RU2798591C1 - Device for prediction of takeoff and flight path of aircraft over high altitude obstacles - Google Patents

Device for prediction of takeoff and flight path of aircraft over high altitude obstacles Download PDF

Info

Publication number
RU2798591C1
RU2798591C1 RU2022131030A RU2022131030A RU2798591C1 RU 2798591 C1 RU2798591 C1 RU 2798591C1 RU 2022131030 A RU2022131030 A RU 2022131030A RU 2022131030 A RU2022131030 A RU 2022131030A RU 2798591 C1 RU2798591 C1 RU 2798591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
aircraft
takeoff
trajectory
flight
Prior art date
Application number
RU2022131030A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Михайлович Шевченко
Борис Викторович Павлов
Галина Николаевна Начинкина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2798591C1 publication Critical patent/RU2798591C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aircraft.
SUBSTANCE: group of inventions relates to a method and device for an energy method for predicting the trajectory of take-off and flight of an aircraft over a high-altitude obstacle. To predict the trajectory, the distance to the characteristic points on the forward trajectory of the aircraft during take-off is predicted, an algorithm for calculating the distance to the point of making a decision on the possibility of take-off in the presence of high-altitude obstacles along the course is developed, the correction of the results of the initial forecast is introduced, and an information message is formed in the pilot's field of view. The device comprises computing units for implementing the method.
EFFECT: reduced probability of flight accidents.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного приборного оборудования и предназначено для формирования в рабочем пространстве летчика, пилотирующего самолет, оповещений в форме текстовых, образных или звуковых сигналов о дальности до точки возможности взлета при наличии высотных препятствий на впередилежащей траекторииThe invention relates to the field of aviation instrumentation and is intended for the formation in the working space of a pilot piloting an aircraft, notifications in the form of text, figurative or sound signals about the distance to the take-off capability point in the presence of high-altitude obstacles on the ahead trajectory

В связи с интенсификацией воздушных перевозок и расширением эксплуатационных диапазонов вопросы безопасности авиационной техники становятся все более острыми.Due to the intensification of air traffic and the expansion of operational ranges, aviation safety issues are becoming more acute.

Статистика авиационных происшествий (АП) по материалам последних зарубежных [1-4] и отечественных [5, 6] исследований показывает, что доля АП, обусловленных участием человека в процессе выполнения полетного задания, колеблется в зависимости от методик оценки от 50 до 70%. Statistics of aviation accidents (AA) based on the latest foreign [1-4] and domestic [5, 6] studies show that the proportion of accidents caused by human participation in the process of performing a flight task varies from 50 to 70% depending on the assessment methods.

Хронологический анализ состояния отечественного парка самолетов также не выявил тенденции к снижению общей аварийности [7]. Анализ показывает, что по мере совершенствования техники доля авиационных происшествий, связанных с недостатками систем самолетов и их характеристик, уменьшилась с 40% до 15%, а доля происшествий, обусловленных отклонениями в работе персонала, в основном экипажа, выросла с 50% до 80%). Такая высокая доля негативных происшествий обусловлена повышенной психологической нагрузкой, скоротечностью процессов и дефицитом времени на принятие решений.A chronological analysis of the state of the domestic aircraft fleet also did not reveal a trend towards a decrease in the overall accident rate [7]. The analysis shows that as technology improves, the proportion of accidents associated with shortcomings in aircraft systems and their characteristics has decreased from 40% to 15%, and the proportion of accidents caused by deviations in the work of personnel, mainly the crew, has increased from 50% to 80% ). Such a high proportion of negative incidents is due to increased psychological stress, the transience of processes and the lack of time for decision-making.

Анализ состояния безопасности полета (БП) на этапе «ВЗЛЕТ» выявил, что основными причинами АП являются:The analysis of the state of flight safety (SF) at the “TAKEOFF” stage revealed that the main causes of the accident are:

- ошибочные действия/бездействие экипажа из-за позднего принятия решения на прекращение взлета;- erroneous actions/inaction of the crew due to the late decision to terminate the takeoff;

- неудовлетворительное состояние ВПП;- unsatisfactory condition of the runway;

- опасные воздействия внешних факторов;- dangerous effects of external factors;

- отказы силовых установок и систем воздушного судна (ВС).- failures of power plants and systems of an aircraft (AC).

Анализ статистики АП, зафиксированный за последние 30 лет, и связанный с прекращением взлета, позволяют сделать следующие выводы:An analysis of the accident statistics recorded over the past 30 years and associated with the termination of takeoff allows us to draw the following conclusions:

- более половины АП указывают на принятие решения и начала действий экипажа на скорости, превышающей V1, когда практически невозможно предотвратить выкатывания ВС за пределы ВПП;- more than half of the accidents indicate the adoption of a decision and the start of actions by the crew at a speed exceeding V 1 , when it is practically impossible to prevent the aircraft from overrunning the runway;

- более 30% АП произошли на мокрой, заснеженной или обледеневшей ВПП;- more than 30% of the accidents occurred on a wet, snowy or icy runway;

- 25% АП связаны с отказами силовой установки (СУ);- 25% of accidents are related to power plant (PU) failures;

- около 25% прерванных взлетов произошли из-за разрушения пневматиков шасси и других отказов систем ВС.- about 25% of aborted takeoffs were due to the destruction of the landing gear tires and other aircraft system failures.

