RU2691984C1 - Method of estimating a low-level circuit of aircraft control - Google Patents
Method of estimating a low-level circuit of aircraft control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691984C1 RU2691984C1 RU2018128766A RU2018128766A RU2691984C1 RU 2691984 C1 RU2691984 C1 RU 2691984C1 RU 2018128766 A RU2018128766 A RU 2018128766A RU 2018128766 A RU2018128766 A RU 2018128766A RU 2691984 C1 RU2691984 C1 RU 2691984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- flight
- elementary
- link number
- obstacles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C7/00—Tracing profiles
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки качественных характеристик контура управления маловысотным полетом. Существующий в настоящее время метод оценки характеристик маловысотного полета (МВП) основан на применении средств внешнетраекторных измерений (ВТИ). Погрешность определения координат пространственного местоположения при выполнении МВП не должна превышать при этом 3...10 м. Для обеспечения указанной точности траекторных измерений существующими средствами ВТИ необходимо создать густую сеть (15...20) измерительных пунктов (ИП), расположенных в непосредственной близости от трасс МВП (на удалении не более 5 км), а также обеспечить в дальнейшем их эксплуатацию. Очевидно, что задача требует больших финансовых затрат, для закупки измерительного оборудования ИП, строительства и подготовки площадок, для размещения ИП в труднодоступных горных районах, для обслуживания и эксплуатации ИП.The invention relates to test equipment and can be used to assess the quality characteristics of the control circuit of low-altitude flight. The currently existing method for evaluating the characteristics of low-altitude flight (FPM) is based on the use of means of external sensor measurements (VTI). The error in determining the coordinates of a spatial location when performing a profit center should not exceed 3 ... 10 m. To ensure the specified accuracy of trajectory measurements with existing VTI tools, it is necessary to create a dense network (15 ... 20) of measuring points (PI) located in close proximity from the tracks of the profit centers (at a distance of no more than 5 km), as well as ensure their further operation. Obviously, the task requires large financial expenditures, for the purchase of measuring equipment IP, construction and site preparation, for IP placement in remote mountainous areas, for maintenance and operation of IP.
При этом оценка маловысотного контура (МВК) при проведении испытаний будет получена не в полном объеме, так как выбранная «оптимальная» трасса не обеспечит исследование всех характеристик и будет по сути единственной, позволяющей выполнить оценку лишь в двух направлениях - туда и обратно. Порядок горных препятствий будет неизменным в соответствии с существующим горным рельефом полигона. Следует отметить, что в случае проведения оценки с использованием горного полигона задача обеспечения безопасности полета становится важнейшим фактором успешного проведения испытаний и потребует создания полномасштабного полунатурного стенда для проверки отказобезопасности контура управления МВП при вводе отказов различного рода (проверки в летных испытаниях недопустимы, ввиду возможности потери объекта), потребует и проверки адекватности модели «рельеф-среда-ЛА». Каждый элемент модели при этом будет иметь свои допущения, что, в конце концов, приведет к наличию неисследованных характеристик МВП. Вместе с тем, при наличии банка данных об основных аэродинамических характеристиках с учетом особенностей компоновки ЛА и наличии методики расчетов можно разработать способ оценки эффективности пилотажно-навигационных комплексов ЛА в режиме МВП на ранних стадиях проектирования.At the same time, the evaluation of the low-altitude contour (MSC) during the tests will not be obtained in full, since the selected “optimal” route will not provide an examination of all the characteristics and will be essentially the only one that allows to carry out the assessment only in two directions - back and forth. The order of the mountain obstacles will be unchanged in accordance with the existing mountain relief of the landfill. It should be noted that in the case of an assessment using a mountain range, the task of ensuring flight safety becomes an essential factor for successful testing and will require the creation of a full-scale semi-natural stand to check the fail-safety of the profit center control loop when entering failures of various kinds (checks in flight tests are unacceptable ), will require and test the adequacy of the model "relief-environment-LA." Each element of the model will have its own assumptions that, in the end, will lead to the presence of unexplored characteristics of the profit center. However, if there is a data bank on the basic aerodynamic characteristics, taking into account the characteristics of the aircraft layout and the availability of the calculation methodology, it is possible to develop a method for evaluating the effectiveness of aircraft flight navigation systems in the profit center mode in the early stages of design.
