Способ посадки планирующей парашютной системы на наземный радиомаяк

 

Изобретение может быть использовано для автоматической посадки планирующих парашютных систем в условиях ветровых воздействий. Цель изобретения состоит в повышении точности посадки планирующей парашютной системы на радиомаяк в условиях горизонтального ветра. Для этого производят определение скорости движения парашютной системы относительно движущейся равномерно среды и угла наклона траектории движения парашютной системы, измеряют наклонную дальность от парашютной системы до радиомаяка при стабилизированном по курсу полете "на маяк" или "от маяка", вычисляют текущее значение горизонтальной составляющей ветра в плоскости: радиомаяк - парашютная система и максимальный угол планирования парашютной системы, формируют сигналы управления по высоте и углу курса планирующей парашютной системы при текущем угле места меньше максимального угла планирования парашютной системы для достижения местоположения радиомаяка, а при превышении текущего угла места максимального угла планирования парашютной системы формируют сигналы управления по углу курса при полете "на маяк" до достижения углом места предельно допустимого значения угла места, после чего формируют сигналы управления разворотом и управления по углу курса для полета "от маяка" до достижения углом места (с учетом разворота "на маяк") значения меньше максимального угла планирования парашютной системы, после чего формируют сигналы управления по высоте и углу курса планирующей парашютной системы относительно радиомаяка для достижения его местоположения. 6 ил.

