Устройство для формирования сигнала управления летательным аппаратом при заходе на посадку

 

Изобретение относится к управлению летательными аппаратами, в частности к устройствам , обеспечивающим заход на посадку по глиссаде на аэродром без начального радиотехнического оборудования , Целью изобретения является повышение безопасности полета. Сущность изобретения сводится к учету при формировании управляющего сигнала зоны предельно допустимых отклонений от линии глиссады . Для этого блок 4 определения контрольных высот и времени полета на основе сигналов измерителя 1 дальности и заданного угла наклона глиссады формирует сигналы требуемых высот Н0 и Нн соответственно для полета по глиссаде и по линии нижнего предельного отклонения от глиссады. Затем в блоке 5 формирования управляющего сигнала вертикальной скорости на основе сигналов Н0, Нн. времени полета и фактического значения высоты полета определяются вертикальная скорость Vy0 для полета по глиссаде, вертикальная скорость Уун для полета по линии нижнего продольного отклонения,вертикальная скорость Vyp необходимая для полета от фактического положения летательного аппарата к торцу взлетно-посадочной полосы, и формируется управляющий сигнал VyK по скорости для выхода на линию глиссады по зависимости (Vyp - Vyn)/(Vyo - VyH). 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 64 С 13/00, 13/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755221/22 (22) 30,10.89 (46) 23,03.92. Бюл. М 11 (71) Академия гражданской авиации (72) А, Н. Барабаш (53) 629,7,05(088.8) (56) Михалев И. А. и др. Системы автоматической посадки. М.; Машиностроение, 1975.

Белогородский С, Л. Автоматизация управления посадкой самолета, М,: Транспорт, 1972, с. 194 — ",99. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ

АППАРАТОМ ПРИ ЗАХОДЕ НА ПОСАДКУ (57) Изобретение отнбсится к управлению летательными аппаратами, в частности к устройствам, обеспечивающим заход на посадку по глиссаде на аэродром без начального радиотехнического оборудования, Целью изобретения является повышение безопасности полета. Сущность изобретения сводится к учету при формиро« .ЯЛ 1720933 А1 вании управляющего сигнала зоны предельно допустимых отклонений от линии глиссады. Для этого блок 4 определения контрольных высот и времени полета на основе сигналов измерителя 1 дальности и заданного угла наклона глиссады формирует сигналы требуемых высот Hp и Нн соответственно для полета по глиссаде и по линии нижнего предельного отклонения от глиссады. Затем в блоке 5 формирования управляющего сигнала вертикальной скорости на основе сигналов Н0, Нн, времени полета и фактического значения высоты полета определяются вертикальная скорость

Vyp для полета llo глиссаде, вертикальная скорость Vy> для полета по линии нижнего продольного отклонения, вертикальная скорость Vyp необходимая для полета от фактического положения летательного аппарата к торцу взлетно-посадочной полосы, и формируется управляющий сигнал Чук по скорости для выхода на линию глиссады по зависимости Vy«=Vyp(Vyp Vyn)/(Vyp /ун). 3 ï.

1720933

20

35

Изобретение относится к области управления летательными аппаратами, в частности к устройствам, обеспечивающим заход на посадку по глиссаде на аэродром без наземного радиотехнического оборудования.

Известны устройства управления посадкой летательного аппарата, включающие устанавливаемый на аэродроме глиссадный радиомаяк, задающий траекторию снижения, а также бортовое оборудование летательного аппарата, включающее радиоприемник, блок отработки принятого сигнала, блок формирования управляющего параметра, подключенный к индикатору.

Недостатком таких устройств является наличие сложного наземного оборудования, которое не всегда возможно или целесообразно разместить на аэродроме.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство формирования сигнала управления летательным аппаратом при заходе на посадку, содержащее измеритель дальности, измеритель скорости, измеритель высоты, блок определения контрольных высот и времени полета, блок формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, индикатор.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокий уровень безопасности полета, обусловленный возможностью отклонения летательного аппарата от линии глиссады за допустимое значение без достаточно эффективной реакции устройства.