Отсутствие испытательных полигонов и специализированного оборудования внешнетраекторных измерений для проведения испытаний МВК управления ЛА в режиме МВП обусловливают необходимость разработки менее затратного, безопасного с точки зрения недопущения столкновения с препятствием и более приближенного к реальным полетам метода оценки МВК с применением «виртуальных» полигонов. Интеграция современных бортовых технологий измерения и методов воспроизведения поля рельефа местности позволят создать технологию синтеза виртуальных полигонов, разработать соответствующие методики наземных и летных испытаний МВК управления ЛА с существенно меньшими затратами. Предъявляемые сегодня на испытания перспективные ЛА военного назначения имеют высокоточные бортовые измерительные системы, регистрация данных которых (после подтверждения их точностных характеристик) может рассматриваться в качестве траекторных измерений в испытательных полетах. Понятие «виртуального» полигона можно представить, например, следующим образом. Полет на оценку МВК выполняется в условиях равнинной местности при отсутствии каких-либо опасных препятствий. К географическим координатам (φ, λ), определенным навигационной системой на борту ЛА, добавляются смещения Δφ, Δλ таким образом, чтобы положение ЛА относительно цифровой карты реальной местности (ЦКМ) соответствовало положению ЛА на испытательной трассе виртуальной местности (слабопересеченная, холмистая, горная местность, цепь гор, водная поверхность и т.д.). Локатор переднего обзора и The absence of test sites and specialized equipment for external trajectory measurements for testing aircraft control MVK in profit center mode necessitates the development of a less costly, safe from the point of view of preventing collision with an obstacle and a method of estimating MVK more realistic to real flights using “virtual” polygons. The integration of modern on-board measurement technologies and methods of reproducing the terrain field will allow creating a technology for the synthesis of virtual landfills, and developing appropriate methods for ground and flight tests of the aircraft control aircraft MVK with significantly lower costs. Prospective military aircrafts presented today for testing have high-precision on-board measuring systems, the recording of which data (after confirming their accuracy characteristics) can be considered as trajectory measurements in test flights. The concept of a “virtual” polygon can be represented, for example, as follows. The flight to the evaluation of the MVK is performed in a flat terrain in the absence of any dangerous obstacles. Offsets Δφ, Δλ are added to the geographic coordinates (φ, λ) determined by the navigation system onboard the aircraft so that the position of the aircraft relative to the digital map of the real terrain (CKM) corresponds to the position of the aircraft on the test track of the virtual terrain (slightly intersected, hilly, mountainous chain of mountains, water surface, etc.). Front View Locator and
радиовысотомер при этом могут работать в обычном режиме в интересах обеспечения безопасности полета над реально пролетаемым рельефом местности. Последовательно меняя трассы от простой к сложной, можно будет получить характеристики МВК и ЛА в режиме МВП (точностные, устойчивости и управляемости, срабатывания средств обеспечения безопасности и др.) до проведения полетов по реальным трассам. Предложенный подход к созданию информационного обеспечения испытаний МВК ЛА ранее не применялся.radio altimeter at the same time can work as usual in the interests of ensuring the safety of the flight over the actual terrain by-passing. By consistently changing the routes from simple to complex, it will be possible to get the characteristics of the MVK and LA in the profit center mode (accuracy, stability and controllability, operation of safety equipment, etc.) before flying along real routes. The proposed approach to the creation of information support tests MWA LA has not previously been applied.
Известен способ проверки контура маловысотного полета путем имитационного моделирования, приведенный в книге: Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных ЛА./ Под редакцией Красильщиков М.Н., Серебрякова Г.Г. // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009 г., с.476-516.There is a method of checking the contour of low-altitude flight by means of simulation modeling given in the book: Modern information technologies in the tasks of navigation and guidance of unmanned maneuverable aircraft. / Edited by Krasilshchikov M.N., Serebryakova G.G. // M .: FIZMATLIT, 2009, p. 466-516.
Однако приведенный в указанной книге метод позволяет лишь проверить работоспособность алгоритмического и программного обеспечения контура маловысотного полета.However, the method given in this book only allows you to test the functionality of the algorithmic and software low-altitude flight contour.
Существуют множество программных комплексов моделирования, авиасимуляторов, разработанных с целью исследования поведения систем автоматического управления в различных режимах полета. Например, - Х-Plane - авиационный симулятор, разрабатываемый и распространяемый компанией Laminar Research.There are many software modeling systems, flight simulators designed to study the behavior of automatic control systems in various flight modes. For example, X-Plane is an aviation simulator developed and distributed by Laminar Research.
При помощи указанных авиасимуляторов можно осуществить проверку законов управления и эффективности программно-математического обеспечения, но в них отсутствует возможность оценки МВК с применением «виртуальных» полигонов для эффективных испытаний МВК.With the help of the specified flight simulators, it is possible to check the laws of control and efficiency of software and mathematical software, but they lack the ability to estimate the MER using “virtual” test sites for effective MEL tests.
