RU2628043C1 - Способ вывода самолета в точку начала посадки - Google Patents

Способ вывода самолета в точку начала посадки Download PDF

Info

Publication number
RU2628043C1
RU2628043C1 RU2016122578A RU2016122578A RU2628043C1 RU 2628043 C1 RU2628043 C1 RU 2628043C1 RU 2016122578 A RU2016122578 A RU 2016122578A RU 2016122578 A RU2016122578 A RU 2016122578A RU 2628043 C1 RU2628043 C1 RU 2628043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
landing
turn
point
route
Prior art date
Application number
RU2016122578A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Михайлович Агеев
Михаил Федорович Волобуев
Михаил Александрович Замыслов
Александр Михайлович Мальцев
Сергей Борисович Михайленко
Владимир Анатольевич Уфаев
Надежда Викторовна Штанькова
Original Assignee
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное 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 filed Critical 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
Priority to RU2016122578A priority Critical patent/RU2628043C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2628043C1 publication Critical patent/RU2628043C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/18—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using automatic pilot
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу вывода самолета в точку начала посадки. Для вывода самолета в точку начала посадки измеряют текущие координаты самолета, предварительно строят участок маршрута в виде прямой линии заданного пути, являющейся касательной к дуге предпосадочного разворота самолета для выхода на ось взлетно-посадочной полосы в точке начала посадки с курсом в направлении ее центра, доопределяют маршрут из пункта возврата дугой предварительного разворота заданного радиуса для выхода по касательной к ней прямой линией заданного пути, строят четыре возможных маршрута комбинаций право- и левостороннего предварительного и предпосадочного разворота, рассчитывают длину их пути, осуществляют полет по маршруту с минимальной длиной пути до точки начала посадки. Обеспечивается сокращение времени вывода самолета в точку начала посадки. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области управления летательными аппаратами и может быть использовано для автоматического вывода самолета или беспилотного летательного аппарата на аэродром посадки.
Одной из задач управления летательным аппаратом является вывод его из пункта возврата, в общем случае с произвольным местоположением и направлением полета, в точку начала посадки с заданными координатами и курсом, после которой выполняют специфический полет с уменьшением высоты полета по глиссаде на взлетно-посадочную полосу. Применительно к управлению самолетом точку начала посадки иначе называют как условную точку четвертого разворота [Системы управления и бортовые цифровые вычислительные комплексы летательных аппаратов. Под ред. Н.М. Лысенко. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1990, с. 278]. Известные способы вывода летательного аппарата в точку начала посадки не оптимизированы по пути и затратам времени.
Известен способ автоматизированного возврата самолета на аэродром, включающий: формирование заданного курса и полет в направлении аэродрома с удалением от него пункта возврата не менее 250 км; затем, если курс самолета отличается от посадочного менее чем на 90°, формирование курса в точку четвертого разворота, расположенную на оси взлетно-посадочной полосы (ВПП) и удаленную от ее центра на 21 км, полет с выдерживанием курса до пересечения 5,5 км коридора относительно ВПП; после чего формирование курса в убегающую точку цели, расположенную на оси ВПП на 2,5 км впереди самолета и наведение его в эту точку; иначе формирование текущего курса сначала в одну из двух точек третьего разворота с последующим маневрированием до попадания в 5,5 км коридор и далее в соответствии с ранее указанными действиями. Для обеспечения полета используют наземную и бортовую аппаратуру радиотехнической системы ближней навигации и пилотажно-навигационный комплекс [Системы управления и бортовые цифровые вычислительные комплексы летательных аппаратов. Под ред. Н.М. Лысенко. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1990, с. 275-278].
Недостатками способа является необходимость применения относительно сложной и дорогой аппаратуры радиотехнической системы ближней навигации и выполнение маневров по продолжительному маршруту, соответственно большие временные затраты на возврат к аэродрому посадки.
Наиболее близким по технической сущности (прототип) является способ возврата на аэродром с построением траектории возврата, включающий: измерение текущих координат самолета, предварительное построение маршрута в виде прямой линии заданного пути, проходящей через пункт возврата и являющейся касательной к дуге предпосадочного разворота самолета для выхода на ось взлетно-посадочной полосы в точке начала посадки (условной точке четвертого разворота) с курсом в направлении ее центра, и непосредственно дуги предпосадочного разворота заданного радиуса, затем осуществление полета по маршруту с учетом измеренных текущих координат самолета. Линию заданного пути характеризуют путевым углом, ее длиной и длиной участка линейного упреждения. Необходимые при этом расчеты выполняют в пилотажно-навигационном комплексе, для чего в его память вводят координаты пункта возврата, центра взлетно-посадочной полосы, ее направление, дальность от центра до точки начала посадки, радиус дуги (окружности) разворота. В процессе управления непрерывно выполняют поворот самолета в сторону: первоначально точки начала, затем завершения предпосадочного поворота и далее взлетно-посадочной полосы. Для чего в пилотажно-навигационном комплексе оценивают отклонение направления полета от направления на точку наведения по координатам ее и самолета [Системы управления и бортовые цифровые вычислительные комплексы летательных аппаратов. Под ред. Н.М. Лысенко. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1990, с. 278-280].