Из анализа АП, также выявлено, что экипажи ВС допускают систематические ошибки, в частности:From the analysis of the accident, it was also revealed that the aircraft crews make systematic errors, in particular:

- в установке конфигурации, не соответствующей фактическим метеорологическим условиям, техническому состоянию ВПП, фактической взлетной массе, в том числе и преднамеренную установку механизации в конфигурацию, отличающуюся от требований РЛЭ;- in the installation of a configuration that does not correspond to the actual meteorological conditions, the technical condition of the runway, the actual takeoff weight, including the deliberate installation of mechanization in a configuration that differs from the requirements of the Flight Manual;

- выполнение взлетов с коротких ВПП, не соответствующих условиям безопасного взлета; - столкновения с рельефом и искусственными препятствиями на воздушном участке взлетной дистанции.- performance of takeoffs from short runways that do not meet the conditions of safe takeoff; - collisions with terrain and artificial obstacles on the air section of the takeoff distance.

В этой связи становится очевидной необходимость улучшения информационной поддержки пилота, создание дружественной среды взаимодействия пилота с приборным оборудованием кабины, а также разработка методов опережающего и прогнозного оповещения экипажей о характерных событиях на впередилежащей траектории.In this regard, it becomes obvious that it is necessary to improve the information support of the pilot, create a friendly environment for the interaction of the pilot with the cockpit instrumentation, as well as develop methods for advanced and predictive notification of crews about characteristic events on the forward trajectory.

В заявляемом изобретении описаны метод и алгоритм прогнозирования движения летательных аппаратов (ЛА) на наземных участках траектории [8-13]. Методологической базой разработок является энергетический подход к управлению пространственным движением ЛА [14-16].The claimed invention describes a method and algorithm for predicting the movement of aircraft (LA) on the ground sections of the trajectory [8-13]. The methodological base of developments is the energy approach to the control of the spatial motion of an aircraft [14-16].

Метод учитывает накопление энергии на впередилежащей траектории, включая воздушный сегмент, и поэтому прогноз возможности безопасного взлета намного опережает момент достижения скорости взлета, требуемой руководством по летной эксплуатации (РЛЭ).The method takes into account the accumulation of energy on the trajectory ahead, including the air segment, and therefore the forecast of the possibility of a safe takeoff is far ahead of the moment when the takeoff speed required by the flight manual (AFM) is reached.

Выполнен большой объем статистических испытаний алгоритмов прогнозирования в широком диапазоне условий на ВПП. Результаты анализа демонстрируют высокую точность и достоверность алгоритмов прогнозирования событий на траектории взлета.A large amount of statistical testing of prediction algorithms has been performed in a wide range of runway conditions. The results of the analysis demonstrate the high accuracy and reliability of the algorithms for predicting events on the takeoff trajectory.

Для улучшения ситуационной осведомленности пилота и визуальной оценки развития ситуации предложен прототип индикатора взлета в кабине пилота.To improve the situational awareness of the pilot and visual assessment of the development of the situation, a prototype of the take-off indicator in the cockpit is proposed.

Известно устройство «Бортовая интегрированная система информационной поддержки экипажа и когнитивный формат представления полетной информации на этапе "взлет" многодвигательного воздушного судна» (RU 2550887 С2, 20.05.2015). Бортовая система предназначена для информационной поддержки на этапах предполетной, предстартовой подготовки и на воздушном участке полной взлетной дистанции за счет значительного повышения уровня ситуационной (информационной) осведомленности и служит для обеспечения экипажа полной, достоверной, актуальной, непротиворечивой и интерактивной информацией. В упомянутом устройстве с целью повышения уровня интеллектуальной поддержки экипажа используется активация визуального (образного) мышления, позволяющая разгрузить ментальную деятельность экипажа.Known device "Onboard integrated information support system for the crew and the cognitive format for the presentation of flight information at the stage of "takeoff" multi-engine aircraft" (RU 2550887 C2, 20.05.2015). The on-board system is designed for information support at the stages of pre-flight, pre-launch preparation and on the air section of the full take-off distance due to a significant increase in the level of situational (information) awareness and serves to provide the crew with complete, reliable, up-to-date, consistent and interactive information. In the mentioned device, in order to increase the level of intellectual support for the crew, the activation of visual (imaginative) thinking is used, which allows unloading the mental activity of the crew.

Недостатком известного устройства является то, что на его входы поступают только текущие обобщенные координаты объекта, что не позволяет сообщать экипажу информацию о предстоящих событиях и принимать опережающие действия.The disadvantage of the known device is that only the current generalized coordinates of the object are received at its inputs, which does not allow the crew to be informed about upcoming events and take advanced actions.