Цель изобретения — повышение безопасности полета.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве формирования сигнала управления летательным аппаратом при заходе на посадку блок определения контрольных высот и времени полета выполнен в виде первого вычитающего устройства, задатчика сигнала, пропорционального длине взлетно-посадочной полосы, подключенного к первому входу первого вычитающего устройства, последовательно соединенных задатчика угла наклона глиссады, синусного преобразователя, первого умножителя и второго вычитающего устройства, последовательно соединенных задатчика постоянного сигнала и второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, а также делителя, первый вход которого и вторые входы первого и второго умножителей подключены к выходу первого вычитающего устройства, второй вход которого является первым входом блока определения контрольных высот и времени полета, и подключен к измерителю дальности, второй вход делителя является вторым входом блока определения контрольных высот и времени полета и подключен к измерителю скорости, выходы первого умножителя, второго вычитающего устройства и делителя являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока определения контрольных высот и времени полета, которые подключены соответственно к первому, второму и третьего входам блока формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, четвертый вход которого соединен с измерителем высоты, а выход связан с индикатором, блок формирования управляющего сигнала вертикальной скорости выполнен в виде последовательно соединенных первогоделителя, первого вычитающего устройства, второго делителя и второго вычитающего устройства, последовательно соединенных третьего делителя, третьего вычитающего устройства и умножителя, второй вход которого связан с выходом первого делителя, а выход подключен к второму входу второгоделителя, четвертого делителя, выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего вычитающих устройств, а также дифференцирующего устройства, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, выход которого является выходом блока формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, первым входом которого является первый вход первого делителя, вторым входом — первый вход четвертого делителя, третьим входом — объединенные вторые входы первого, третьего и четвертого делителей, а четвертым входом — объединенные первый вход третьего делителя и вход дифферен цирующего устройства, На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 — траектория и параметры движения летательного аппарата при заходе на посадку; на фиг, 3— зависимость контролируемого параметра от расчетных, Устройство для формирования сигнала управления летательным аппаратом (ЛА) при заходе на посадку содержит измеритель 1 дальности, измеритель 2 скорости, измеритель 3 высоты, блок 4 определения контрольных высот и времени полета, включающий задатчик 4,1 сигнала, пропорционального длине взлетно-посадочной полосы (ВПП), вычитающее устройство 4.2, делитель 4.3, синусный преобразователь 4,4, умножители 4.5, 4.6, задатчик 4,7 постоянного сигнала, задатчик 4.8 угла наклона глиссады, вычитающее устройство 4.9, блок 5 формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, включающий дели1720933

15 (5) Vук тели 5.1 — 5,3, вычитающие устройства 5.4, 5.5, делители 5.6, умножитель 5,7, вычитающее устройство 5,8 и дифференцирующее устройство 5,9, индикатор 6.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сигнала от измерителя 1 дальности, измеряющее дальность от

ЛА до контрольной точки О, равноудаленной от торцов ВПП Яц (фиг, 2), в вычитающее устройство 4,2, куда поступает сигнал с задатчика 4,1, пропорциональный длине ВПП (I ann), происходит коррекция величины $ц, компенсирующая удаление от торца ВПП до контрольной точки О, Скорректированная величина S пропорциональна удалению ВС от торца ВПП, В делителе 4.3 по сигналам S u V (скорости полета) рассчитывается время оставшегося полета до торца ВПП с.=s/V. (1)

Задатчик 4,8 вырабатывает сигнал, пропорциональный выбранному углу наклона глиссады О, который преобразовывается синусным преобразователем 4.4 в сигнал, пропорциональный sin О . По величинам

sin О и S в умножителе 4,5 рассчитывается требуемая высота в данный момент для полета по глиссаде Но

Hp=S sin О . (2)

От величины S зависит I»« — величина н ижнего предел ьно-допустимого отклонения, I+aKc рассчитывается в умножителе 4,6, по формуле

Isaac=S m, (3) где m=const=tg(Π— О н ) — сигнал, вырабатываемый задатчиком 4,7 и регламентирующий предельно допустимое отклонение от глиссады.

В вычитающем устройстве 4.9 на основании сигналов Но и!Макс производится вычисление требуемой высоты в данный момент для полета по линии нижнего предельного отклонения Н, Нн=Но макс. (4)

Использование формулы (4) допустимо., так как при малых углах наклона глиссады (0= 40 ) величины Но и I»«можно считать параллельными, а образующиеся при этом погрешности — несущественными.

На основе сигналов, пропорциональных t>, Но, Нн и Нф (фактическое значение высоты полета поступающее от измерителя

3 высоты), в делителях 5.1 — 5.3 производится вычисление вертикальных скоростей полета

Vyp, Чун, Vyp, 20

55 где Vyp=Hp/tp — вертикальная скорость, необходимая для полета по глиссаде;

Чун=Нн/tn — вертикальная скорость, необходимая для полета по линии нижнего предельного отклонения;

Vyp=Hф/то — расчетная вертикальная скорость, необходимая для полета от места фактического положения ВС к торцу ВПП.