Существует способ построения трехмерных моделей подстилающей поверхности, описанный в статье К.А. Мамросенко, В.Н. Решетникова. Моделирование подстилающей поверхности в имитационных системах. / Программные продукты и системы// №4(112), 2015 г.There is a method for constructing three-dimensional models of the underlying surface, described in the article by K.A. Mamrosenko, V.N. Reshetnikova. Simulation of the underlying surface in simulation systems. / Software products and systems // №4 (112), 2015
Из-за большого числа специальных файлов приведенная в указанном выше способе модель является вычислительно сложной и очень громоздкой в связи с большим числом точек: на больших моделях подстилающей поверхности (>3км) необходимо вводить дополнительные ограничения. Необходимо отметить, что на снимках будут видны объекты, находящиеся на поверхности Земли: деревья, дома, тени от домов, самолеты и другие. Для некоторых участков необходима очистка изображений от подобных объектов, такая работа, как правило, выполняется вручную и весьма трудоемка. Для формирования рельефа подстилающей поверхности возможно использование данных, полученных с помощью радарной топографической съемки Shuttle radar topographic mission (SRTM). При моделировании ландшафта с использованием данных SRTM возможно некорректное отображение местности. Например, прибрежный обрыв может быть смоделирован как пологий берег. Такое возможно, например, в случае недостаточного разрешения исходных данных, что приводит к интерполяции данных.Due to the large number of special files, the model described in the above method is computationally complex and very cumbersome due to the large number of points: on large models of the underlying surface (> 3 km), it is necessary to introduce additional restrictions. It should be noted that the pictures will show objects that are on the surface of the Earth: trees, houses, the shadows of houses, airplanes and others. For some areas it is necessary to clean the images from such objects, such work is usually done manually and is very laborious. For the formation of the relief of the underlying surface, it is possible to use data obtained using the radar topographic survey Shuttle radar topographic mission (SRTM). When modeling the landscape using SRTM data, incorrect terrain may be displayed. For example, a coastal cliff can be modeled as a gentle coast. This is possible, for example, in the case of insufficient resolution of the source data, which leads to interpolation of the data.
Цель изобретения - снижение материальных затрат и времени для испытаний контура маловысотного полета ЛА.The purpose of the invention is to reduce material costs and time for testing the contour of low-altitude flight of the aircraft.
Поставленная цель достигается за счет того, что согласно заявленному способу оценки маловысотного контура управления летательным аппаратом (ЛА), содержащему моделирование виртуальной карты рельефа местности, использование динамической модели испытуемого ЛА, полет по заданному маршруту, дополнительно содержит разложение заданного маршрута горного рельефа на N (здесь приведены 16) элементарных звеньев, под которыми понимаются элементы подстилающего рельефа, расположенные на траектории полета, с характеристиками, заданными в тактико-техническом задании (фиг. 1-16), например, элементарное звено №1 - равнина, элементарное звено №2 - минимальный передний склон с заданным углом элементарное звено №3 - максимальный передний склон с заданным углом элементарное звено №4 - минимальный передний склон с This goal is achieved due to the fact that according to the claimed method for evaluating a low-altitude control loop of an aircraft (LA) containing a simulation of a virtual terrain map, using a dynamic model of the test aircraft, flying along a given route, additionally decomposes a given route of mountain relief into N (here 16) elementary links are given, by which are meant the elements of the underlying relief located on the flight trajectory, with the characteristics specified in tactics nical reference (. Figs 1-16), e.g., aromatic unit №1 - plain aromatic unit №2 - Front minimum slope with a predetermined angle elementary link number 3 - the maximum front slope with a given angle elementary unit number 4 - the minimum front slope with
выходом на равнину, элементарное звено №5 - максимальный передний склон с выходом на равнину, элементарное звено №6 - максимальный передний склон с прямым задним склоном, элементарное звено №7 - минимальный передний склон с максимальным задним склоном, элементарное звено №8 - максимальный передний склон с минимальным задним склоном, элементарное звено №9 - два последовательно стоящих одинаковых препятствия, элементарное звено №10 - «суша-море», элементарное звено №11 - «море-суша», элементарное звено №12 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин 1/2Нрел и Нрел, элементарное звено №13 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин Нрел и 1/2Нрел, элементарное звено №14 - два последовательно стоящих препятствия на расстоянии L друг от друга, элементарное звено №15 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин 1/2Нрел и Нрел на расстоянии L друг от друга, элементарное звено №16 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин Нрел и 1/2Нрел на расстоянии L друг от друга, при помощи приведенных звеньев, расположенных в нужном порядке, формируют горный рельеф с параметрами, заданными в ТТЗ на летательный аппарат (ЛА), разработанный маршрут привязывают к географическим координатам (φ, λ), определенным навигационной системой на борту ЛА, для каждого элементарного звена отдельно определяется область