Недостатком способа является большое время вывода самолета в точку начала посадки, так как маршрут строят в предположении соответствия начального направления полета (начального курса) в пункте возврата требуемому курсу. При движении в произвольном направлении возникает неопределенность, обусловленная возможностью маневров в двух направлениях: вправо и влево от начального курса движения. Правило формирования и выбора маршрута в таких условиях в способе-прототипе не определено. Выход на линию пути, с необходимой точностью, по принципу способа-аналога путем предварительного наведения на аэродром, возможен, но на значительном 250 км и более от него удалении, что увеличивает потребное на такой маневр время.
Технической задачей настоящего изобретения является сокращение времени вывода самолета в точку начала посадки при его полете с произвольным начальным курсом.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе вывода самолета в точку начала посадки, включающем измерение текущих координат самолета, предварительное построение участка маршрута в виде прямой линии заданного пути, являющейся касательной к дуге предпосадочного разворота самолета для выхода на ось взлетно-посадочной полосы в точке начала посадки с курсом в направлении ее центра, и непосредственно дуги предпосадочного разворота заданного радиуса, полет по маршруту с учетом измеренных текущих координат самолета, дополнительно доопределяют маршрут из пункта возврата дугой предварительного разворота заданного радиуса для выхода по касательной к ней прямой линии заданного пути и, с учетом начального курса самолета, комбинаций вариантов право- и левостороннего направления предварительного и предпосадочного разворота, строят четыре возможных маршрута, рассчитывают длину их пути, а полет самолета осуществляют по маршруту, для которого путь до точки начала посадки минимален.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что доопределяют новый участок маршрута и полета по нему: дуга предварительного разворота из пункта возврата с выходом на прямую линию заданного пути. Существенно изменен порядок определения этой линии как дополнительной касательной к этой дуге. В обеспечение введен новый относительно прототипа параметр: начальный курс самолета, который может быть определен по приращению измеренных текущих координат при пролете пункта возврата или измерен в этот момент непосредственно, с привлечением бортовых измерителей курса [Системы управления и бортовые цифровые вычислительные комплексы летательных аппаратов. Под ред. Н.М. Лысенко. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1990, с. 247-253]. Учтена возможность право- и левостороннего направления предварительного и предпосадочного разворота во всех четырех их комбинациях. Это позволило определить возможные маршруты, длину их пути и осуществить полет самолета по маршруту, для которого путь минимален, следовательно, и сократить время вывода самолета в точку начала посадки.
Предложенные изменения, в совокупности с известным, позволяют решить поставленную техническую задачу - сократить время вывода самолета в точку начала посадки при его полете с произвольным начальным курсом.
На фиг. 1 показаны возможные маршруты вывода самолета в точку начала посадки по предложенному способу;
на фиг. 2 - пример построения оптимального маршрута.
На фиг. 1 принята местная прямоугольная система с началом в центре О взлетно-посадочной полосы, ординатой Y в направлении пункта возврата N, перпендикулярной ей абсциссой X и отсчетом положительных углов от нее против часовой стрелки. Кроме того, введены следующие обозначения: Р - точка начала посадки, О11, O21, O12, O22 - центры окружностей возможных вариантов разворота; С11, С21, М11, М21 - точки возможного выхода из предварительного разворота; С12, С22, М12, М22 - точки возможного начала предпосадочного разворота, ЛЗПi - линии заданного пути для различных направлений разворота, i=1…4, ψ - начальный курс как угол вектора скорости
Figure 00000001
, r - радиус разворота, ξ - курс посадки на взлетно-посадочную полосу, R - удаление от ее центра точки начала посадки, d - дальность до пункта возврата.
На фиг. 2 исходное положение самолета в пункте возврата отмечено ромбиком, точка начала посадки - кружком, а пунктиром - направление полета и взлетно-посадочной полосы (в центре).
Рассмотрим вариант реализации предложенного способа на основе применения принятого в прототипе пилотажно-навигационного комплекса и принципа самонаведения в заданную точку по отклонению курса на нее исходя из ее и измеренных текущих координат самолета.
В исходном состоянии в память пилотажно-навигационного комплекса заносят информацию о заданных параметрах: радиусе разворота r, курсе посадки на взлетно-посадочную полосу ξ и удалении R от ее центра точки начала посадки. Радиус разворота может задаваться непосредственно или рассчитываться по формуле: r=V/ω, где V - скорость самолета, ω - допустимая угловая скоростью разворота [Справочник летчика и штурмана. Под ред. В.М. Лавского. М: Воениздат, 1974, с. 372-373]:
