RU2749167C1 - Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions - Google Patents
Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749167C1 RU2749167C1 RU2020121991A RU2020121991A RU2749167C1 RU 2749167 C1 RU2749167 C1 RU 2749167C1 RU 2020121991 A RU2020121991 A RU 2020121991A RU 2020121991 A RU2020121991 A RU 2020121991A RU 2749167 C1 RU2749167 C1 RU 2749167C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- altitude
- stabilization
- flight
- speed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
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, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к системам автоматического управления самолетом в продольной плоскости при возврате на аэродром с большой высоты (в т.ч. > 11 км) и с большой начальной скоростью полета (в т.ч. с числом М>1) при значительном удалении (в т.ч. > 150 км) от взлетно-посадочной полосы (ВПП) в условиях экономии топлива.The invention relates to the field of aviation technology, namely to systems for automatic control of an aircraft in the longitudinal plane when returning to an airfield from a high altitude (including> 11 km) and with a high initial flight speed (including with the number M> 1) at a significant distance (including> 150 km) from the runway (runway) in fuel economy conditions.
Известны способы автоматического управления самолетом при снижении, применимые для выполнения режима «возврат на аэродром», реализованные в системах управления, представленных в патентах RU №2542686 «Система автоматического управления самолетом при снижении», RU №2703378 «Система автоматического управления самолетом при снижении на этапе стабилизации высоты круга». Их использование не предусматривает функционирование с больших удалений от ВПП, с больших начальных высот и скоростей полета. Не предусмотрено в них и решение актуального на практике вопроса экономии топлива.Known methods of automatic aircraft control during descent, applicable to perform the "return to the airfield" mode, implemented in control systems presented in patents RU No. 2542686 "Automatic aircraft control system during descent", RU No. 2703378 "Automatic aircraft control system during descent at the stage circle height stabilization ". Their use does not provide for operation from large distances from the runway, from high initial altitudes and flight speeds. They also do not provide for a solution to the actual issue of fuel economy in practice.
Логика управления самолетом в режиме «возврат на аэродром» направлена на достижение максимальной экономии топлива и заключается в последовательном выполнении трех этапов (фиг. 1).The logic of aircraft control in the "return to the airfield" mode is aimed at achieving maximum fuel economy and consists in the sequential execution of three stages (Fig. 1).
На первом из них самолет, движущийся на большой высоте и с большой скоростью полета, выводится из начального удаленного от ВПП положения на заданную крейсерскую высоту полета. При этом требуется максимальная экономия топлива при фиксированном режиме работы двигательной установки, характеризующемся минимальным расходом топлива. Необходимо также выдерживать заданную приборную скорость полета (Vпр) и не превышать предельную отрицательную вертикальную скорость (Vy) снижения. Движение самолета происходит с потерей высоты полета до некоторого предварительно заданного значения (до т.н. «крейсерской высоты» Нкрейс) и совершается за один или за несколько проходов. После достижения «крейсерской высоты» выполняется режим стабилизации этой высоты полета до момента пересечения с заданной траекторией снижения.In the first of them, an aircraft moving at a high altitude and with a high flight speed is brought from an initial position remote from the runway to a given cruising flight altitude. This requires maximum fuel economy at a fixed operating mode of the propulsion system, characterized by minimum fuel consumption. It is also necessary to maintain the specified indicated airspeed (V pr ) and not exceed the maximum negative vertical speed (V y ) of descent. Aircraft movement occurs with a loss of flight altitude up to a certain predetermined value (up to the so-called "cruising altitude" H cruise ) and is performed in one or several passes. After reaching the "cruising altitude", the mode of stabilization of this flight altitude is performed until the moment of intersection with the specified descent trajectory.
Второй этап управления заключается в стабилизации положения самолета на заданной траектории снижения, представляющей собой прямую линию с некоторым углом наклона к плоскости горизонта (в частности, равном 6°) и в переходе на заданную высоту круга с последующей ее стабилизацией.The second stage of control consists in stabilizing the position of the aircraft on a given descent trajectory, which is a straight line with a certain angle of inclination to the horizon plane (in particular, equal to 6 °) and in transition to a given circle height with its subsequent stabilization.
На третьем, заключительном этапе управления осуществляется стабилизация положения самолета на посадочной глиссаде снижения.At the third, final control stage, the aircraft position is stabilized on the landing glide path of descent.