По известным значениям Vyp, Чун, Vyp в блоке 5 формирования скорости управляющего сигнала рассчитывается величина Мук — вертикальная скорость, необходимая для полета от места фактического положения

ВС в т. А для выхода на линию глиссады (фиг.

2) по формуле

Vyo Чун

V — VH сомножитеп — — — "н= - e

Vyo Чун формуле (5) обеспечивает такую величину Чук, что вектор скорости полета всегда направлен в т, А (фиг. 2), которая лежит на глиссаде на некотором удалении впереди ЛА и передвигается по глиссаде по мере движения ЛА. Графически положение т, А в любой момент времени определяется кэк пересечение линии глиссады и горизонтальной линии (AD), проходящей через т. D, лежащую на линии нижнего предельного отклонения (ED) на расстоянии

S в данный момент времени, По мере движения ЛА величина S будет уменьшаться в т, А будет соответственно приближаться к торцу ВПП. Ввиду того, что вектор скорости

Ла будет постоянно направлен в т, А, а сама т. А будет передвигаться по линии глиссады, траектория выхода на линию глиссады будет представлять собой плавную экспоненциальную кривую, асимптотически приближающуюся к лини глиссады. Причем формула (5) однозначно определяет заданную траекторию в пространстве (так как в ней использованы данные, рассчитанные на основе фактических значений Нф и S), и движения ЛА по эквидистантным траекториям исключены.

На фиг. 3 представлена зависимость Vy<

От Vyp, Чун, Vyp, из кОтОРОй виДно, что RPvl уклонении ВС вниз от глиссады на расстояние IMaKc — Vye = 0 пилот обязан прекратить снижение, а при дальнейшем уплотнении вниз Чук0, т. е. необходим набор высоты.

Чук является контрольным параметром, который сравнивается с вычитающем устройстве 5.8 с Vyô — фактическим значением вертикальной скорости, рассчитанным в дифференцирующем устройстве 5.9 на ос1720933

/7// юг. 2. нове сигнала Нф от измерителя 3 высоты

= н полета по формуле Vyy — бх

С выхода вычитающего устройства 5.8 сигнал У, пропорциональный разности сиг- 5 налов Vyz и Чуф и являющийся управляющим параметром, поступает на индикатор б, по которому пилот определяет необходимое управляющее воздействие для выдерживания заданной посадочной траектории, 10

Формула изобретения

Устройство, для формирования сигнала, управления летательным аппаратом, при заходе на посадку, содержащее измеритель дальности, измеритель скорости, измери- 15 тель высоты, блок определения контрольных высот и времени полета, блок формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 20 безопасности полета, в нем блок определения контрольных высот и времени полета выполнен в виде первого вычитающего устройства, задатчика сигнала, пропорционального длине взлетно-посадочной полосы, 25 подключенного к первому входу первого вычитающего устройства, последовательно соединенных задатчика угла наклона глиссады, синусного преобразователя, первого умножителя и второго вычитающего устройства, 30 последовательно соединенных задатчика постоянного сигнала и второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, а также делителя, первый вход которого и вторые 35 входы первого и второго умножителей подключены к выходу первого вычитающего устройства, второй вход которого является первым входом блока определения контрольных высот и времени полета и подключен к 40 измерителю дальности, второй вход длителя является вторым входом блока пределения контрольных высот и времени полета и подключен к измерителю скорости, выходы первого умножителя, второго вычитающего устройства и делителя являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока определения контрольных высот и времени полета, которые подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, четвертый вход которого соединен с измерителем высоты, а выход связан с индикатором, блок формирования управляющего сигнала вертикальной скорости выполнен в виде последовательно соединенных первого делителя, первого вычитающего устройства, второго делителя и второго вычитающего устройства, последовательно соединенных третьего делителя, третьего вычитающего устройства и умножителя, второй вход которого связан с выходом первого делителя, а выход подключен к второму входу второго делителя, четвертого делителя, выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего вычитающих устройств, а также дифференцирующего устройства, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, выход которого является выходом блока формирования управляющего сигнала вертикальной скорости, первым входом которого является первый вход первого делителя, вторым— первый вход четвертого делителя, третьим входом — объединенные вторые входы первого. третьего и четвертого делителей, а четвертым входом — объединенные первый вход третьего делителя и вход дифференцирующего устройства.

1720933

2 3

Фиг. 5

30

40

50

Составитель С. Кузнецова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Пожо

Редактор В.Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 921 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5