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для автоматической посадки планирующих парашютных систем в условиях ветровых воздействий. Известен способ автоматического управления летательным аппаратом. При осуществлении этого способа управления с помощью навигационной системы, содержащей наземный передатчик и приемник, установленный на летательном аппарате, формируют сигналы рассогласования по курсу летательного аппарата относительно направленности передатчика и расстояния до передатчика. Сформированные сигналы используются для управления движением летательного аппарата таким образом, чтобы он непрерывно летал вперед и назад над передатчиком. В этом способе управления не учитывается влияние ветрового воздействия на движение летательного аппарата. Если скорость летательного аппарата будет сравнима со скоростью ветрового воздействия, то использование этого способа не обеспечит посадки планирующей парашютной системы с необходимой точностью. Наиболее близким из известных технических решений является способ вывода летатель- ного аппарата на заданную посадочную траекторию, представляющую линию пересечения плоскостей посадочного курса и глиссады снижения и стабилизации на ней. Такое управление по глиссаде эффективно для летательных аппаратов, имеющих двигатель или высокое аэродинамическое качество, что обеспечивает возможность полого захода на посадку, когда горизонтальная составляющая ветра играет малую роль при парировании отклонений от глиссады и малоэффективно для летательных аппаратов типа парашютных систем. При крутом спуске, характерном для парашютных систем с малой нагрузкой на площадь и малой скоростью полета, угол наклона траектории к горизонту может существенно меняться при изменении горизонтальной составляющей ветра. Поэтому использование ориентированного определенным фиксирован- ным образом луча глиссадного передатчика для посадки парашютных системе не обеспечивает необходимой точности. Целью изобретения является повышение точности посадки планирующей парашютной системы в условиях горизонталь- ного ветра. Поставленная цель достигается тем, что в способе посадки УППС (управляющая планирующая парашютная система) на наземный РМ (радиомаяк), заключающемся в том, что при заданном предельно допустимом значении угла места ε* и измеренном текущем угле места ε, формируют сигналы управления по высоте и углу курса, отсчитываемого от плоскости радиомаяк парашютная система, определяют скорость движения парашютной системы относительно движущейся воздушной среды и угол наклона траектории движения парашютной системы, измеряют наклонную дальность от парашютной системы до радиомаяка при стабилизированном по курсу полета "на маяк" или "от маяка", вычисляют значение горизонтальной составляющей ветра в плоскости радиомаяк парашютная система и максимальный угол планирования парашютной системы по формулам: W_r=/cosε+V_wcosΘ_w-V_wtgεsinΘ_w при полете на "маяк" W_r=/cosε-V_wcosΘ_w-V_wtgεsinΘ_w при полете "от маяка" Θ^м_r^акс= arctgK_мин-W где W_r текущая составляющая в плоскости радиомаяк парашютная система горизонтальной составляющей ветра, V_w скорость движения планирующей парашютной системы относительно среды, движущейся относительно земли со скоростью W, D наклонная дальность от планирующей парашютной системы до радиомаяка, ε текущий угол места, Θ _w угол наклона траектории планирующей парашютной системы в движущейся среде, Θ _r ^макс максимальный угол планирования парашютной системы, К_мин минимальное значение коэффициента аэродинамического качества,
С_R ^макс максимальное значение коэффициента полной аэродинамической силы,
G масса планирующей парашютной системы,
S площадь планирующей парашютной системы,
ρ плотность атмосферы. Формируют сигналы управления по высоте и углу курса планирующей парашютной системы при текущем угле места меньше максимального угла планирования парашютной системы для достижения местоположения радиомаяка, а при превышении текущим углом места максимального угла планирования парашютной системы форми- руют сигналы управления по углу курса при полете "на маяк" до достижения углом места предельно допустимого значения угла места, после чего формируют сигналы управления разворотом и управления по углу курса для полета "от маяка" до достижения углом места с учетом разворота "на маяк" значения меньше максимального угла планирования парашютной системы, после чего формируют сигналы управления по высоте и углу курса планирующей парашютной системы относительно радиомаяка для достижения его местоположения. Заявителями с помощью численного моделирования процессов управляемого движения парашютной системы установлено, что способ посадки планирующей парашютной системы позволяет существенно повысить точность посадки в условиях горизонтального ветра. На фиг.1 изображена схема посадки планирующей парашютной системы в вертикальной плоскости; на фиг. 2 схема сложения скоростей W и V_w и показаны углы: Θ_w угол наклона траектории в движущейся среде и Θ угол наклона траектории; на фиг.3 земная система координат и ориентация УППС относительно РМ в этой системе. Месторасположение УППС в осях OXZ, связанных с землей, можно характеризовать азимутальным углом ϕ: tgϕ , а ориентацию УППС относительно плоскости УППС-РМ углом U σ_w ϕ-π; на фиг.4 6 траекторий посадки в системе координат OXZ; на фиг. 5 6 траекторий посадки в системе координат H, R(R ), представленные траектории получены при численном моделировании управляемой посадки. Пpи расчетах принималось W 5 м/с и направление ветра вдоль оси Х; на фиг.6 схема устройства для реализаций способа посадки планирующей парашютной системы. Устройство содержит планирующий парашют 1, приводы строп 2, вычислительное устройство 3, направленную антенну 4, радиодальномер 5, радиовысотомер 6, радиомаяк 7. С помощью направленной антенны 4 и радиодальномера 5, используя сигналы радиомаяка 7, формируют сигналы по курсу РМ-УППС и наклонной дальности до РМ. Сформированные сигналы и сигналы по высоте от радиовысотомера 6 поступают в вычислительное устройство 3. Вычислительное устройство 3 наряду с другими вычислениями, определяет текущую радиальную составляющую горизонтального ветра и вырабатывает сигналы управления, подаваемые на приводы строп 2 планирующего парашюта 1. Предлагаемый способ автоматической посадки может быть реализован следующим образом. Полет после сброса УППС над РМ 7 с нулевыми отклонениями строп управления 2 до момента входа в зону радиовидимости ε<ε* (см.рис.1). Направленная бортовая антенна 4, предназначенная для определения направления на маяк 7 с борта УППС в горизонтальной плоскости, имеет ограниченную диаграмму направленности по вертикали (в связанных с УППС осях). Если отношение H/D sin ε (H сигнал с радиовысотомера 6, D сигнал наклонной дальности с радиодальномера 5, вычисления проводятся в вычислительном устройстве 3) будет больше некоторого крити- ческого, то информация об угле направления на маяк будет отсутствовать. УППС выполняет разворот по курсу "на маяк". Полет в режиме стабилизации курса "на маяк". В этом режиме (необходимые вычисления проводят в вычислительном устройстве 3) измеряют изменение наклонной дальности D и определяют текущую радиальную составляющую горизонтального ветра. W_r= /cosε+V_wcosΘ_wcos(δ_w-ϕ-π)-V_wtgεsinΘ_w где V_w скорость движения УППС (как материальной точки) относительно среды, движущейся равномерно относительно земли со скоростью W, Θ_w угол наклона траектории в движущейся среде. При полете "на маяк" можно считать cos (σ_w-ϕ-π) равным + 1, величины V_w и Θ_w принять по априорным характеристикам УППС. На основе оценки W_r вычисляют (определение области эффективного управления плоского движения)
tgΘ^м_r^акс= K_мин-W где Θ_r ^макс максимальный угол планирования УППС в предположении, что перпендикулярная плоскость РМ-УППС компонента ветра отсутствует, К и С_R- аэродинамическое качество и коэффициент полной аэродинамической силы, зависящее от величины подтяга строп, G и S масса и площадь УППС, ρ плотность атмосферы. Если ε≅Θ_r^макс переводят УППС в режим стабилизации по двум каналам управления. Если ε>Θ_r^макс полет в режиме стабилизации курса "на маяк" продолжается с накоплением запаса высоты до выполнения условия ε≥ε*. После выполнения этого условия переводят УППС в режим программного (по времени) разворота "от маяка". После разворота на полет "от маяка" УППС переводят в режим стабилизирования по курсу полета "от маяка". Принимая в этом случае cos( σ_w ϕ-π) 1, определяют:
W_r=/cosε-V_wcosΘ_w-V_wtgεsinΘ_w
С учетом оценки радиальной составляющей горизонтального ветра и учетом потери высоты при предстоящем развороте "на маяк" определяют момент начала разворота "на маяк". Момент начала разворота выбирают таким образом, чтобы после выполнения разворота "на маяк" УППС попала в область ε<Θ_r^макс (область эффективного управляемого плоского движения). Разворот "на маяк" выполняют программно (по времени) как и разворот "от маяка". После разворота "на маяк" или, если не было необходимости в полете "от маяка", переводят УППС в режим стабилизации по двум каналам управления. В этом режиме предусматривают стабилизацию курса "на маяк" и управление наклоном траектории по рассогласованию ε-, гдe ε выбирается с учетом радиальной составляющей ветра. Проведенное численное моделирование процессов управляемого движения существенно уменьшит влияние горизонтального ветра на точность планирования УППС в заданную точку и упростит состав необходимой наземной аппаратуры, так как формирование посадочной радиоглиссады обычно осуществляется сложной системой радиоантенн, тогда как в предлагаемом способе посадки используется всенаправленный маяк ответчик. Предлагаемый способ позволяет осуществлять автоматическую посадку в условиях, когда управление планирующей парашютной системой наземным оператором неприемлемо из-за дальности или погодных условий (ночь, туман и т.д.).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОСАДКИ ПЛАНИРУЮЩЕЙ ПАРАШЮТНОЙ СИСТЕМЫ НА НАЗЕМНЫЙ РАДИОМАЯК, основанный на измерении текущего угла места и формировании сигналов управления по высоте и углу курса, отсчитываемому от плоскости радиомаяк парашютная система при заданном предельно допустимом значении угла места, отличающийся тем, что, с целью повышения точности посадки планирующей парашютной системы на радиомаяк в условиях горизонтального ветра, определяют скорость движения парашютной системы относительно движущейся равномерно среды и угол наклона траектории движения парашютной системы, измеряют наклонную дальность от парашютной системы до радиомаяка при стабилизированном по курсу полете "на маяк" или "от маяка", вычисляют текущее значение горизонтальной составляющей ветра в плоскости радиомаяк-парашютная система и максимальный угол планирования парашютной системы по формулам:
W_r=D/cosε+v_wcosΘ_w-v_wtgεsinΘ_w ,
при полете на "маяк"
W_r=D/cosε-v_wcosΘ_w-v_wtgεsinΘ_w,
при полете "от маяка"