В процессе полета измеряют текущие координаты самолета, которые представляют в местной прямоугольной системе координат фиг. 1.
По команде или в момент прибытия в пункт возврата в пилотажно-навигационном комплексе по указанной информации определяют маршрут, для которого путь до точки начала посадки минимален.
Особенности выполнения данной операции поясним с привлечением фиг. 1. Первоначально по текущим координатам самолета, измеренным в пункте возврата, определяют дальность до него
Figure 00000002
, а по измерениям в различные, например с промежутком 1 с, моменты времени
Figure 00000003
определяют начальный курс самолета
Figure 00000004
, где arg(⋅) - аргумент комплексного числа (фаза), заключенного в скобки.
Здесь и далее принято комплексное представление координат
Figure 00000005
, где
Figure 00000006
- реальная часть, абсцисса,
Figure 00000007
- мнимая часть, ордината, i - мнимая единица.
Поскольку имеются две точки разворота, предварительного и предпосадочного, в каждой из которых возможно движение по- и против- часовой стрелки, то исходя из общего числа сочетаний выход в точку начала посадки возможен по следующим четырем вариантам маршрута.
1) По «восьмерке» с первым правым разворотом по дуге (N, С11), полетом по ЛЗП1 и вторым левым разворотом по дуге (С12, Р).
2) По «восьмерке» с первым левым разворотом по дуге (N, С21), полетом по ЛЗП2 и вторым правым разворотом по дуге (С22, Р).
3) По «кругу» с первым правым разворотом по дуге (N, М11), полетом по ЛЗП3 и вторым правым разворотом по дуге (М12, Р).
4) По «кругу» с первым левым разворотом по дуге (N, М21), полетом по ЛЗП4 и вторым левым разворотом по дуге (М22, Р).
Методика построения маршрутов полета основывается на решении соответствующих геометрических задач и состоит в следующем.
1) Определяют две окружности с центрами О11, O21, по которым может осуществляться разворот самолета в направлении на аэродром посадки. Поскольку вектор скорости самолета является касательной к данным окружностям, а их центры расположены на перпендикуляре к начальному курсу самолета, то координаты центров рассчитывают по формулам
Figure 00000008
2) Определяют окружности с центрами O12, O22, по которым может осуществляться разворот самолета для захода на ось взлетно-посадочной полосы аэродрома с выходом в точку начала посадки, при этом ось полосы в точке начала посадки является касательной к этим окружностям, а центры расположены на перпендикуляре к ее оси. Координаты этих центров определят по формулам
Figure 00000009
3) Определяют возможные четыре линии заданного пути как касательные к первым двум окружностям разворота с центрами О11, O21 и к двум другим окружностям с центрами O12, O22. При этом координаты точек касания, соответственно точек выхода из первого разворота, по дуге предварительного разворота, и начала второго разворота, по дуге предпосадочного разворота, для разных вариантов маршрута рассчитывают по формулам
для первого варианта:
Figure 00000010
где
Figure 00000011
;
для второго варианта:
Figure 00000012
где
Figure 00000013
;
для третьего варианта:
Figure 00000014
где
Figure 00000015
;
для четвертого варианта:
Figure 00000016
где
Figure 00000017
.
5) Определяют длину пути самолета от пункта возврата N до точки начала посадки Р каждого из маршрутов:
вариант 1:
Figure 00000018
вариант 2:
Figure 00000019
вариант 3:
Figure 00000020
вариант 4:
Figure 00000021
6) В завершение осуществляют выбор маршрута, длина пути которого из вариантов, рассчитанных по формулам (7)-(10), является минимальной.
На фиг. 2 жирной линией показан результат построения по приведенной методике оптимального маршрута вывода самолета в точку начала посадки для следующих исходных данных: радиус разворота 1719 м, удаление пункта возврата 7200 м, удаление центра взлетно-посадочной полосы от точки начала посадки 2000 м, начальный курс самолета -37,5°, курс посадки на взлетно-посадочную полосу (угол ориентации взлетно-посадочной полосы) -50°. В соответствии с рисунком обеспечивается требуемое построение маршрута с минимальной длиной пути. Расчетная программа выполнена в системе Mathcad, имеется у заявителя и авторов.
После завершения расчетов по командам управления пилотажно-навигационного комплекса осуществляют полет самолета по выбранному маршруту. Для чего оценивают отклонение направления полета от направления на точку наведения по координатам ее и самолета. При этом первоначально выполняют наведение на точку выхода из первого разворота с движением, в силу ограниченного заданного радиуса разворота, по дуге предварительного разворота. После этого выполняют перенацеливание на точку начала второго разворота с полетом по прямой линии заданного пути. По достижении этой точки выполняют перенацеливание и наведение в точку начала посадки с движением по дуге предпосадочного разворота. На заключительном этапе посадки осуществляют перенацеливание самолета на центр взлетно-посадочной полосы с движением в ее центр по глиссаде.
Положительный эффект от изобретения можно оценить, если ориентироваться на выполнение в способе-прототипе предварительного наведения в направлении аэродрома с требуемого удаления от него 250 км. Сравнение с фиг. 2 показывает, что в предлагаемом способе расстояние маршрута, следовательно, и время его прохождения сокращается не менее чем на порядок.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает сокращение на порядок времени вывода самолета в точку начала посадки при его полете с произвольным начальным курсом за счет выполнения полета по маршруту с минимальным расстоянием.

