Способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна

 

Изобретение относится к автоматическому управлению полетом,а именно к способам оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна. Цель изобретения - повышение экономичности на прямолинейных участках траектории. Для достижения поставленной цели предлагается перевести воздушное судно в режим ускоренного или замедленного полета в заданном интервале продольного ускорения, через равные интервалы времени или скорости произвести замеры путевой скорости, продольного ускорения или перегрузки, часового расхода топлива, определить по ним расход топлива, сформировать массив текущих параметров, включающий заданное количество их текущих значений, сравнить его с аналогичным массивом , полученным в окрестности минимума , по результатам сравнения определяют оптимальную скорость полета, соответствующую границе статистически значимого отличия сравниваемых массивов, и переводят воздушное судно в режим полета с выдерживанием оптимальной скорости. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУбЛИК (я)5 В 64 С 13/50

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4905225/22 (22) 28.01.91 (46) 23.02.93. Бюл. ¹ 7 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) Б.E. Лужанский (73) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (56) Атанс М.,Фалб П. Оптимальное управление. M.: Машиностроение, 1968.

Патент CLUA № 4063072, кл. В 64 С

13/50, 1977. (54) СПОСОБ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО

ПОЛЕТА ВОЗДУШНОГО СУДНА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению полетом, а именно к способам оптимал ьного регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к авиации, а . именно к летной эксплуатации и разработке систем автоматического управления воздушных судов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна, заключающийся в выведении воздушного судна на режимы прямоЛинейного горизонтального полета, замере путевой скорости, продольной перегрузки и часового расхода топлива, а также параметров полета, Недостатком указанного способа является низкая точность и эффективность. Моделирование этого способа для самолета Ил-96-300 показывает, Ы,, 17у758о АЗ экономичности на прямолинейных участках траектории. Для достижения поставленной цели предлагается перевести воздушное судно в режим ускоренного или замедлен- . ного полета в заданном интервале продольного ускорения, через равные интервалы времени или скорости произвести замеры путевой скорости, продольного ускорения или перегрузки, часового расхода топлива, определить по ним расход топлива, сформировать массив текущих параметров, включающий заданное количество их текущих значений, сравнить его с аналогичным массивом, полученным в окрестности минимума, по результатам сравнения определяют оптимальную скорость полета, соответствующую границе статистически значимого отличия сравниваемых массивов, и переводят воздушное судно в режим полета с выдерживанием оптимальной скорости. что при шаге изменения числа Маха 0.006 и расчете минимального километрового расхода топлива по результатам осреднения 30 замеров на каждом шаге точность определения выдерживания числа М1,о1, соответствующего отклонению километрового расхода топлива на 1/, от минимального значения, характеризуется стандартным отклонением 0,0162.

Цель изобретения — повышение экономичности на прямолинейных участках горизонтального полета.

Поставленная цель достигается тем, что в способе оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна, заключающемся в выведении воз1797586 душного судна на режимы прямолинейного чимым. При этом, если среднее значение горизонтального полета, замере путевой критериев в массиве текущих значений скорости, продольной перегрузки и часово- меньше среднего значения для базового го расхода топлива, воздушное судно пере- массива, то массив текущих значений приводят в режим ускоренного или 5 нимается за новый базовый массив и прозамедленного полета взаданном интервале цесс изменения скорости и оптимизации продольного ускорения через равные ин- продолжается. 8 противномслучаециклоптервалы времени производят замеры путе- тимизации прекращается и в качестве оптивой скорости, продольного ускорения или: мального принимается режим, перегрузки, часового расхода топлива, по "О соответствующий предпоследнему значенимопределяютрасходтоплива формируют нию скорости. Эта скорость может поддермассив текущих параметров, включающий . живаться системой управления до заданное количество их текущих значений, следующего цикла или по ней производится сравнивают его с аналогичным массивом, определение рекомендуемого для этого реполученным в окрестности минимума, по -15 жима значения воздушной скорости или результатам сравнения определяют опти- числа Маха и соответствующих поправок мальную скорость полета, соответствую- AV=VpepР" —.Vppr (1) щую границе статистически значимого или AM= MpeKÐ" — М лт (2)

-отличия сравниваемых массивов и перево- которые вводятся в систему управле дят воздушное судно в режим полета с вы- 20 ния. держиванием оптимальной скорости, Кроме До проведения очередного цикла опти-, замеров путевой скорости, продольного ус- мизации система управления поддерживает корения, часового расхода топлива, произ- рекомендованную скорость с учетом этих водят также замеры вертикальной скорости, пойравок воздушной скорости или чисел Маха полета. 25 VpggVpgg + .Ж/ (3)