f(H, Vпр) возможного выполнения МВП, совокупность таких областей фактически формирует общую область возможности выполнения МВП над заданным рельефом местности, зная которую, с использованием современных цифровых вычислительных машин (ЦВМ) (наземных и бортовых), возможно проложить маршрут полета ЛА в режиме МВП. В результате оценки всех предложенных звеньев для каждого звена формируют высотно-скоростную область конкретного ЛА, обеспечивающую безусловный облет препятствий. Совокупность звеньев, расположенных в любом порядке, формирует горный рельеф, который ЛА должен облететь на заданной высоте эшелона МВП. Выполняют МВП над каждым звеном последовательно во всем разрешенном высотно-скоростном диапазоне МВП. Полет на оценку МВК выполняется в условиях равнинной местности при отсутствии каких-либо опасных препятствий. К географическим координатам (φ, λ), определенным навигационной системой на борту ЛА, добавляются смещения Δφ, Δλ таким образом, чтобы положение ЛА относительно цифровой карты реальной местности (ЦКМ) соответствовало положению ЛА на испытательной трассе виртуальной местности (слабопересеченная, холмистая, горная местность, цепь гор, водная поверхность и т.д.). Последовательно меняя трассы от простой к сложной, можно будет получить характеристики МВК и ЛА в режиме МВП до проведения полетов по реальным трассам.exit to the plain, elementary link number 5 - the maximum front slope with access to the plain, elementary link number 6 - the maximum front slope with a straight rear slope, elementary link number 7 - the minimum front slope with the maximum rear slope, elementary link number 8 - the maximum front slope with a minimum rear slope, elementary link number 9 - two consecutively standing obstacles, elementary link number 10 - "land-sea", elementary link number 11 - "sea-land", elementary link number 12 - two consecutive obstacles tions with a height of vertices 1 / 2Н rel and Н rel , elementary link №13 - two consecutive obstacles with a height of vertices H rel and 1 / 2N rel , elementary link №14 - two successive obstacles at a distance L from each other, an elementary link No. 15 - two consecutive obstacles with a height of vertices 1 / 2Н rel and H rel at a distance L from each other, elementary link No. 16 - two consecutive obstacles with a height of vertices H rel and 1 / 2H rel at a distance L from each other, using the links in the correct order, form the mountain relief with the parameters specified in the TTZ on the aircraft (LA), the developed route is tied to the geographical coordinates (φ, λ) defined by the navigation system on board the LA, for each elementary link the area f (H, V etc. ) is determined separately performing a profit center, the totality of such areas actually forms the general area of the possibility of performing a profit center over a given terrain, knowing that, using modern digital computers (digital computers (ground and airborne), it is possible it aircraft flight route to MVP mode. As a result, the evaluation of all the proposed links for each link forms the high-altitude region of a specific aircraft, providing unconditional overflight of obstacles. The set of links, located in any order, forms a mountainous relief, which the aircraft must fly around at a given depth of the profit center. Perform a profit center over each link consistently throughout the permitted high-altitude range of the profit center. The flight to the evaluation of the MVK is performed in a flat terrain in the absence of any dangerous obstacles. Offsets Δφ, Δλ are added to the geographic coordinates (φ, λ) determined by the navigation system onboard the aircraft so that the position of the aircraft relative to the digital map of the real terrain (CKM) corresponds to the position of the aircraft on the test track of the virtual terrain (slightly intersected, hilly, mountainous chain of mountains, water surface, etc.). By consistently changing the routes from simple to complex, it will be possible to get the characteristics of the MVK and LA in the profit center mode before flying on real routes.
Принцип работы способа оценки маловысотного контура управления ЛА поясняется чертежами: фиг. 1 - элементарное звено №1 - равнина, фиг. 2 - элементарное звено №2 - минимальный передний склон, фиг.3 - элементарное звено №3 - максимальный передний склон, фиг.4 - элементарное звено №4 - минимальный передний склон с выходом на равнину, фиг.5 - элементарное звено №5 - максимальный передний склон с выходом на равнину, фиг.6 - элементарное звено №6 - максимальный передний склон с прямым задним склоном, фиг. 7 - элементарное звено №7 - минимальный передний склон с максимальным задним склоном, фиг. 8 - элементарное звено №8 - максимальный передний склон с минимальным задним склоном, фиг. 9 - элементарное звено №9 - два последовательно стоящих одинаковых препятствия, фиг. 10 - элементарное звено №10 «суша-море», фиг.11 - элементарное звено №11 «море-суша», фиг. 12 - элементарное звено №12 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин 1/2Нрел и Нрел, фиг. 13 - элементарное звено №13 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин Нрел и 1/2Нрел, фиг. 14 - элементарное звено №14 - два последовательно стоящих препятствия на расстоянии L друг от друга, фиг. 15 - элементарное звено №15 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин 1/2Нрел и Нрел на расстоянии L друг от друга, фиг. 16 - элементарное звено №16 - два последовательно стоящих препятствия с высотой вершин Нрел и 1/2Нрел на расстоянии L друг от друга, фиг. 17 - Маршрут полета при отсутствии на траектории препятствий, превышающих требования ТТЗ, фиг. 18 - Маршрут полета при