Claims (1)

  1. Способ вывода самолета в точку начала посадки, включающий измерение текущих координат самолета, предварительное построение участка маршрута в виде прямой линии заданного пути, являющейся касательной к дуге предпосадочного разворота самолета для выхода на ось взлетно-посадочной полосы в точке начала посадки с курсом в направлении ее центра, и непосредственно дуги предпосадочного разворота заданного радиуса, полет по маршруту с учетом измеренных текущих координат самолета, отличающийся тем, что дополнительно доопределяют маршрут из пункта возврата дугой предварительного разворота заданного радиуса для выхода по касательной к ней прямой линии заданного пути и, с учетом начального курса самолета, комбинаций вариантов право- и левостороннего направления предварительного и предпосадочного разворота, строят четыре возможных маршрута, рассчитывают длину их пути, а полет самолета осуществляют по маршруту, для которого путь до точки начала посадки минимален.
RU2016122578A 2016-06-07 2016-06-07 Способ вывода самолета в точку начала посадки RU2628043C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122578A RU2628043C1 (ru) 2016-06-07 2016-06-07 Способ вывода самолета в точку начала посадки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122578A RU2628043C1 (ru) 2016-06-07 2016-06-07 Способ вывода самолета в точку начала посадки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2628043C1 true RU2628043C1 (ru) 2017-08-14