Техническим результатом устройства является формирование на экране пилотажного прибора оповещений о величине скорректированной прогнозной дальности до точки принятия решения на траектории резерва качения до обреза ВПП, ее координаты и дальности до достижения скорости подъема носового колеса и резерва качения самолета до обреза ВПП в форме текстовых или графических сообщений, что расширяет информационные возможности бортового оборудовании самолетов гражданской авиации, позволит повысить ситуационную осведомленность пилота в условиях атмосферных возмущений сложной структуры, тем самым снизить стрессовые нагрузки в критических ситуациях и в итоге уменьшить вероятность летных происшествий.The technical result of the device is the formation on the screen of the flight instrument alerts about the value of the corrected predictive range to the decision point on the trajectory of the rolling reserve to the runway edge, its coordinates and range until the nose wheel rise speed and the aircraft roll reserve to the runway edge are reached in the form of text or graphic messages , which expands the information capabilities of the on-board equipment of civil aviation aircraft, will increase the situational awareness of the pilot in conditions of atmospheric disturbances of a complex structure, thereby reducing stress loads in critical situations and, as a result, reducing the likelihood of flight accidents.

Технический результат устройства достигается тем, что устройство энергетического метода прогнозирования траектории взлета и пролета летательного аппарата над высотным препятствием содержит блок 1 связи с бортовым измерительным оборудованием, блок 2 вычисления прогнозной дальности до точки принятия решения на траектории, блок 3 вычисления коэффициента коррекции при разных скоростях качения самолета, блок 4 вычисления скорректированной дальности до точки принятия решения, блок 5 вычисления координаты точки принятия решения, блок 6 вычисления резерва качения самолета до обреза ВПП, при этом выходы блока 1 соединены с входами блоков 2, 3, 5, 6 и блока 7, выходы блока 2 поступают на входы блока 4, а выходы блока 3 подаются на блок 4, а выходы блоков 4, 5, 6 и 7 подаются на экран КПП.The technical result of the device is achieved by the fact that the device of the energy method for predicting the trajectory of the takeoff and flight of an aircraft over a high-altitude obstacle contains a block 1 for communication with on-board measuring equipment, a block 2 for calculating the predictive range to the decision point on the trajectory, a block 3 for calculating the correction coefficient at different rolling speeds aircraft, block 4 for calculating the corrected range to the decision point, block 5 for calculating the coordinates of the decision point, block 6 for calculating the aircraft rolling reserve to the runway edge, while the outputs of block 1 are connected to the inputs of blocks 2, 3, 5, 6 and block 7, the outputs of block 2 are fed to the inputs of block 4, and the outputs of block 3 are fed to block 4, and the outputs of blocks 4, 5, 6 and 7 are fed to the checkpoint screen.

Фиг. 1 Структура способа прогнозирования.Fig. 1 The structure of the forecasting method.

Фиг. 2. Прототип индикатора взлета в кабине пилота.Fig. 2. Prototype of the take-off indicator in the cockpit.

Описание энергетического метода прогнозирования траектории взлета и пролета ЛА над высотным препятствием.Description of the energy method for predicting the trajectory of the take-off and flight of an aircraft over a high-altitude obstacle.

Математической формулировкой энергетического подхода к управлению полетом является уравнение баланса энергий, расширенное на наземные режимы движения. В символьной форме обобщенное уравнение записывается в виде:The mathematical formulation of the energy approach to flight control is the energy balance equation extended to ground motion modes. In symbolic form, the generalized equation is written as:

Figure 00000001
Figure 00000001

Это уравнение устанавливает количественные соотношения между источником энергии и всеми ее потребителями. Уравнение записано в форме приращений удельной энергии движения:This equation establishes quantitative relationships between the energy source and all its consumers. The equation is written in the form of increments of the specific energy of motion:

Figure 00000002
Figure 00000002

где h - геометрическая высота, V - инерциальная скорость полета, m - масса самолетаwhere h is the geometric height, V is the inertial flight speed, m is the mass of the aircraft

Единицей измерения удельной энергии служит метр, поэтому она называется также энергетической высотой. Уравнение содержит члены: ΔHE- приращение энергетической высоты,

Figure 00000003
- удельная работа двигателя,
Figure 00000004
- затраты энергии на преодоление силы лобового сопротивления,
Figure 00000005
- работа ветра. Для каждого члена уравнения баланса энергий в наших работах [14, 15] получены интегральные выраженияThe unit of measure for specific energy is the meter, which is why it is also called energy height. The equation contains terms: ΔH E - energy height increment,
Figure 00000003
- specific work of the engine,
Figure 00000004
- energy costs to overcome the drag force,
Figure 00000005
- the work of the wind. For each term of the energy balance equation in our works [14, 15], integral expressions were obtained

Figure 00000006
Figure 00000006

где θ - угол наклона траектории; VB - воздушная скорость; Рн - тяга двигателя, нормированная весом самолета; DH - нормированная равнодействующая всех внешних сил; αв - угол атаки крыла; ϕдв - угол установки двигателя. Множитель fw называется фактором ветра. Он имеет выражение

Figure 00000007
в котором Wx и Wy - горизонтальная и вертикальная составляющие ветра.where θ is the angle of inclination of the trajectory; V B - airspeed; P n - engine thrust, normalized by the weight of the aircraft; D H - normalized resultant of all external forces; α in - angle of attack of the wing; ϕ dv - angle of installation of the engine. The factor f w is called the wind factor. It has an expression
Figure 00000007
in which W x and W y are the horizontal and vertical components of the wind.

