Способ определения условий попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем

Авторы патента:

Нескоромный Евгений Вячеславович (RU)

G01P3/66 - с использованием электрических или магнитных средств (G01P 3/80 имеет преимущество; измерение коротких отрезков времени G04F)

Владельцы патента RU 2782849:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области самолетостроения и может быть использовано при разработке конструктивных мер по предупреждению попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна на этапах взлета и посадки. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна. Указанный технический результат достигается за счет учета направления движения постороннего предмета, при этом дополнительно на основе зафиксированных временных интервалов пролета постороннего предмета через первый и второй датчики, а также определенного в вычислителе косинуса угла подлета постороннего предмета, в вычислителе дополнительно определяется скорость постороннего предмета с учетом направления его движения, которая выдается на дополнительно введенный индикатор. 1 ил.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ определения условий подхода снаряда к мишени и устройство для его осуществления (пат. № 2518853, Рос. Федерация: МПК G01P 3/66 / Ефанов В.В., Мужичек С.М., Мелехов А.Е., Мелехов С.Е., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный авиационный инженерный университет» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации. Заявл. 13.09.11; опубл. 10.06.14, Бюл. №16), заключающийся в измерении скорости снаряда, в изготовлении датчиков в виде линеек фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, фиксации сработавших элементов фотоприемников первого и второго датчиков в момент пролета снаряда, определении координат движения метаемого тела, выдаче информации о скорости метаемого тела и координат его пролета относительно первого и второго датчиков, причем размещают первый и второй датчик на расстоянии - m₁, первый датчик и мишень на расстоянии - m₂, фиксируют динамику изменения координат снаряда и на этой основе определяют координаты попадания снаряда в мишень в виде выражений: , , где x₁, y₁, x₂, y₂ - координаты пролета снаряда относительно первого и второго датчиков, - коэффициент, определяют углы подхода снаряда к мишени в виде выражений: , , где X, Y - координаты вектора движения снаряда.

Основным недостатком прототипа является низкая точность определения скорости снаряда или другого постороннего предмета, поскольку при оценке скорости постороннего предмета путем измерения временного интервала его движения относительно двух разнесенных в пространстве датчиков отсутствует учет направления его движения, то есть проводится определение только продольной составляющей вектора скорости.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна за счет учета направления его движения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения условий подхода снаряда к мишени и устройстве для его осуществления, заключающемся в изготовлении двух датчиков в виде линеек фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем размещают первый и второй датчики на расстоянии m₁, а первый датчик относительно мишени или плоскости выходной апертуры воздухозаборника на расстоянии m₂, фиксации сработавших элементов фотоприемников первого и второго датчиков в моменты t₁ и t₂ пролета постороннего предмета, определении координат движения постороннего предмета, измерении продольной составляющей скорости постороннего предмета V_z, выдаче информации о координатах его пролета относительно первого и второго датчиков, фиксации динамики изменения координат постороннего предмета и на этой основе определении координат попадания постороннего предмета в плоскость выходной апертуры воздухозаборника в виде выражений: , , где x₁, y₁, x₂, y₂ - координаты пролета постороннего предмета относительно первого и второго датчиков, - коэффициент условия размещения второго датчика и плоскости выходной апертуры воздухозаборника, определении углов подхода постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника с помощью выражений: , , где X, Y - координаты вектора движения постороннего предмета, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно определяют скорость постороннего предмета с учетом направления его движения согласно выражению: , выдают уточненную информацию о скорости постороннего предмета на дополнительный индикатор.

За счет этого происходит повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно, после определения косинуса угла α подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, уточняют скорость постороннего предмета, поскольку вектор скорости движения постороннего предмета является произвольным в направлении плоскости выходной апертуры воздухозаборника и в большинстве случаев отличается от строго горизонтального. Учет произвольного направления движения постороннего предмета возможен при определении его скорости согласно выражению: . Этим достигается указанный в изобретении результат.

Структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем, может быть представлена, например, по аналогии с прототипом на фиг. 1, где цифрами обозначены: 1, 2 - первый и второй датчик, 3, 4 - первый и второй измерительный прибор, 5, 6, 7, 8 - первый, второй, третий и четвертый элемент ИЛИ, 9, 10 - первый и второй блок логики, 11 - вычислитель условий подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, 12 - индикатор углов подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, 13 - индикатор координат попадания постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника, 14 -излучающие диоды, 15 - фотоприемники, 16 - источник питания, 20 - индикатор уточненной скорости постороннего предмета.