В качестве критериев эффективности могут Mp+<=Mp«Р" + hM . (4) использоваться километровый или часовой Сопоставительный анализ заявляемого расходы топлива (с учетом приведения из- решения с прототипом показывает, что замеренных расходов топлива к условиям го- явленный способ отличается от известного ризонтального полета с постоянной ЗО тем, что в процессе Оптимизации произвовоздушной скоростью), себестоимость по- дится непрерывное изменение скорости в лета или потеря прибыли. Удовлетворяю- заданных интервалах продольного ускоре: щие заданным ограничениям на изменения ния; для сравнения режимов используются продольного ускорения и вертикальной ско- массивы критериев эффективности, элеменрости, а также на отклонения критериев зф- Э5 ты которых получейы при изменении скорофективности оттекущего среднего значения сти в районе минимума критерия и в районе последовательно заносятся в базовый мас- текущих значений скорости (например, кисив значений критерия эффективности. По- лометровых расходов топлива), обеспечивасле его заполнения аналогичным образом ющих минимизацию дополнительного формируется массив текущих значений кри- 40 критерия (например, себестоимости полетерия, имеющих одинаковую размерность с та); замеры полетных параметров проводятбазовыммассивом,UocIIeпервоначального ся через равные интервалы времени или формирования массива текущих значений скорости. Для.самолетов в наиболее общем крйтерияпроизводитсяопределениестатй- виде локальный критерий эффективности, стической значимости отличия массива те- 45 рассчитанный по данным измерений полеткущих. значений критерия от.базового ной информации и заданным экономиче:массива. 8 случае. статистической незначи- ским характеристикам, может быть мости отличия производится обработка дан- выражен в виде: ных следующего замера полетной 1 Q÷àcI инфор ации, включейиЕ nony eHH0I0 КрМ 50 XI Vnyrt < K5 терия в качестве последнего элемента мас- 1и, = 10ООК2Сз/(С1+К1С2), сива текущих значений критериев с где Qöû — часовой расходтоплива; соответствующим сдвигом ранее получен- Чпут — путевая скорость;

HbIx значений и исключением бывшего пер- nxI — продольная перегрузка; вота элемента массива. Проверяется 55 К вЂ” аэродинамическоекачествосамолестатистическая значимость отличия вновь та; сформированного массива текущих значе- 1 — индекс стоимости топлива; ний критериев от стартового массива и т.д. C1,Ñ2,С3 стоимость 1 тонны топлива, до дости>кения скорости, при которой отли- прибыль на 1 тонну топлива и сумма зависячие массивов становится статистически эна1797586 (6) ) tn-1а

di = XI1 — XIО где dI = разность.пар критериев эффективности базового массива (X ) и массива текущих значений (Х); . и — размерность массивов;

Ф

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я тевой скорости, продольного ускорения или.

Способ оптимального регулирования перегрузки, часового расхода топлива, опскорости горизонтального полета. воздуш- ределяют по ним расход топлива, формируного судна, включающий выведение воз- ют массив текущих параметров, ° душного судна на режим прямолинейного включающий заданное количество их текугоризонтального полета, измерение путе- . щих зйачений1, сравнива|от его с аналогичвой скорости, продольной перегрузки и ным массивам, полученным в окрестности часового расхода топлива, о т л и ч à Io- минимума расхода топлива, по результатам шийся тем,.что, с целью. повышения сравненияопределяютоптимальнуюскороэкономичности на прямолинейных участках сть полета, соответствующую границе стагоризонтального полета, воздушное судно тистически значимого отличия переводятврежимускоренногоилизамед- сравниваемых массивов, и переводят возленного полета в заданном интервале про- душное судно в режим полета с выдерживадольного ускорения, через равные нием оптимальной скорости. интервалы времени производят замеры пуСоставитель Б. Лужанский

Редактор C. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С, Патрушева

Заказ 663 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 щих от размеров движения составляющих стоимости летного часа соответственно;

К1,Кг,Кз — параметры, задающие вид критерия эффективности;

1 — индекс элемента массива значений критерия, Зависимость (5) позволяет задавать в качестве основного Ьдин из 5-ти критериев эффективности:

-М1,о1, соответствующее отклонению километрового расхода на 17 от минимального значения (КЗ=1, К1=0, 1K2=0), — километровый расход топлива (Кз=1, .К1=КР = О), .— власовой расход топлива (К1=Кг=0, Кз=1/У), — себестоимость (К1=0. Кз=Кг=1), — прибыль от рейса с учетом возможности проведения дополнительных рейсов на сэкономленном топливе (KI=K2=K3=1) o

Для определения статистической зна. чимости изменения критерия эффективности целесообразно использовать условие

t -1,а — односторонний критерий Стьюдента с уровнем значимости а .

Если после обработки результатов очередного замера полетной информации выполняется условие (6), то среднее значение

5 разности пар критерием при текущем и базовом значении скорости отличаются статистически значимо. Предлагаемый способ разработан для реализации в стандартном пилотажно-навигационном оборудовании

10 самолетов Ил-96-300, Ту-204 и др., в вычислительной системе самолетовождения BCC85 и в модифицированной ПНО самолетов

Ил-86, Ту-154М, Ил-52М, оборудованиых пилотажно-навигационными комплексами

15 "Жасмин", "Сирень" и СОРП-1-62, СОРП-1. 86 и т,п. Точность определения оптимальной скорости для самолетов Ил-96-300 по сравнению с прототипом при одинаковом количестве обрабатываемых на ка>кдом ша20 ге оптимизации замеров увеличивается в 3,5 раза, а по сравнению с аналогом- в 2,5 раза.

С учетом точностей определения и выдерживания рекомендуемых чисел М среднеквадратичные отклонения чисел М от

25 оптимальных составляет для заявляемого способа 0,0081, а для аналога — 0,013. Применение: заявляемого способа позволяет экономить на крейсерском режиме полета самолета 3 — 5% расходуемого топлива, что

30 составляет 40-700 т топлива на 1 cQMofloT

Ил-96-300 в год.