Новый член

Figure 00000008
отражающий процесс поглощения энергии на преодоление механических сил торможения, представлен в форме:New Member
Figure 00000008
reflecting the process of energy absorption to overcome the mechanical braking forces, is presented in the form:

Figure 00000009
Figure 00000009

где kторм - обобщенный нормированный коэффициент торможения, равный отношению суммарной силы сопротивления со стороны шасси к весу самолета.where k torm is a generalized normalized braking coefficient equal to the ratio of the total drag force from the landing gear to the weight of the aircraft.

В осложненных условиях на этапе разбега при пониженной тяговооруженности по причине отказа двигателей или в условиях высокогорья, или при повышенной температуре воздуха, или при предельных полезных нагрузках необходимо оценить и сообщить пилоту возможность самолета осуществить разбег до взлетной скорости в пределах ВПП чтобы набрать достаточную высоту для пролета над препятствиями в виде искусственных сооружений или естественных возвышений рельефа местности по курсу взлета.In difficult conditions during the takeoff phase with reduced thrust-to-weight ratio due to engine failure or in high altitude conditions, or at elevated air temperatures, or at maximum payloads, it is necessary to evaluate and inform the pilot the ability of the aircraft to take off to takeoff speed within the runway in order to gain sufficient height for overflight over obstacles in the form of artificial structures or natural elevations of the terrain along the take-off course.

В момент пролета над препятствием самолет должен иметь скорость не ниже минимальной скорости устойчивого горизонтального полета V2, известной для каждого типа самолетов. Таким образом, полная энергия движения в момент преодоления препятствия ЕНпреп должна содержать необходимый минимум кинетической составляющей и запас потенциальной составляющей, которая и определяют достижимую высоту Нпреп пролета над препятствием:At the time of passing over an obstacle, the aircraft must have a speed not lower than the minimum speed of steady horizontal flight V 2 known for each type of aircraft. Thus, the total energy of motion at the moment of overcoming the obstacle E Hprep must contain the necessary minimum of the kinetic component and the stock of the potential component, which determine the achievable height Hprep of flight over the obstacle:

Figure 00000010
Figure 00000010

Величина полной накопленной энергии в конце какого-либо маневра складывается из текущих кинетической и потенциальной составляющих и работы всех внешних сил Fi, на траектории маневра. Траектория подлета к препятствию длиной S включает наземный и воздушный участки. При малых углах набора высоты, длина пространственной траектории близка к ее проекции. Тогда спрогнозированная накопленная энергия на пути:The value of the total accumulated energy at the end of any maneuver is the sum of the current kinetic and potential components and the work of all external forces F i , on the trajectory of the maneuver. The approach trajectory to an obstacle of length S includes ground and air sections. At small climb angles, the length of the spatial trajectory is close to its projection. Then the predicted accumulated energy along the path is:

Figure 00000011
Figure 00000011

где

Figure 00000012
- сумма всех внешних сил: тяги двигателя, аэродинамического сопротивления, трения качения и торможения. Это уравнение непосредственно связывает энергетическое состояние объекта управления и длину траектории для достижения этого состояния. В предлагаемом методе результирующая сила естественным образом вычисляется через продольное ускорение a(t)Where
Figure 00000012
- the sum of all external forces: engine thrust, aerodynamic drag, rolling friction and braking. This equation directly links the energy state of the control object and the length of the trajectory to reach this state. In the proposed method, the resulting force is naturally calculated through the longitudinal acceleration a(t)

Figure 00000013
Figure 00000013

которое на борту обычно определяется по измеряемой перегрузке nx which is usually determined on board from the measured overload n x

Figure 00000014
Figure 00000014

Приравнивая выражения для необходимой (1) и прогнозной (2) энергий с учетом эквивалентной замены (3) и измерений (4), в процессе разбега можно найти длину впередилежащего участка траектории, необходимого для накопления недостающей полной энергии:By equating the expressions for the required (1) and predicted (2) energies, taking into account the equivalent replacement (3) and measurements (4), during the takeoff, one can find the length of the ahead part of the trajectory necessary to accumulate the missing total energy:

Figure 00000015
Figure 00000015

Заметим, что это выражение инвариантно относительно массы. В точке траектории, где прогнозируемая длина этого участка обнуляется, прогнозная величина энергии будет достаточной для пролета над препятствием с требуемой скоростью. Эта точка названа точкой принятия решения (ТПР) о безопасном взлете:Note that this expression is invariant under mass. At the point in the trajectory where the predicted length of this section is zeroed, the predicted energy value will be sufficient to fly over the obstacle at the required speed. This point is called the decision point (TPD) for a safe takeoff:

Координата этой точки:Coordinate of this point:

XТПР(t)=X(t)+DТПР(t)X TPR (t)=X(t)+D TPR (t)

Отличительной особенностью энергетического метода прогнозирования является то, что в текущем прогнозе учитывается полная энергия, приобретаемая самолетом на воздушном сегменте за пределами наземного участка.A distinctive feature of the energy forecasting method is that the current forecast takes into account the total energy acquired by the aircraft in the air segment outside the ground section.