где W_r текущая составляющая в плоскости радиомаяк-парашютная система горизонтальной составляющей ветра;
V_W скорость движения планирующей парашютной системы относительно среды, движущейся равномерно относительно со скоростью W;
D наклонная дальность от планирующей парашютной системы до радиомаяка;
ε текущий угол места;
q_w угол наклона траектории планирующей парашютной системы в движущейся среде;
Θ^м_r^акс максимальный угол планирования парашютной системы;
K_мин минимальное значение коэффициента аэродинамического качества;
C^м_R^акс максимальное значение коэффициента полной аэродинамической силы;
G масса планирующей парашютной системы;
S площадь планирующей системы;
P плотность атмосферы,
формируют сигналы управления по высоте и углу курса планирующей парашютной системы при текущем угле места меньше максимального угла планирования парашютной системы для достижения местоположения радиомаяка, а при повышении текущего угла места максимального угла планирования парашютной системы формируют сигналы управления по углу курса при полете "на маяк" до достижения углом места предельно допустимого значения угла места, после чего формируют сигналы управления разворотом и управления по углу курса для полета "от маяка" до достижения углом места с учетом разворота "на маяк" значения меньше максимального угла планирования парашютной системы, после чего формируют сигналы управления по высоте и углу курса планирующей парашютной системы относительно радиомаяка для достижения его местоположения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 30.12.2008

Дата публикации: 10.06.2011

---