Назначение обозначенных цифрами 1-16 элементов структурной схемы ясно из их названия и соответствует описанию прототипа. Работа первого 9 и второго 10 блоков логики, состоящих из матриц 17 элементов И, матриц 18 триггеров и блоков 19 индикации, осуществляется аналогично прототипу.

Работа заявляемого способа определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем осуществляется следующим образом. При попадании постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна срабатывает первый датчик 1 вследствие прерывания оптической связи комбинации излучающих диодов 14 и фотоприемников 15. Достижение однозначности такой взаимосвязи излучающих диодов и принимающих фотоэлементов может быть достигнуто за счет использования линз специальной формы. Сигналы с выходов фотоприемников 15 датчика 1 через первые 5 и вторые 6 элементы ИЛИ поступают одновременно на запуск первого 3 и второго 4 измерительного прибора и на первые и вторые входы первого 9 блока логики. В момент пролета постороннего предмета через второй датчик 2 происходит срабатывание следующей комбинации чувствительных элементов линейки фотоприемников 15. Сигналы с выходов фотоприемников 15 второго 2 датчика через третий 7 и четвертый 8 элемент ИЛИ поступают одновременно на остановку первого 3 и второго 4 измерительного прибора и на первые и вторые входы второго 10 блока логики.

Таким образом, обеспечивается определение продольной составляющей скорости V_z постороннего предмета путем измерения временного интервала t₂-t₁ его движения относительно двух разнесенных в пространстве датчиков.

Код сигнала, поступающий на первые и вторые входы блока 9 логики, соответствует координатам пролета постороннего предмета относительно первого 1 датчика и обеспечивает срабатывание определенной комбинации матрицы 17 элементов И, сигналы с выхода которых обеспечивают срабатывание комбинации матрицы 18 триггеров, сигналы с выхода которых обеспечивают индикацию координат пролета постороннего предмета относительно первого датчика 1 блоком индикации 19.

Аналогично определяются координаты постороннего предмета относительно второго датчика 2.

Вычислитель 11 условий подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника может быть изготовлен, например, на основе микроконтроллера и обеспечивает определение углов подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, координат его попаданий на эту плоскость и скорости постороннего предмета с учетом углов подлета.

Для определения координат попадания постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника предварительно устанавливают второй датчик 2 относительно первого 1 на расстояние m₁, а первый датчик относительно плоскости выходной апертуры воздухозаборника на расстояние m₂.

Сигналы, соответствующие координатам пролета постороннего предмета относительно первого 1 и второго 2 датчиков, поступают с выходов первого 9 и второго 10 блоков логики на первые и вторые входы вычислителя 11 условий подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника.

Вычислитель 11 определяет координаты попаданий постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника в соответствии с приведенными выражениями:

где x₁, y₁, x₂, y₂ - координаты пролета постороннего предмета относительно первого и второго датчиков соответственно, - коэффициент, определяющий условия размещения второго датчика 2 и плоскости выходной апертуры воздухозаборника относительно первого датчика 1.

Вычислитель 11 определяет углы подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника с помощью выражений:

где X, Y - координаты вектора движения постороннего предмета. При этом координаты X, Y вектора движения постороннего предмета при условии Z=0 определяются в соответствии с выражением:

При этом длина вектора движения постороннего предмета при условии Z=0 определяется в соответствии с выражением:

Согласно предлагаемому изобретению, третья группа входов вычислителя 11 дополнительно соединена с выходами первого 3 и второго 4 измерительных приборов, благодаря чему на основе измеренных временных интервалов t₂-t₁ вычислитель 11 определяет скорость постороннего предмета с учетом направления его движения в соответствии с выражением:

С выходов вычислителя 11 сигналы поступают на соответствующие входы индикатора 12 углов подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, индикатора 13 координат попадания постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника и дополнительно индикатора 20 уточненной скорости движения постороннего предмета.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна.