В отличие от методики взлета, предписываемой руководствами по летной эксплуатации, метод прогнозирования полной энергии с учетом ее прироста на воздушном участке указывает на возможность взлета не в момент достижения скорости принятия решения, а намного раньше и в координатах дальности, привязанных к взлетной полосе.In contrast to the takeoff methodology prescribed by the flight manuals, the method of forecasting the total energy, taking into account its increase in the air segment, indicates the possibility of taking off not at the moment the decision speed is reached, but much earlier and in the range coordinates tied to the runway.

Для повышения ситуативной осведомленности весьма полезным считается знание запаса, или резерва, дальности до обреза взлетной полосы в точке принятия решения. Величина резерва также прогнозируется в процессе разбега:To improve situational awareness, it is considered very useful to know the margin, or reserve, of the distance to the edge of the runway at the decision point. The value of the reserve is also predicted during the run:

Lрез(t)=LВПП-X(t)-DТПР(t)L res (t)=L runway -X(t)-D TPR (t)

Энергетический метод прогнозирования позволил получить прогнозную оценку еще одной характерной точки на траектории разбега. Для каждого типа самолета существует минимальная скорость на разбеге Vr, при которой разрешен подъем передней стойки шасси для разворота самолет на взлетный угол тангажа. Эта скорость зависит от его взлетной массы, конфигурации крыла и регламентируется техническими условиями на самолет. В нештатных ситуациях пилот должен оценивать не только возможность продолжения взлета, но и положение самолета на полосе, в котором можно начинать подъем передней стойки. Длина дистанции от текущего положения самолета до достижения скорости подъема вычисляется по формуле:The energy forecasting method made it possible to obtain a predictive estimate of one more characteristic point on the takeoff trajectory. For each type of aircraft, there is a minimum takeoff speed V r at which it is allowed to raise the front landing gear to turn the aircraft to the takeoff pitch angle. This speed depends on its takeoff weight, wing configuration and is regulated by the technical specifications for the aircraft. In emergency situations, the pilot must evaluate not only the possibility of continuing the take-off, but also the position of the aircraft on the runway, in which it is possible to start lifting the front pillar. The length of the distance from the current position of the aircraft until reaching the rate of climb is calculated by the formula:

Figure 00000016
Figure 00000016

Объективная оценка этой дальности, в отличие от интуитивной, улучшает ситуативную осведомленность пилота и снижает предпосылки для ошибочных действий. В процессе разбега пилоту может выдаваться сообщение о дальности до точки подъема передней стойки. Момент обнуления этой дальности служит сигналом готовности для начала разворота самолета на взлетный угол тангажа.An objective assessment of this range, in contrast to an intuitive one, improves the situational awareness of the pilot and reduces the prerequisites for erroneous actions. During the takeoff run, the pilot may be given a message about the range to the point of lifting the front rack. The moment of zeroing this range serves as a signal of readiness for the start of the aircraft turn to the takeoff pitch angle.

Коррекция прогноза дальностиRange prediction correction

Прогноз движения ЛА, основанный на текущих значениях его координат, не может совпадать с реальным процессом, т.к. все силы меняются или под действием возмущений, или в соответствии с регламентирующими требованиями правил выполнения полетов. На этапе взлета основной силой является тяга двигателя, на которую наибольшее влияние оказывает скорость разбега. Для компенсации этого влияния в структуру алгоритма прогнозирования введен мультипликативный корректирующий член:An aircraft movement forecast based on the current values of its coordinates cannot coincide with the real process, because all forces change either under the influence of disturbances, or in accordance with the regulatory requirements of the flight rules. During the takeoff phase, the main force is the engine thrust, which is most affected by the takeoff speed. To compensate for this influence, a multiplicative corrective term is introduced into the structure of the prediction algorithm:

Figure 00000017
Figure 00000017

Коэффициент коррекции kкор учитывает падение тяги с ростом скорости, в виде:

Figure 00000018
где VP - скорость разбега; V2 - скорость устойчивого горизонтального полета; k0 и k1 - настроечные коэффициенты, формирующие kкор.The correction factor kcor takes into account the drop in thrust with increasing speed, in the form:
Figure 00000018
where VP is the takeoff speed; V 2 - the speed of stable horizontal flight; k 0 and k 1 - tuning coefficients that form k cor .

Описание. На входной блок 1 поступают все необходимые сигналы от датчиков на объекте, с его выхода часть переменных подается на блок 2, в котором вычисляется прогнозное значение дальности до точки принятия решения, другая часть переменных поступает на блок 3, в котором вычисляется коэффициент коррекции, который передается в блок 4, на выходе которого образуется скорректированная величина дальности до точки принятия решения, которая в блоке 6 формирует сигнал оповещения пилота о имеющемся резерве резерва качения до обреза взлетно-посадочной полосы, кроме того, в блоке 5 вычисляется координата точки принятия решения, а в блоке 7 вычисляется дальность до достижения скорости подъема носового колеса.Description. The input block 1 receives all the necessary signals from the sensors on the object, from its output part of the variables is fed to block 2, in which the predicted value of the distance to the decision point is calculated, the other part of the variables is fed to block 3, in which the correction factor is calculated, which is transmitted to block 4, at the output of which a corrected value of the distance to the decision point is formed, which in block 6 generates a signal to alert the pilot about the available reserve of rolling reserve to the edge of the runway, in addition, in block 5 the coordinate of the decision point is calculated, and in block 5 block 7 calculates the distance to reach the nose wheel lift speed.