наличии на прямой траектории АБ препятствий, превышающих требования ТТЗ, фиг. 19 - Крен в зависимости от скорости изменения курса при постоянной скорости полета ЛА, фиг.20 - Максимальная потеря высоты в зависимости от крена при постоянной скорости полета ЛА.The principle of operation of the method for evaluating a low-altitude control loop of an aircraft is illustrated by drawings: FIG. 1 - elementary unit №1 - plain, FIG. 2 - elementary link number 2 - the minimum front slope, figure 3 - elementary link number 3 - the maximum front slope, figure 4 - elementary link number 4 - the minimum front slope with access to the plain, figure 5 - elementary link number 5 - maximum front slope with access to the plain; FIG. 6 — elementary unit No. 6 — maximum front slope with a straight rear slope; FIG. 7 — elementary unit No. 7 — minimal front slope with a maximum rear slope; FIG. 8 — elementary unit No. 8 — maximum front slope with a minimum rear slope; FIG. 9 - elementary link number 9 - two consecutive identical obstacles, FIG. 10 - elementary unit No. 10 “land-sea”; FIG. 11 — elementary unit No. 11 “sea-land”; FIG. 12 — elementary element No. 12 — two successively standing obstacles with the height of peaks 1 / 2H rel and H rel ; FIG. 13 - elementary link number 13 - two consecutive obstacles with the height of the vertices H re and 1 / 2H rel ; FIG. 14 — elementary unit No. 14 — two successively standing obstacles at a distance L from each other; FIG. 15 - elementary element No. 15 - two consecutive obstacles with the height of the peaks 1 / 2H rel and H rel at a distance L from each other, FIG. 16 — elementary unit No. 16 — two successively standing obstacles with the height of the vertices H rel and 1 / 2H rel at a distance L from each other, FIG. 17 - Flight route when there are no obstacles on the path exceeding the requirements of the TTZ; FIG. 18 - Flight route in the presence of obstacles on the direct path of the AB that exceed the requirements of the TTZ; FIG. 19 - Roll, depending on the rate of change of course at a constant flight speed of the aircraft, Fig. 20 - Maximum loss of height depending on the roll at a constant speed of flight of the aircraft.
«Звеньевой» метод оценки маловысотного полета (МВП) предполагает построение траектории полета над рельефом местности в виде произвольной последовательности элементарных звеньев - участков рельефа с параметрами, заданными в ТТЗ на ЛА. Для каждого элементарного звена отдельно определяется область f(H, Vпр) возможного выполнения МВП. Совокупность таких областей фактически формирует общую область возможности выполнения МВП над заданным рельефом местности, зная которую, с использованием современных цифровых вычислительных машин (ЦВМ) (наземных и бортовых), возможно проложить маршрут полета ЛА в режиме МВП.The “link” method for the assessment of low-altitude flight (FPM) involves the construction of a flight trajectory over the terrain in the form of an arbitrary sequence of elementary links — terrain sections with parameters specified in the TTZ on the aircraft. For each elementary level, the region f (H, Vs, etc. ) of the possible performance of the profit center is determined separately. The combination of such areas actually forms the general area of the possibility of performing a profit center over a given terrain, knowing that, using modern digital computers (ground-based and airborne), it is possible to pave the flight path of the aircraft in profit center mode.
Маршрут полета может представлять собой прямую из точки А в точку Б (фиг. 17), если на траектории полета отсутствуют препятствия, которые ЛА не сможет облететь в прямолинейном полете с кренами не более 7°, или ломаную линию (фиг. 18), если такие препятствия имеются (характеристики препятствий превышают требования, заданные в ТТЗ).The flight route can be a straight line from point A to point B (Fig. 17), if there are no obstacles on the flight path that the aircraft cannot fly in straight flight with heels no more than 7 °, or a broken line (Fig. 18), there are such obstacles (the characteristics of the obstacles exceed the requirements specified in the TTZ).
Во втором случае (фиг. 18) построение маршрута осуществляется таким образом, чтобы в результате смены курса характеристики ЛА, определенные «звеньевым» методом, позволяли преодолевать препятствие с заданной точностью, а налет на препятствие осуществлялся с креном не более 7°. Варьируя параметры nу мин, nу макс, Vпp, определяющие величину стыковочной дальности Lст, возможно построение нескольких маршрутов движения ЛА из точки А в точку Б. При этом радиус зоны безопасного выполнения маневра In the second case (Fig. 18), the route is built in such a way that, as a result of a course change, the characteristics of the aircraft, determined by the “link” method, allow one to overcome the obstacle with a given accuracy, and the raid on the obstacle is carried out with a roll no more than 7 °. Varying the parameters n at min , n at max , V pp , determining the size of the docking distance L st , it is possible to build several routes of the aircraft from point A to point B. At the same time, the radius of the safe maneuver zone
для смены курса (d=f(Vпp, γла, ΔΖ)) должен обеспечивать завершение маневра на дальности не менее Lст до следующего препятствия с выходом в горизонтальный полет (ГП), соответствующий крену γ<7°, на заданной высоте эшелона (фиг. 18).for changing course (d = f (V p , γ la , ΔΖ)) must ensure completion of the maneuver at a distance of at least L st to the next obstacle with access to horizontal flight (GP), corresponding to a roll γ <7 °, at a given flight level (Fig. 18).
