of space vehicle landing |
RU2384874C2 (en) * | 2004-07-16 | 2010-03-20 | Эрбюс Франс | Method of improving aircraft manoeuvring characteristics during final stage of runway approach before landing and subsequent flareout (versions) |
RU2397109C2 (en) * | 2008-08-26 | 2010-08-20 | Андрей Леонидович Шпади | Method of gliding and glide vehicle |
-
2013
- 2013-02-18 RU RU2013107108/08A patent/RU2549506C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2097286C1 (en) * | 1994-10-11 | 1997-11-27 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Device and method for control of space vehicle landing |
RU2384874C2 (en) * | 2004-07-16 | 2010-03-20 | Эрбюс Франс | Method of improving aircraft manoeuvring characteristics during final stage of runway approach before landing and subsequent flareout (versions) |
RU2397109C2 (en) * | 2008-08-26 | 2010-08-20 | Андрей Леонидович Шпади | Method of gliding and glide vehicle |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708785C1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-12-11 | 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 for automatic control of longitudinal movement of aircraft on landing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013107108A (en) | 2014-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2496131C1 (en) | Method of aircraft control in landing approach | |
JP4328660B2 (en) | Aircraft automatic take-off device, automatic landing device, automatic take-off and landing device, aircraft automatic take-off method, automatic landing method, and automatic take-off and landing method | |
RU2549506C2 (en) | Method of aircraft path control in landing approach | |
EP2589538B1 (en) | Display device, piloting assistance system, and display method | |
US7095364B1 (en) | Altitude measurement system and associated methods | |
US9342988B2 (en) | Method and device for determining a linear terrain profile along a lateral approach trajectory of an airport | |
CN102156480A (en) | Unmanned helicopter independent landing method based on natural landmark and vision navigation | |
CN109323692B (en) | Landing guidance method based on INS/RA integrated navigation | |
JP2018517619A (en) | System and method for a vertical flight indicator | |
RU2546550C1 (en) | Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield | |
EP3916356A1 (en) | Global positioning denied navigation | |
US2896145A (en) | Flight path angle control systems | |
RU2520872C2 (en) | Complex system for controlling aircraft trajectory during approach landing | |
US2502721A (en) | Instrument landing indicator | |
RU2549145C1 (en) | Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield | |
CN110632945B (en) | Helicopter landing method, device and system | |
US7299113B2 (en) | System and method for determining aircraft tapeline altitude | |
RU2585204C1 (en) | Method of controlling aircraft when approaching navigation point from given direction | |
RU2704393C1 (en) | Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters | |
KR100879799B1 (en) | A landing guide system for a aircraft using a gps receiver | |
CN109782271A (en) | Radionavigation range measurement refraction error of radio (light) wave modification method | |
Pieniazek | Vision based airplane localization for automatic approach | |
RU2478523C2 (en) | Method of aircraft control in landing approach | |
CN114446095A (en) | System and method for assisting an aircraft in landing and aircraft | |
US2842324A (en) | Aircraft having radio beam actuated automatic pilot mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -BZ1A- IN JOURNAL: 24-14 FOR TAG: (72) |