Устройство формирования сигнала оповещения пилота о дистанции торможения самолета содержит блок 1 связи с бортовым измерительным оборудованием, блок 2 вычисления прогнозной дальности до точки принятия решения на траектории, блок 3 вычисления коэффициента коррекции при разных скоростях качения самолета, блок 4 вычисления скорректированной дальности до точки принятия решения, блок 5 вычисления координаты точки принятия решения, блок 6 вычисления резерва качения самолета до обреза ВПП, при этом выходы блока1 соединены с входами блоков 2, 3, 5, 6 и блока 7, выходы блока 2 поступают на входы блока 5, а выходы блока 3 подаются на блок 4, выходы блоков 4, 5, 6 и подаются на экран КПП (Фиг. 1).The device for generating a warning signal for the pilot about the braking distance of the aircraft contains a block 1 for communication with on-board measuring equipment, a block 2 for calculating the predicted range to the decision point on the trajectory, a block 3 for calculating the correction coefficient at different rolling speeds of the aircraft, a block 4 for calculating the corrected range to the decision point , block 5 for calculating the coordinates of the decision point, block 6 for calculating the aircraft rolling reserve to the runway edge, while the outputs of block 1 are connected to the inputs of blocks 2, 3, 5, 6 and block 7, the outputs of block 2 go to the inputs of block 5, and the outputs of block 3 are fed to block 4, the outputs of blocks 4, 5, 6 and are fed to the checkpoint screen (Fig. 1).

Для отработки навыков пилотирования при информационной поддержке разработан прототип индикатора движения самолета в реальном времени по ВПП и на воздушном участке. Вариант такого индикатора приведен на фиг. 2.To develop piloting skills with information support, a prototype of an indicator of aircraft movement in real time along the runway and on the air section was developed. An example of such an indicator is shown in Fig. 2.

В окне индикатора формируются графики заданных и реальных значений основных параметров полета - высоты и скорости. На высотной траектории изображен символ самолета в его текущем положении. Условно изображены ВПП и препятствие. Индицируются прогнозные отметки характерных событий, а именно, дальностей до точки возможности принятия решения на взлет (ДТПP), точки достижения регламентной скорости принятия решения (DV1) и точки отрыва носового колеса (DVr). Показываются также численное значение этих координат. Для оперативного анализа результатов моделирование взлета может быть выполнено в ускоренном времени.In the indicator window, graphs of the given and actual values of the main flight parameters - altitude and speed - are formed. The altitude trajectory shows the aircraft symbol in its current position. The runway and the obstacle are conditionally depicted. Forecast marks of characteristic events are displayed, namely, the distances to the takeoff decision capability point (DTPP), the point of reaching the scheduled decision speed (DV1) and the nose wheel separation point (DVr). The numerical value of these coordinates is also shown. For the operational analysis of the results, the takeoff simulation can be performed in accelerated time.

Список литературыBibliography

1. Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents. Worldwide Operations 1959-2017. October 2018. Boeing. URL: http://www.boeing.com/news/techissues/pdf/statsum.pdf.1. Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents. Worldwide Operations 1959-2017. October 2018. Boeing. URL: http://www.boeing.com/news/techissues/pdf/statsum.pdf.

2. Shappel S., Boquet A., Wiegmann D. Human Error and Commercial Aviation Accidents: An Analysis Using the Human Factors Analysis and Classification System // Journal of the Human Factors and Ergonomics Society. May 2007. DOI: 10.1518/001872007X312469.2. Shappel S., Boquet A., Wiegmann D. Human Error and Commercial Aviation Accidents: An Analysis Using the Human Factors Analysis and Classification System // Journal of the Human Factors and Ergonomics Society. May 2007. DOI: 10.1518/001872007X312469.

3. Orasanu J., Martin L. Errors in Aviation Decision Making: A Factor in Accidents and Incidents //NASA Ames Research Center. doi=10.1.1.434.3878&rep=rep1&type=pdf.3. Orasanu J., Martin L. Errors in Aviation Decision Making: A Factor in Accidents and Incidents //NASA Ames Research Center. doi=10.1.1.434.3878&rep=rep1&type=pdf.

4. Pinder S.D. Aircraft Takeoff Performance Monitoring in Far-Northern Regions: An Application of the Global Positioning System. Ph.D. thesis, University of Saskatchewan. 2002.4. Pinder S.D. Aircraft Takeoff Performance Monitoring in Far-Northern Regions: An Application of the Global Positioning System. Ph.D. thesis, University of Saskatchewan. 2002.

5. Erusalimskiy M.A. Analysis of a decision-making about rejection or continuation of takeoff in flight accident and incidents // Aviation Explorer, 07.11.2011. URL: http://www.aex.ru/docs/4/2011/11/7/1447.5. Erusalimskiy M.A. Analysis of a decision-making about rejection or continuation of takeoff in flight accident and incidents // Aviation Explorer, 07.11.2011. URL: http://www.aex.ru/docs/4/2011/11/7/1447.