При построении маршрута МВП необходимо осуществить выбор безопасной высоты эшелона МВП и определить максимально возможное отклонение ЛА от линии заданного пути в процессе полета между двумя соседними промежуточными пунктами маршрута МВП.When constructing a route, the profit center must select the safe height of the flight level of the profit center and determine the maximum possible deviation of the aircraft from the line of the given route during the flight between two adjacent waypoints of the profit center.
Рассмотрим этап определения безопасной высоты эшелона.Consider the step of determining the safe height of the echelon.
При полете в режиме МВП с кренами не более 7° (фактически прямолинейный полет) с включенным автоматом управления тягой (АУТ) высота безопасного эшелона будет складываться из следующих составляющих: When flying in profit center mode with banks of not more than 7 ° (in fact, straight-line flight) with the automatic control of the control unit (OUT) turned on, the height of the safe echelon will consist of the following components:
Нэш бп = Нзад эш + ΔΗотк +ΔΗпргр, (1)Hash bp = Nass ash + ΔΗopen + ΔΗprg, (one)
где:Where:
Ηэш бп - безопасная высота при выполнении МВП; Η esh bp - safe altitude when performing a profit center;
Нэш зад - заданная высота эшелона МВП;H ash ass - given the height of the profit center;
ΔΗотк - запас высоты при отказе элементов МВК (определяется в процессе стендовой отработки отказобезопасности контура МВК);ΔΗ TCI - clearance failure IAC elements (defined during Metal mining failsafe circuit IAC);
ΔΗпргр - запас высоты, обусловленный погрешностью используемого датчика измерения высоты (по результатам оценки в летных испытаниях).ΔΗ prgr - altitude reserve, due to the error of the height measurement sensor used (according to the evaluation results in flight tests).
Истинная высота полета ЛА будет определяться величиной безопасной высоты эшелона и высотой подстилающего рельефа:The true flight altitude of the aircraft will be determined by the value of the safe height of the echelon and the height of the underlying terrain:
Нист = Нэш бп + Нрлф, (2)N East = N esh bp + N rlf , (2)
Изменение курса при выполнении МВП приводит к необходимости создания кренов более 7°, что в свою очередь допускает потерю высоты. Данный факт должен учитываться при определении безопасной высоты МВП. В этом случае в соотношении (1) добавляется составляющая, обусловленная потерей высоты из-за наличия крена.A change in course when performing a profit center leads to the need to create banks of more than 7 °, which in turn allows for loss of height. This fact must be taken into account when determining the safe height of the profit center. In this case, in the ratio (1) the component is added, due to the loss of height due to the presence of roll.
Нэш бп = Нзад эш + ΔΗпогр + ΔΠотк + ΔΗγ, (3)Hash bp = Nbum ash + ΔΗpogr + ΔΠopen + ΔΗγ, (3)
где ΔΗγ - потеря высоты, обусловленная наличием крена.where ΔΗγ - loss of height due to the presence of roll.
Значение ΔΗγ фактически является величиной, зависящей от величины созданного крена, приборной скорости ЛА и его аэродинамических характеристик, поэтому параметр может быть определен только экспериментально.The value of ΔΗγ is actually a value that depends on the size of the created roll, the instrument speed of the aircraft and its aerodynamic characteristics, so the parameter can only be determined experimentally.
Для определения данного параметра целесообразно заранее построить зависимости, представленные на фиг. 19 и фиг.20, которые в последующем могут быть использованы при расчете в ЦВМ.To determine this parameter, it is advisable to construct the dependencies shown in FIG. 19 and FIG. 20, which can subsequently be used in the calculation in a digital computer.
Точное выдерживание ЛА линии заданного пути (ЛЗП) также является одним из факторов безопасного выполнения МВП. Возможное отклонение ЛА от ЛЗП складывается из нескольких составляющих, которые определяются точностью используемого датчика информации навигационной системы, точностью цифровой карты местности, точностью системы автоматического управления по выдерживанию заданной траектории, а также необходимым запасом в случае отказа элементов МВК. В общем случае:Accurate maintenance of an aircraft line of a given path (LZP) is also one of the factors for safe performance of the profit center. A possible deviation of an aircraft from an LZP is made up of several components that are determined by the accuracy of the used sensor of the information of the navigation system, the accuracy of the digital map of the area, the accuracy of the automatic control system for maintaining a given trajectory, as well as the necessary margin in case of failure of the EAC. In general:
ΔΖ=ΔΖΗС+ΔΖЦКМ+ΔΖСАУ+ΔΖОТК (4)ΔΖ = ΔΖ Hc + ΔΖ MSC + ΔΖ SAU + ΔΖ OTC (4)
При этом значение ΔΖ формирует понятие безопасного створа выполнения МВП.In this case, the value ΔΖ forms the concept of a safe alignment for performing a profit center.