Перечисленные этапы выполняются последовательно друг за другом.The listed steps are performed sequentially one after another.
На первом этапе выполнения режима «возврат на аэродром» происходит снижение самолета с допустимой вертикальной скоростью 0>Vy>Vy min, где Vy min=- (100÷150) м/с, либо на несколько программно задаваемых эшелонов по высоте Нзад, последним из которых является эшелон крейсерской высоты Hкрейс, либо сразу на крейсерскую высоту полета. При этом необходима максимальная экономия топлива при фиксированном режиме функционирования двигательной установки (в частности, в режиме «малый газ»), требуется также выдерживать заданную приборную скорость полета (Vпр). Значение стабилизируемой скорости выбирается из условий обеспечения максимального аэродинамического качества для обеспечения минимального километрового расхода топлива. В случае, если потребное значение приборной скорости меньше минимально допустимой скорости полета, заданная скорость приравнивается к минимально допустимой. В случае, если минимально-допустимая скорость полета зависит от высоты полета (как правило, с ростом высоты значение минимально-допустимой скорости полета увеличивается), снижение разделяется на несколько участков, при этом в качестве эшелонов заданных высот выбираются высоты, на которых происходит изменение минимально-допустимой скорости полета. Таким образом, самолет проходит по профилю с оптимальной приборной скоростью (с точки зрения километрового расхода топлива) или с минимально-допустимыми скоростями. В результате обеспечивается минимальный расход топлива на выход на крейсерскую высоту полета. После достижения «крейсерской высоты» полета выполняется режим стабилизации этой высоты до момента пересечения с заданной траекторией снижения.At the first stage of the “return to the airfield” mode, the aircraft descends with an admissible
На первом этапе выполнения режима «возврат на аэродром» процесс управления самолетом осуществляется с помощью автоматической системы управления в соответствии с патентом RU №2619793 «Система автоматического управления самолетом при наборе и стабилизации заданной высоты» путем перевода режима ее работы из набора высоты в режим снижения высоты. При сохраненной общей структуре системы управления, представленной в патенте №2619793, отличительными признаками ее использования в режиме снижения являются:At the first stage of the "return to the airfield" mode, the aircraft control process is carried out using an automatic control system in accordance with the patent RU No. 2619793 "Aircraft automatic control system when climbing and stabilizing a given altitude" by transferring its operating mode from climb to altitude lowering ... With the preserved general structure of the control system presented in patent No. 2619793, the distinctive features of its use in the descent mode are:
- блок 1 формирования заданной скорости полета Vзад и блок 14 формирования заданной крейсерской высоты полета Нзад имеют возможность программного изменения и, тем самым, заданные значения скорости полета Vзад и высоты эшелонов снижения Hзад могут меняться по заданным программам с целью обеспечения экономичной работы двигательной установки;-
- в блоке 21 ограничения сигналов по величине суммарный сигнал заданной вертикальной скорости самолета ограничивается в области отрицательных значений , где Vy min=-(100÷450) м/с; за счет этого исключается набор высоты и ограничивается максимальная вертикальная скорость снижение на уровне допустимых значений;- in block 21 limiting signals in magnitude, the total signal of a given vertical speed of the aircraft limited to negative values , where V y min = - (100 ÷ 450) m / s; due to this, the climb is excluded and the maximum vertical speed of descent is limited to the level of permissible values;
- блок логики 22 переводит управление самолетом из режима снижения в режим стабилизации крейсерской высоты полета Hкрейс по признаку Н<(Hзад+ΔH), ΔH=(100 ÷ 200)м; за счет этого обеспечивается плавный (без перерегулирования) процесс выхода самолета на крейсерскую высоту Нкрейс с последующей стабилизацией этой высоты полета.- the logic block 22 transfers the control of the aircraft from the mode of descent to the mode of stabilization of the cruising altitude H cruise on the basis of H <(H back + Δ H ), Δ H = (100 ÷ 200) m; due to this, a smooth (without overshoot) process of the aircraft reaching the cruising altitude H cruise is provided with the subsequent stabilization of this flight altitude.