Family

ID=59641773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016122578A RU2628043C1 (ru) 2016-06-07 2016-06-07 Способ вывода самолета в точку начала посадки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628043C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112416017A (zh) * 2020-11-20 2021-02-26 中国直升机设计研究所 一种舰载无人直升机返航进场的航向引导控制方法
CN117492474A (zh) * 2022-07-22 2024-02-02 海鹰航空通用装备有限责任公司 无人机航迹自主导航获取方法及无人机侦察抵近控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001057828A1 (en) * 2000-02-07 2001-08-09 Honeywell International Inc. Flight control system and method for an aircraft circle-to-land maneuver
RU2240589C1 (ru) * 2003-07-31 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы
RU2280888C2 (ru) * 2002-12-24 2006-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова Способ выполнения снижения при заходе на посадку
US7084785B2 (en) * 2003-03-19 2006-08-01 Airbus France Method and device for determining a final approach path of an aircraft for a non-precision approach for the purpose of landing the aircraft
RU2549145C1 (ru) * 2013-11-27 2015-04-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") Способ управления траекторией посадки летательного аппарата на запрограммированный аэродром

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001057828A1 (en) * 2000-02-07 2001-08-09 Honeywell International Inc. Flight control system and method for an aircraft circle-to-land maneuver
RU2280888C2 (ru) * 2002-12-24 2006-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова Способ выполнения снижения при заходе на посадку
US7084785B2 (en) * 2003-03-19 2006-08-01 Airbus France Method and device for determining a final approach path of an aircraft for a non-precision approach for the purpose of landing the aircraft
RU2240589C1 (ru) * 2003-07-31 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы
RU2549145C1 (ru) * 2013-11-27 2015-04-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") Способ управления траекторией посадки летательного аппарата на запрограммированный аэродром

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112416017A (zh) * 2020-11-20 2021-02-26 中国直升机设计研究所 一种舰载无人直升机返航进场的航向引导控制方法
CN112416017B (zh) * 2020-11-20 2023-03-28 中国直升机设计研究所 一种舰载无人直升机返航进场的航向引导控制方法
CN117492474A (zh) * 2022-07-22 2024-02-02 海鹰航空通用装备有限责任公司 无人机航迹自主导航获取方法及无人机侦察抵近控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9274529B2 (en) Safe emergency landing of a UAV
US7412324B1 (en) Flight management system with precision merging
US9846039B2 (en) Method of computing lateral trajectories
US8494766B2 (en) Flight management system with integrated tactical commands for use with an aircraft and method of operating same
US8583352B2 (en) Method and system for hold path computation to meet required hold departure time
US20100324812A1 (en) Method of short-term rejoining of a flight plan by radar guidance of an aircraft
Liao et al. Path planning for moving target tracking by fixed-wing UAV
RU2496131C1 (ru) Способ управления летательным аппаратом при заходе на посадку
CN111650958A (zh) 一种固定翼无人机起飞段切入航路点的在线路径规划方法
US5522567A (en) Energy management system for a gliding vehicle
US10867520B2 (en) System and method to modify an aircraft flight trajectory
RU2628043C1 (ru) Способ вывода самолета в точку начала посадки
RU2585204C1 (ru) Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления
US11535394B2 (en) Aircraft landing assistance method and memory storage device including instructions for performing an aircraft landing assistance method
Paielli Trajectory Specification for Terminal Air Traffic: Conflict Detection and Resolution
RU2728197C1 (ru) Способ управления группой беспилотных летательных аппаратов с учетом степени опасности окружающих объектов
RU2242800C2 (ru) Способ захода на посадку
Melczer et al. 4D trajectory design for vision only sense and avoid flight test
RU2546550C1 (ru) Способ управления траекторией летательного аппарата при посадке на незапрограммированный аэродром
RU2617147C1 (ru) Способ начального ориентирования гироскопической навигационной системы для наземных подвижных объектов
US20120136513A1 (en) Accelerometer autopilot system
Tuttle et al. Minimal length multi-segment clothoid return paths for vehicles with turn rate constraints
CN113654557A (zh) 一种备选过渡航迹生成方法及计算机可读存储介质
RU2240589C1 (ru) Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы
RU2450312C1 (ru) Способ управления летательным аппаратом при возврате на корабль

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180608