Полет выполняется в режиме выдерживания заданного курса, то есть с кренами не более 7° (соответствует режиму стабилизации заданного курса в автоматическом режиме управления «Стабилизации заданных углов»). Построение элементарных звеньев обеспечивается при помощи бортовой вычислительной машины над равнинной поверхностью, чем достигается полная безопасность выполнения оценки во всем эксплуатационном диапазоне МВП, включая проверку отказобезопасности контура в реальном полете. Оценке подлежат следующие типовые элементарные звенья (фиг. 1-16) с параметрами:The flight is carried out in the mode of keeping the set course, that is, with rolls of no more than 7 ° (corresponds to the mode of stabilization of the set course in the automatic control mode “Stabilization of Set Angles”). The construction of elementary links is ensured by means of an on-board computer above the flat surface, which ensures complete safety of the assessment over the entire operating range of the profit center, including checking the circuit fail-safe in real flight. The following typical elementary units (Fig. 1-16) with parameters are subject to assessment:
Нэш - высота заданного эшелона в МВП;N ash - the height of the specified level in the profit center;
Θпс мин - минимальный угол переднего склона;Θ ps min - the minimum angle of the front slope;
Θпс макс - максимальный угол переднего склона;Θ ps max - the maximum angle of the front slope;
Θзс мин - минимальный угол заднего склона;Θ 3 min - the minimum angle of the rear slope;
Θзс макс - максимальный угол заднего склона;Θ zs max - the maximum angle of the rear slope;
Нрел - высота рельефа;N rel - height of the relief;
Lст - стыковочная дальность.L st - docking distance.
В результате оценки всех предложенных звеньев для каждого звена формируется высотно-скоростная область конкретного ЛА, обеспечивающая безусловный облет препятствия. Совокупность звеньев, расположенных в любом порядке, формирует горный рельеф, который ЛА способен облететь на заданной высоте эшелона МВП.As a result of the evaluation of all the proposed links for each link, the high-altitude region of a specific aircraft is formed, providing an unconditional overflight of the obstacle. The set of links, located in any order, forms a mountainous relief, which the aircraft is able to fly around at a given depth of the profit center.
Достоинством «звеньевого» метода оценки является дешевизна, безопасность выполнения полетов, полнота оценки характеристик МВП, возможность оценки отказобезопасности МВК в полете, возможность создания полной адекватной модели «рельеф-среда-ЛА», которая обеспечит точное моделирование МВП перед выполнением полета над реальным горным рельефом, возможность создания банка данных для автоматизации выбора и математического расчета маршрута МВП с использованием наземных и бортовых вычислительных ресурсов, что в свою очередь позволит обеспечить безопасность МВП над выбранным горным рельефом.The advantage of the “link” assessment method is low cost, flight safety, completeness of the evaluation of the characteristics of the profit center, the ability to assess the fail-safe safety of the MVK in flight, the ability to create a complete adequate relief-environment-LA model that will provide accurate simulation of the profit center before performing the flight over the real mountain relief , the ability to create a data bank to automate the selection and mathematical calculation of the route of the profit center using ground and airborne computing resources, which in turn will allow To protect the safety of the profit center over the selected mountainous terrain.
Техническим результатом использования «виртуальных» полигонов являются: использование штатных бортовых информационных систем вместо моделей; воздействие на ЛА реальных возмущений (турбулентность атмосферы, близость «земной поверхности» и т.д.), кроме того, возмущение достаточно просто сымитировать; отсутствие необходимости в разработке модели рельефа местности и нештатного цифрового вычислителя на борту ЛА; возможность проведения обучения и тренажа летного состава в реальных полетах; оценка летным составом эргономики МВК; возможность оценки срабатывания средств безопасности и динамики выполнения увода с опасной высоты Ноп при наличии достаточного запаса по высоте; возможность использования полученных результатов после проверки гипотезы эргодичности рельефа для статистической обработки материалов испытаний; снижение количества полетов, необходимых для оценки МВК вThe technical result of the use of "virtual" polygons are: the use of standard on-board information systems instead of models; the impact on LA of real disturbances (atmospheric turbulence, the proximity of the “earth's surface”, etc.); moreover, it is sufficient to simulate the disturbance; no need to develop a terrain model and an abnormal digital computer on board the aircraft; the possibility of training and training of flight personnel in real flights; evaluation by the flight personnel of the ERK ergonomics; the possibility of evaluating the operation of safety equipment and the dynamics of the discharge from a dangerous height H op if there is an adequate margin in height; the possibility of using the obtained results after testing the relief ergodicity hypothesis for statistical processing of test materials; reduction in the number of flights required for the evaluation of the IMC in