6. Глубокая М.Г. Бортовая система поддержки принятия решений на этапе взлета пассажирского самолета. // Техника воздушного флота, т. LXXXII, №1 (690), 2008 - С. 21-30.6. Glubokaya M.G. Onboard decision support system at the stage of takeoff of a passenger aircraft. // Technique of the air fleet, vol. LXXXII, No. 1 (690), 2008 - S. 21-30.

7. Кофман В.Д., Полтавец В.А., Теймуразов Р.А. Сравнительный анализ безопасности полетов отечественных и зарубежных самолетов // Транспортная безопасность и технологии. 2005. №4(5).7. Kofman V.D., Poltavets V.A., Teimurazov R.A. Comparative analysis of flight safety of domestic and foreign aircraft // Transport safety and technology. 2005. No. 4(5).

8. Shevchenko A.M. Some Means for Informational Support of Airliner Pilot // 5th Int. Scientific Conf. on Physics and Control (Physcon 2011). Leon, Spain. 2011. Sept. 5-8. P. 1-5. URL: http://lib.physcon.ru/doc?id=78f90e41e746/.8. Shevchenko A.M. Some Means for Informational Support of Airliner Pilot // 5th Int. Scientific Conf. on Physics and Control (Physcon 2011). Leon, Spain. 2011. Sept. 5-8. P. 1-5. URL: http://lib.physcon.ru/doc?id=78f90e41e746/.

9. Шевченко A.M., Павлов Б.В., Начинкина Г.Н. Метод прогнозирования взлета самолета при наличии высотных препятствий // Изв. Южного федерального ун-та. Техн. науки. / Изд-во ТТИ ЮФУ. 2012. №3. С. 167-172.9. Shevchenko A.M., Pavlov B.V., Nachinkina G.N. A method for forecasting an aircraft takeoff in the presence of high-altitude obstacles. Izv. Southern Federal University. Techn. Sciences. / Publishing House of TTI SFU. 2012. 3. pp. 167-172.

10. Шевченко A.M., Солонников Ю.И., Начинкина Г.Н. Разработка и исследование метода прогнозирования взлета самолета // Проблемы управления. 2012. №6. С. 63-68.10. Shevchenko A.M., Solonnikov Yu.I., Nachinkina G.N. Development and research of a method for predicting the takeoff of an aircraft. Problemy upravleniya. 2012. No. 6. pp. 63-68.

11. Kuznetsov A., Shevchenko A., Solonnikov Ju. The Methods of Forecasting Some Events During the Aircraft Takeoff and Landing // 19th IF AC Symposium on Automatic Control in Aerospace (ACA2013). Germany. 2013. Proceedings. P. 183-187.11. Kuznetsov A., Shevchenko A., Solonnikov Ju. The Methods of Forecasting Some Events During the Aircraft Takeoff and Landing // 19th IF AC Symposium on Automatic Control in Aerospace (ACA2013). germany. 2013. Proceedings. P. 183-187.

12. Шевченко A.M. Энергетический метод прогнозирования дистанции торможения воздушных судов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, №6. С. 424-430. DOI: 10.17587/mau. 19.424-430.12. Shevchenko A.M. Energy method for predicting the braking distance of aircraft // Mechatronika, avtomatizatsiya, upravlenie. 2018. Vol. 19, No. 6. pp. 424-430. DOI: 10.17587/mau. 19.424-430.

13. Кербер О.Б., Начинкина Г.Н., Солонников Ю.И., Шевченко A.M. Методы улучшения ситуационной осведомленности экипажа воздушного судна на взлетно-посадочных режимах // Авиакосмическое приборостроение. 2016. №5. С. 33-47.13. Kerber O.B., Nachinkina G.N., Solonnikov Yu.I., Shevchenko A.M. Methods for improving the situational awareness of the aircraft crew in takeoff and landing modes // Aviakosmicheskoe instrumentostroenie. 2016. No. 5. pp. 33-47.

14. Борисов В.Г., Начинкина Г.Н., Шевченко A.M. Энергетический подход к управлению полетом // Автоматика и телемеханика. 1999. №6. С. 59-70.14. Borisov V.G., Nachinkina G.N., Shevchenko A.M. Energy approach to flight control // Automation and Telemechanics. 1999. No. 6. pp. 59-70.

15. Kurdjukov А.Р., Nachinkina G.N., Shevtchenko A.M. Energy approach to flight control // AIAA Conf. Navigation, Guidance & Control. AAIA Paper 98-4211. Boston, 1998, pp. 543-553.15. Kurdjukov A.R., Nachinkina G.N., Shevtchenko A.M. Energy approach to flight control // AIAA Conf. Navigation, Guidance & Control. AAIA Paper 98-4211. Boston, 1998, pp. 543-553.

16. Шевченко A.M., Павлов Б.В., Начинкина Г.Н. Применение энергетического подхода для проектирования систем управления полетом // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления (ВСПУ 2014). М: ИПУ РАН. 2014. С. 3417-3430.16. Shevchenko A.M., Pavlov B.V., Nachinkina G.N. Application of the energy approach for the design of flight control systems // Proceedings of the XII All-Russian Conference on Control Problems (VSPU 2014). M: IPU RAN. 2014. S. 3417-3430.

