Влияние текущих условий полета на выполнение вертикального разворота

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 681.51

Влияние текущих условий полета на выполнение вертикального разворота

П.Е. Данилин (к.т.н.), И.В. Калинина (к.т.н.), А.С. Ласточкин (Московский институт электромеханики и автоматики, ОАО "МИЭА")

Аннотация

В работе рассматривается влияние текущих параметров полета на построение траектории вертикального разворота и расчет линейного упреждения вертикального разворота. В статье предлагается алгоритм определения траектории вертикального перехода и приводятся результаты полунатурного моделирования.

Введение

В условиях введения сокращенного минимума вертикального эшелонирования выдвигаются все более жесткие требования к выдерживанию вертикальной траектории полета воздушных судов.

В нормативных документах жестко регламентируется вертикальная траектория полета ВС от точки вылета до пункта назначения, а также строго описаны участки вертикального перехода.

В статье рассматривается алгоритм выполнения маневра линейного упреждения вертикального разворота и приводятся результаты полунатурного моделирования, подтверждающие работоспособность предлагаемого алгоритма в различных условиях полета.

Основная часть

Задача самолетовождения включает такие функции, как определение желаемой траектории, формирование управляющих сигналов, расчет положения воздушного судна (ВС), индикация обстановки и оповещение летного экипажа (сигнализация) о каких-либо отклонениях от штатной ситуации. Функция формирования траектории вычисляет заданную траекторию, относительно которой необходимо выполнить полет по данным вертикальных, горизонтальных и временных измерений. Элементы траектории включают точки, траекторные ограничения (время, высота, скорость, местоположение) и такие участки маршрута, которые позволяют достигнуть безразрывной горизонтальной и вертикальной траектории между стартом и окончанием запланированного полета.

Горизонтальные аспекты формирования траектории определяют географически фиксированную на земле траекторию от начала до пункта назначения.

Вертикальные аспекты формирования пути определяют профиль пути от начала до пункта назначения. Основные задачи, решаемые при этом:

· определение высоты в контрольных точках (КТ) маршрута с учетом ограничения высоты, заданной в НБД или службой УВД;

· определение углов наклона траектории, связанных с очередным участком маршрута; определение скорости в КТ с учетом ограничений.

Вертикальная навигация разрабатывается для решения следующих задач:

· формирование вертикального (высотного и скоростного) профиля полета от начала до пункта назначения;

· вычисление прогнозных характеристик полета в точках окончания участков плана;

· управление ВС вдоль вертикального профиля полета путем формирования управляющих сигналов для автопилота;

· решение других вспомогательных задач, связанных c вертикальным профилем (определение максимальной дальности полета, обеспечение прибытия в заданную точку в заданное время и т. д.).

Рис. 1. Вертикальный профиль

вертикальный разворот маневр полет

На рис. 1 показан вертикальный профиль пути самолета с маневрами линейного упреждения вертикального разворота (ЛУВР) при переходах между участками маршрута. И -- угол наклона траектории, на участках между маневрами ЛУВР не меняется, но меняется во время перехода.

Вертикальный профиль должен быть построен таким образом, чтобы обеспечить наилучшую экономичность полета, определяемую индексом стоимости CI (Cost Index) с учетом всех ограничений по скорости и высоте, определяемых летно-техническими характеристиками и нормативными документами [1, 2].

Самолётовождение по профилю траектории VNAV основано на переходах типа «по дуге касания двух смежных участков перехода» («Fly by») в вертикальной плоскости. При переходе из одного сегмента профиля на другой сегмент предельные навигационные и технические характеристики траектории полёта в вертикальной плоскости должны быть совместимы с предельными характеристиками воздушного пространства в любой части этого перехода. Примерами таких переходов являются переходы из горизонтального полёта в снижение, из снижения в горизонтальный полёт и т. д.

Рис. 2. Переход по дуге касания двух смежных участков перехода

Траектория движения самолёта относительно заданного вертикального профиля при переходах с одного участка снижения на другой показана на рис. 2,

где D1 -- расстояние от начала перехода до прохождения ПМ,

H1 -- изменение высоты от начала перехода до прохождения ПМ,

D0 -- расстояние от начала до конца перехода,

H0 -- изменение высоты от прохождения ПМ до конца перехода,

И -- угол наклона траектории.

Расстояние D1 рассчитывается по следующей формуле:

(1)

где -- коэффициент, учитывающий:

· максимально допустимую вертикальную перегрузку ny=0,03 исходя из комфортности пассажиров;

· поправку на наличие маневра в горизонтальной плоскости (пространственный маневр);

· быстродействие контура САУ.

-- истинная воздушная скорость в точке начала вертикального перехода.

-- изменение угла наклона траектории за весь вертикальный переход.

Радиус дуги касания двух смежных участков перехода («Fly by») в вертикальной плоскости определяется по формуле:

.(2)

Когда в одной и той же контрольной точке переход происходит и в горизонтальной (боковой), и в вертикальной плоскости, должны налагаться ограничения по высоте в вертикальной плоскости, по биссектрисе в боковой плоскости.

Рис. 3. Выполнение ЛУВР при Vпр = 580 км/ч

На этой диаграмме представлены графики выполнения маневра перехода при максимально разрешенной согласно ЛТХ ВС приборной скорости равной 580 км/ч для различных углов наклона траектории на участке маршрута. Из графика видно, что самолету не требуется перерегулирование после выполнения маневра для крайних значений углов наклона траектории, т. е. он полностью удовлетворяет требованиям сниженного стандарта вертикального эшелонирования (RVSM).

Рис. 4. Зависимость ЛУВР от величин истинной скорости и излома вертикальной траектории

На следующем графике проиллюстрирована зависимость ЛУВР от величины истинной скорости на момент начала маневра перехода и величины излома вертикальной траектории. Легко заметить увеличение расстояния, требуемого для выполнения маневра при увеличении приборной скорости или угла наклона траектории.

Заключение

Разработанный алгоритм формирования траектории линейного упреждения вертикального разворота обеспечивает плавное выдерживание вертикального профиля, что позволяет удовлетворить требованиям сниженного минимума вертикального эшелонирования и комфортности пассажиров.

Литература

1. ARINC Characteristic 702А-3. Aeronautical Radio, Inc, Annapolis, 2001.

2. Minimum Aviation System Perfomance Standarts: Required Navigation Perfomance for Area Navigation. RTCA, Inc, Washington, DC, 2000.

3. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1969.

Размещено на Allbest.ru