условиях горной местности; увеличение времени испытательного полета и снижение расхода топлива (отсутствие необходимости полета на горный полигон и обратно - полеты выполняются в условиях равнины) и, как следствие, уменьшение общего количества испытательных полетов на оценку МВК.mountainous conditions; an increase in the test flight time and a reduction in fuel consumption (no need to fly to the mountain range and back — flights are carried out in plain conditions) and, as a result, a decrease in the total number of test flights for the evaluation of the ERM.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128766A RU2691984C1 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Method of estimating a low-level circuit of aircraft control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128766A RU2691984C1 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Method of estimating a low-level circuit of aircraft control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2691984C1 true RU2691984C1 (en) | 2019-06-19 |
Family
ID=66947784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128766A RU2691984C1 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Method of estimating a low-level circuit of aircraft control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2691984C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2260304A (en) * | 1991-10-12 | 1993-04-14 | Dornier Luftfahrt | Aircraft flight simulator |
RU2134911C1 (en) * | 1996-09-13 | 1999-08-20 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Collision avoidance system for flight tests |
RU2203200C1 (en) * | 2002-08-08 | 2003-04-27 | ОАО "ОКБ им. А.С.Яковлева" | Integrated on-board equipment complex for light combat trainer |
-
2018
- 2018-08-07 RU RU2018128766A patent/RU2691984C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2260304A (en) * | 1991-10-12 | 1993-04-14 | Dornier Luftfahrt | Aircraft flight simulator |
RU2134911C1 (en) * | 1996-09-13 | 1999-08-20 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Collision avoidance system for flight tests |
RU2203200C1 (en) * | 2002-08-08 | 2003-04-27 | ОАО "ОКБ им. А.С.Яковлева" | Integrated on-board equipment complex for light combat trainer |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
МАМРОСЕНКО К.А., РЕШЕТНИКОВА В.Н. Моделирование подстилающей поверхности в имитационных системах. / Программные продукты и системы// 4(112), 2015 г. С.70-74. * |
МАМРОСЕНКО К.А., РЕШЕТНИКОВА В.Н. Моделирование подстилающей поверхности в имитационных системах. / Программные продукты и системы// 4(112), 2015 г. С.70-74. Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных ЛА./ Под редакцией КРАСИЛЬЩИКОВ М.Н., СЕРЕБРЯКОВА Г.Г. // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009 г., с.476-516. * |
Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных ЛА./ Под редакцией КРАСИЛЬЩИКОВ М.Н., СЕРЕБРЯКОВА Г.Г. // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009 г., с.476-516. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
De Beni et al. | UAVs for volcano monitoring: A new approach applied on an active lava flow on Mt. Etna (Italy), during the 27 February–02 March 2017 eruption | |
CN105243173A (en) | Computer virtual environment simulation and check system for performance based navigation flight program | |
CN102645931B (en) | For selecting meteorological data for the method updating aerial vehicle trajectory | |
RU2487419C1 (en) | System for complex processing of information of radio navigation and self-contained navigation equipment for determining real values of aircraft navigation parameters | |
CN104637370A (en) | Photogrammetry and remote sensing comprehensive teaching method and system | |
CN110333738A (en) | A kind of unmanned plane cluster verification method based on analogue simulation software | |
Rabinovich et al. | Toward dynamic monitoring and suppressing uncertainty in wildfire by multiple unmanned air vehicle system | |
CN108614907A (en) | A kind of unmanned plane during flying course line and landform collision detection method | |
RU2691984C1 (en) | Method of estimating a low-level circuit of aircraft control | |
RU2696047C1 (en) | Method for constructing a low-altitude flight route on a virtual polygon | |
Horota et al. | Printgrammetry—3-D Model Acquisition Methodology From Google Earth Imagery Data | |
CN104020681A (en) | Free flight analog simulation platform | |
de Carvalho | Data Collection and Analysis in a Distributed Simulation Platform | |
Peña et al. | On the initiation phase of a mixed reality simulator for air pollution monitoring by autonomous UAVs | |
Zazula et al. | Flight simulators–from electromechanical analogue computers to modern laboratory of flying | |
Shaharizuan | Surveying with photogrammetric Unmanned Aerial Vehicles (UAV)—An industrial breakthrough | |
Pelz et al. | Tactical insertion mission planning and rehearsal using virtual reality simulation | |
Sarsenbay | Valutazione degli effetti della dislocazione dei punti di appoggio sulla precisione fotogrammetrica attraverso il tool" Unmanned Photogrammetric Office" | |
Expósito García | Deterministic model of the radio channel applied to the optimization of the UAV trajectory for optimum air-to-ground communication in the environment of future urban scenarios | |
Phatak et al. | Evaluation of the Usefulness of Various Simulation Technology Options for Terminal Instrument Procedures (TERPS) Enhancement | |
Phatak et al. | Evaluation of the usefulness of various simulation technology options for TERPS enhancement | |
Filippi | Simulation of natural complex systems, contribution to wildfire forecasting | |
Wang et al. | A Monte Carlo simulation tool for evaluating space launch and re-entry operations | |
Rasmussen et al. | AVDS-A flight systems design tool for visualization and engineer-in-the-loop simulation | |
Almeida | Multirotor UAV simulation for monitoring natural disasters using GAZEBO |