Предлагаемый способ определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем практически применим, так как для его реализации могут быть использованы типовые элементы, широко распространенные в области электротехники и электроники.

Способ определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем, заключающийся в изготовлении двух датчиков в виде линеек фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем размещают первый и второй датчики на расстоянии m₁, а первый датчик относительно мишени или плоскости выходной апертуры воздухозаборника на расстоянии m₂, фиксации сработавших элементов фотоприемников первого и второго датчиков в моменты t₁ и t₂ пролета постороннего предмета, определении координат движения постороннего предмета, измерении продольной составляющей скорости постороннего предмета V_z, выдаче информации о координатах его пролета относительно первого и второго датчиков, фиксации динамики изменения координат постороннего предмета и на этой основе определении координат попадания постороннего предмета в плоскость выходной апертуры воздухозаборника в виде выражений: , , где x₁, y₁, x₂, y₂ - координаты пролета постороннего предмета относительно первого и второго датчиков, - коэффициент условия размещения второго датчика и плоскости выходной апертуры воздухозаборника, определении углов подхода постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника с помощью выражений: , , где X, Y - координаты вектора движения постороннего предмета, отличающийся тем, что дополнительно определяют скорость постороннего предмета с учетом направления его движения согласно выражению: , выдают уточненную информацию о скорости постороннего предмета на дополнительный индикатор.

Изобретение относится к области самолетостроения и может быть использовано при разработке конструктивных мер по предупреждению попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна на этапах взлета и посадки, а также при исследовании и моделировании процессов вихреобразования и попадания посторонних предметов с поверхности взлетно-посадочной полосы в воздухозаборник.

Способ измерения времени пролета метаемым телом мерной базы и устройство для его осуществления // 2698531

Группа изобретений относится к испытательной технике, а именно к внешнетраекторной регистрации параметров пролета метаемого тела (МТ) на участках промежуточной и внешней баллистики, при осколочных и пулеосколочных испытаниях. Способ включает установку по траектории полета метаемого тела в начале и конце мерной базы в измерительных сечениях индукционных датчиков, содержащих полесоздающее и полевоспринимающее устройства, регистрацию моментов времени пролета метаемым телом мерной базы, формирование сигналов на запуск регистрирующих систем.

Способ измерения времени пролета метаемым телом мерной базы и устройство для его осуществления // 2698531

Измеритель модуля скорости // 2696970

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для определения скорости рельсового транспорта. Измеритель содержит тактовый генератор, делитель частоты, N-разрядный двоичный счетчик импульсов, три катушки индуктивности, расположенные в ряд на одинаковом расстоянии друг от друга, однополупериодный выпрямитель, элемент задержки, вычислительный модуль и элементы И.

Способ определения зависимости баллистических характеристик снарядов от режима стрельбы и информационно-вычислительная система для его осуществления // 2661073

Изобретение относится к области полигонных испытаний, в частности для определений баллистических характеристик снарядов. Способ определения зависимости баллистических характеристик снарядов от режимов стрельбы, заключающийся в формировании в пространстве вдоль предполагаемой траектории движения снарядов n неконтактных измерительных полей в виде двухмерных сеток на основе выполнения конструкции неконтактных датчиков в виде двух линеек излучателей и фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определении скорости и координат пролета снарядов относительно n измерительных полей на основе фиксации моментов и сработавших комбинаций элементов матриц фотоприемников, определении углов нутации на основе измерения основных элементов движения снаряда относительно центра массы, при этом для определения углов нутации предварительно определяют характерные размеры пробоин на каждой мишени при каждом угловом положении снарядов, определяют угол нутации в соответствии с видом пробоины на основе сравнении комбинации сработавших элементов фотоприемников с заданными значениями, определяют нулевое значение угла нутации, в случае если пробоина имеет форму окружности, данный вид пробоины образуется в случае совпадении оси снаряда с вектором скорости центра массы, определении значения углов нутации при увеличении размера пробоины в направлении отклонения оси снаряда от касательной к траектории, определяют динамику нутационного движения на основе измерения величины большой оси пробоины вдоль траектории движения снарядов, при выполнении стрельбы определяют режим стрельбы (номер и длительность очереди), определяют зависимость углов нутации от режимов стрельбы, учитывают время стрельбы, количество выстрелов и режимы стрельбы авиационного артиллерийского оружия в процессе эксплуатации.