На втором этапе возврата самолета на аэродром осуществляется процесс стабилизации его положения на заданной траектории снижения с помощью автоматической системы управления в соответствии с патентом RU №2703378 «Система автоматического управления самолетом при снижении на этапе стабилизации высоты круга». Система управления включается в работу в момент пересечения траектории полета на крейсерской высоте полета с заданной траекторией снижения. С помощью этой же системы управления выполняется плавный процесс выхода самолета на заданную высоту круга Нкруг (без «провалов» по высоте ниже высоты круга) и последующая стабилизация его положения на этой высоте.At the second stage of returning the aircraft to the airfield, the process of stabilizing its position on a given descent trajectory is carried out using an automatic control system in accordance with patent RU No. 2703378 "Aircraft automatic control system during descent at the stage of circle height stabilization." The control system is activated at the moment of intersection of the flight path at cruising flight altitude with a given descent path. With the help of the same control system, a smooth process of the aircraft reaching the given height of the circle H circle (without "dips" in height below the height of the circle) and the subsequent stabilization of its position at this height is carried out.
На третьем, заключительном этапе возврата самолета на аэродром осуществляется процесс стабилизации положения самолета на посадочной глиссаде снижения с помощью автоматической системы управления в соответствии с патентом RU №2537201 - «Система автоматического управления самолетом при заходе на посадку».At the third, final stage of returning the aircraft to the airfield, the process of stabilizing the position of the aircraft on the landing glide path of descent is carried out using an automatic control system in accordance with patent RU No. 2537201 - "Automatic aircraft control system during landing approach."
Сущность изобретения поясняется графическими изображениями:The essence of the invention is illustrated by graphic images:
на фиг. 1 представлена графическая схема последовательно выполняемых этапов управления самолетом в режиме «возврат на аэродром» - т.н. «профиль» полета;in fig. 1 shows a graphical diagram of the sequentially executed stages of aircraft control in the "return to the airfield" mode - the so-called. Flight "profile";
на фиг. 2 представлены графики изменения основных параметров полета (высоты, скорости полета, вертикальной скорости) на первом этапе выполнения режима «возврат на аэродром».in fig. 2 shows the graphs of changes in the main flight parameters (altitude, flight speed, vertical speed) at the first stage of the "return to the airfield" mode.
На фиг. 1, 2 использованы следующие обозначения:FIG. 1, 2, the following designations are used:
ВПП - взлетно-посадочная полоса;Runway - runway;
Н - текущая высота полета;Н - current flight altitude;
t, с - текущее время;t, s - current time;
Нкруг - высота круга;H circle - the height of the circle;
Нкрейс - крейсерская высота полета;H cruise - cruising altitude;
Н_0 - начальная высота, занятая самолетом перед выполнением режима «возврат на аэродром»;Н_0 - initial altitude occupied by the aircraft before performing the “return to the airfield” mode;
Н_1 - первое (промежуточное) значение заданной высоты;Н_1 - the first (intermediate) value of the specified height;
Hkr - второе (конечное) значение заданной высоты (крейсерская высота);H kr - the second (final) value of the specified altitude (cruising altitude);
Vy - вертикальная скорость снижения самолета;V y - vertical speed of descent of the aircraft;
Vmin - предельно допустимое отрицательное значение вертикальной скорости;V min is the maximum permissible negative value of the vertical speed;
Vпр - приборная скорость полета самолета;V pr is the indicated flight speed of the aircraft;
V_0 - начальная скорость перед выполнением режима «возврат на аэродром»;V_0 - initial speed before the "return to the airfield" mode;
V_1 - расчетная скорость полета, соответствующая экономичному расходу топлива двигательной установки при переходе на первое (промежуточное) значение заданной высоты;V_1 is the estimated flight speed corresponding to the economic fuel consumption of the propulsion system during the transition to the first (intermediate) value of the given altitude;
V_kr - расчетная скорость полета, соответствующая экономичному расходу топлива двигательной установки при переходе на крейсерскую высоту полета.V_kr is the estimated flight speed corresponding to the economical fuel consumption of the propulsion system during the transition to the cruising flight altitude.
В рассмотренном примере процесс управления самолетом на первом этапе выполнения режима «возврат на аэродром» состоит из двух фрагментов: снижение самолета с начальной высоты Н_0 до промежуточной заданной высоты Н_1 с последующим переходом на заданную крейсерскую высоту полета Нkr.In the example considered, the aircraft control process at the first stage of the “return to the airfield” mode consists of two fragments: lowering the aircraft from the initial altitude H_0 to the intermediate preset altitude H_1 followed by transition to the preset cruising flight altitude H kr .