Claims (1)

Устройство прогнозирования траектории взлета и пролета летательного аппарата над высотным препятствием, характеризующееся тем, что содержит блок (1) связи с бортовым измерительным оборудованием, блок (2) вычисления прогнозной дальности до точки принятия решения на траектории, блок (3) вычисления коэффициента коррекции при разных скоростях качения самолета, блок (4) вычисления скорректированной дальности до точки принятия решения, блок (5) вычисления координаты точки принятия решения, блок 6 вычисления резерва качения самолета до обреза ВПП, при этом выходы блока (1) соединены с входами блоков (2), (3), (5), (6) и блока (7), выходы блока (2) поступают на входы блока (4), выходы блока (3) подаются на блок (4), а выходы блоков (4), (5), (6) и (7) подаются на экран КПП.A device for predicting the trajectory of takeoff and flight of an aircraft over a high-altitude obstacle, characterized in that it contains a block (1) for communication with on-board measuring equipment, a block (2) for calculating the predictive range to the decision point on the trajectory, a block (3) for calculating the correction coefficient for different aircraft rolling speeds, block (4) for calculating the corrected range to the decision point, block (5) for calculating the coordinates of the decision point, block 6 for calculating the aircraft rolling reserve to the runway edge, while the outputs of block (1) are connected to the inputs of blocks (2) , (3), (5), (6) and block (7), the outputs of block (2) are fed to the inputs of block (4), the outputs of block (3) are fed to block (4), and the outputs of blocks (4), (5), (6) and (7) are fed to the checkpoint screen.
RU2022131030A 2022-11-29 Device for prediction of takeoff and flight path of aircraft over high altitude obstacles RU2798591C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798591C1 true RU2798591C1 (en) 2023-06-23

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6480120B1 (en) * 1996-04-15 2002-11-12 Dassault Electronique Airborne terrain collision prevention device with prediction of turns
EP2466568B1 (en) * 2010-12-20 2013-06-26 Selex Es S.P.A A fast vertical trajectory prediction method for air traffic management, and relevant ATM system
RU2550887C2 (en) * 2013-06-13 2015-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") On-board integrated crew support information system and cognitive format of presenting flight information at take-off phase of multi-engine aircraft
RU2755097C1 (en) * 2020-12-17 2021-09-13 Фонд содействия развитию науки, инноваций и технологий Information and control complex with intelligent crew support
RU2767406C1 (en) * 2020-12-17 2022-03-17 Фонд содействия развитию науки, инноваций и технологий Method for intellectual support of the crew

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6480120B1 (en) * 1996-04-15 2002-11-12 Dassault Electronique Airborne terrain collision prevention device with prediction of turns
EP2466568B1 (en) * 2010-12-20 2013-06-26 Selex Es S.P.A A fast vertical trajectory prediction method for air traffic management, and relevant ATM system
RU2550887C2 (en) * 2013-06-13 2015-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") On-board integrated crew support information system and cognitive format of presenting flight information at take-off phase of multi-engine aircraft
RU2755097C1 (en) * 2020-12-17 2021-09-13 Фонд содействия развитию науки, инноваций и технологий Information and control complex with intelligent crew support
RU2767406C1 (en) * 2020-12-17 2022-03-17 Фонд содействия развитию науки, инноваций и технологий Method for intellectual support of the crew

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060244637A1 (en) Method and system for preventing an aircraft from penetrating into a dangerous trailing vortex area of a vortex generator
US20150266591A1 (en) Method and a device for issuing terrain avoidance warnings for a rotary wing aircraft
Kuznetsov et al. The methods of forecasting some events during the aircraft takeoff and landing
Shevchenko SOME MEANS FOR INFORMATIONAL SUPPORT OF THE AIRLINER PILOT
EP3043332A1 (en) Aircraft flight information generation device, aircraft flight information generation method, and aircraft flight information generation program
Deiler et al. Performance-based ice detection methodology
Lombaerts et al. Piloted simulator evaluation of maneuvering envelope information for flight crew awareness
Frost Flight in low-level wind shear
Hamada et al. Lidar-based gust alleviation control system: Obtained results and flight demonstration plan
RU2798591C1 (en) Device for prediction of takeoff and flight path of aircraft over high altitude obstacles
Shevchenko Energy-based approach for flight control systems design
Hallock Aircraft wake vortices: An assessment of the current situation
RU2781533C1 (en) Method for generating a pilot warning signal about the braking distance of aircraft at the landing stage and a device for its implementation
RU2598130C1 (en) Smart crew support system
Shevchenko et al. Methods for predicting unsteady takeoff and landing trajectories of the aircraft
Menon et al. An In-Time Aviation Safety Prognostics System
Steiner et al. Atmospheric turbulence and airplane response in convective-type clouds
Shevchenko et al. Energy method of safe aircraft braking forecasting
Zollitsch et al. System health management for safe automatic take-off
Zak et al. Documentation of atmospheric conditions during observed rising aircraft wakes
Menon et al. Metrics for Air Transportation System Safety Analysis
Shevchenko et al. Methods for Increasing the Reliability of the Aircraft Brake-way Prediction
Ramamurthy et al. Aircraft Landing Performance Assessment through Post‐Flight Data Analytics
Garkushenko et al. Takeoff Monitoring Algorithm with Prediction
Jung et al. Use of Specific Excess Power in Aviation Accident Analysis