Способ измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия и устройство для его осуществления // 2651954

Группа изобретений относится к области измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия. Способ измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия заключается в том, что измеряют время прохождения снарядом измерительной базы, затем производят расчет скорости снаряда на выходе орудия.

Способ определения баллистических характеристик снарядов и информационно-вычислительная система для его осуществления // 2577077

Изобретение относится к области полигонных испытаний, в частности для определений баллистических характеристик снарядов. Способ заключается в измерении скоростей снарядов на основе фиксации временных интервалов при пролете снарядов относительно двух разнесенных между собой неконтактных датчиков, формировании измерительного поля неконтактных датчиков в виде двухмерной сетки на основе выполнения конструкции неконтактных датчиков в виде двух линеек излучателей и фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определении координат пролета снарядов на основе фиксации комбинации сработавших элементов фотоприемников, определении углов нутации на основе измерения основных элементов движения снаряда относительно центра массы, определении опытных зависимостей углов нутации от расстояний, определении опытных зависимостей угла нутации от времени и определении характера изменения угловых скоростей нутационного движения, при этом устанавливают на пути движения снарядов некоторое количество неконтактных датчиков и определяют характерные размеры пробоин на каждой мишени и вид пробоин на основе сравнения комбинации сработавших элементов фотоприемников с заданными значениями.

Способ определения баллистических характеристик снарядов и информационно-вычислительная система для его осуществления // 2576333

Изобретение относится к области полигонных испытаний, в частности для определений баллистических характеристик снарядов. Способ заключается в измерении скоростей снарядов на основе фиксации временных интервалов при пролете снарядов относительно двух разнесенных между собой неконтактных датчиков, формировании измерительного поля неконтактных датчиков в виде двухмерной сетки на основе выполнения конструкция неконтактных датчиков в виде двух линеек излучателей и фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определении координат пролета снарядов на основе фиксации комбинации сработавших элементов фотоприемников, определении углов нутации на основе измерения основных элементов движения снаряда относительно центра массы, определении опытных зависимостей углов нутации от расстояний, определении опытных зависимостей угла нутации от времени и определении характера изменения угловых скоростей нутационного движения, определении состояния стволов оружия на основе сравнения текущих углов нутации с заданными значениями, при этом устанавливают на пути движения снарядов некоторое количество неконтактных датчиков и определяют характерные размеры пробоин на каждой мишени и вид пробоин на основе сравнения комбинации сработавших элементов фотоприемников с заданными значениями.

Способ определения характеристик рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия и информационно-вычислительная система для его осуществления // 2565802

Изобретение относится к области полигонных испытаний, в частности для определений влияний условий стрельбы на характеристики рассеивания снарядов. Способ определения характеристик рассеивания снарядов заключается в измерении скоростей снарядов, на основе фиксации временных интервалов при пролете снарядов двух разнесенных между собой неконтактных датчиков, формировании измерительного поля неконтактных датчиков в виде двухмерной лазерной сетки, на основе изготовление конструкции неконтактных датчиков в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучателей и фотоприемников, определении координат пролета снарядов, на основе фиксации комбинации сработавших элементов фотоприемников, определении вибрации лафета артиллерийской установки, определении координат попадания снарядов в мишень на основе фиксации сработавших элементов линеек фотоприемников, определении математического ожидания и средних квадратичных отклонений, осуществлении записи данных о результатах испытаний в блок памяти, осуществлении передачи данных на микроЭВМ, прогнозировании координат попаданий снарядов в мишень на основе фиксации координат их пролета относительно датчиков, определении ошибок, связанных с движением снарядов относительно центра масс на основе сравнения координат попаданий, полученных от разных датчиков, определении зависимости характеристик рассеивания снарядов от вибрации лафета и движения снарядов относительно центра масс, осуществлении индикации результатов испытаний.

Способ определения скорости движения транспортного средства // 2557666

Изобретение предназначено для определения скоростей движения транспортных средств с одновременной их идентификацией, осуществляемой с использованием радиоволн. Достигаемый технический результат - расширение области применения за счет обеспечения возможности измерения скорости транспортных средств одновременно с их идентификацией при помощи одного устройства.