Из представленных на фиг.2 материалов следует, что:From the materials presented in figure 2, it follows that:
- процесс снижения самолета до промежуточной заданной высоты Н_1 и далее до крейсерской высоты полета Hkr осуществляется соответственно со скоростями полета V_1 и V_kr, определенными из условий экономичного расхода топлива двигательной установки на этих высотах; скорости полета V_1 и V_kr после окончания переходных процессов поддерживаются постоянными на расчетных значениях;- the process of lowering the aircraft to an intermediate preset altitude H_1 and further to the cruising altitude H kr is carried out, respectively, at the flight speeds V_1 and V_kr, determined from the conditions of economic fuel consumption of the propulsion system at these altitudes; the flight speeds V_1 and V_kr after the end of the transient processes are kept constant at the calculated values;
- вертикальная скорость полета Vy не превышает максимально допустимых отрицательных значений.- vertical flight speed V y does not exceed the maximum permissible negative values.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121991A RU2749167C1 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121991A RU2749167C1 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749167C1 true RU2749167C1 (en) | 2021-06-07 |
Family
ID=76301312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020121991A RU2749167C1 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749167C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1823356C (en) * | 1991-05-28 | 1995-05-20 | Московский научно-производственный комплекс "Авионика" | Landing approach automatic control system |
RU2240589C1 (en) * | 2003-07-31 | 2004-11-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Method for automatic control of aircraft at approach to runway line |
RU2549145C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield |
RU2703378C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-10-16 | Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") | Aircraft automatic control system with reduction of circle height at stabilization stage |
US20200058225A1 (en) * | 2018-08-14 | 2020-02-20 | The Boeing Company | System and method to modify an aircraft flight trajectory |
-
2020
- 2020-07-02 RU RU2020121991A patent/RU2749167C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1823356C (en) * | 1991-05-28 | 1995-05-20 | Московский научно-производственный комплекс "Авионика" | Landing approach automatic control system |
RU2240589C1 (en) * | 2003-07-31 | 2004-11-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Method for automatic control of aircraft at approach to runway line |
RU2549145C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield |
US20200058225A1 (en) * | 2018-08-14 | 2020-02-20 | The Boeing Company | System and method to modify an aircraft flight trajectory |
RU2703378C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-10-16 | Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") | Aircraft automatic control system with reduction of circle height at stabilization stage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8126599B2 (en) | Method of calculating approach trajectory for aircraft | |
CA2674732C (en) | Implementing continuous descent approaches for maximum predictability in aircraft | |
CA2843657C (en) | Flight director flare guidance | |
JP5473672B2 (en) | Maximizing aircraft predictability with a continuous descent approach | |
JP5292314B2 (en) | Flight management system that generates variable thrust cutback at aircraft departure | |
US20080228333A1 (en) | Method and device to assist in the guidance of an airplane | |
CN105717937B (en) | With the method for the decline stage of aircraft avionic device automatic vehicle | |
US8666567B2 (en) | Systems and methods for controlling the speed of an aircraft | |
US8706326B2 (en) | Method and device for aiding the piloting of an aircraft during a landing phase | |
EP3299924A2 (en) | Enhanced take-off system | |
CA2893712A1 (en) | Method and device for determining a control set point of an aircraft, associated computer program and aircraft | |
CN105005342B (en) | The method for controlling aircraft automatic takeoff | |
CN106873615B (en) | Emergency return landing speed instruction set design method | |
Hanson et al. | Experimental measurements of fuel savings during aircraft wake surfing | |
CN101256410B (en) | Method for conversion of flight phase of unmanned vehicle | |
RU2749167C1 (en) | Method for plane control when returning to airfield under fuel-saving conditions | |
US11934205B2 (en) | Method for managing the continuous climb of an aircraft or drone | |
Peng et al. | A novel emergency flight path planning strategy for civil airplanes in total loss of thrust | |
Lamp et al. | Automatic landing of a high-aspect-ratio aircraft without using the thrust | |
Mollwitz et al. | Steep segmented approaches for active noise abatement-A flyability study | |
Tobias et al. | Mixing four-dimensional equipped and unequipped aircraft in the terminal area | |
CN111142561A (en) | Vertical height guiding method of flight management system | |
Burcham, Jr et al. | Development and flight test of an augmented thrust-only flight control system on an MD-11 transport airplane | |
EP3855274A1 (en) | Optimum idle descent start point display based on current conditions | |
Westerlaken et al. | Conceptual Development of the Free-Degree Decelerating Approach |