Мобильные многопозиционные радиотехнические навигационно-посадочные системы для летательных аппаратов специального назначения

Реферат

Развитие авиации в части полетов воздушных судов (ВС) местных воздушных линий (MBJI), летательных аппаратов (ЛЛ) авиации общего назначения (АОН), применения авиации в народном хозяйстве (ПАНХ) состоит в расширении географии, увеличении интенсивности, повышения безопасности и эффективности таких полетов [1−3].

Расширение географии полетов однозначно связано не только с навигационными задачами, но и с требованиями категорированной посадки ВС на малооборудованные и не оборудованные регламентированными стационарными системами аэродромы и посадочные площадки. Повышение безопасности и эффективности эксплуатации ВС MBJI и JIA АОН (ПАНХ), наряду с остальными факторами, зависит от оснащенности трасс и аэродромов радиотехническим навигационным и посадочным наземным оборудованием (НО) при соответствующей его адаптации с бортовым оборудованием (БО) ВС [4−6].

Над территорией Содружества независимых государств (СНГ) функционирует разветвленная сеть местных воздушных линий 1-й и 2-й категории (MBJI-1, MBJI-2), посадочных площадок и пунктов базирования, которые не классифицируются как магистральные, в результате чего полеты в указанных условиях выполняются визуально и, следовательно, не эффективно и при низких уровнях безопасности [7].

Существующие в настоящее время и вводимые в эксплуатацию стандартные навигаци-онно-посадочные международные системы ILS — Instrumental Landing System, VOR — Very High Frequency Omnidirectional Range, DME — Distance Measuring Equipment, MLS — Microwave Landing System, и их разновидности, а также — системы ближней навигации (РСБН) внутригосударственного использования по своему прямому и единственному назначению являются стационарными, обслуживающими трассы и аэродромы с высокой плотностью полетов. Как правило, они работают с постоянным излучением электромагнитной энергии и направленными диаграммами антенных систем, требуют наличия аэродромной электросети, обладают большими массо-габаритными характеристиками, энергоемкостью и стоимостями как бортового, так и наземного оборудования. По этим причинам они ни в коей мере не могут удовлетворять принципам оснащения трас МВД и ВС (ЛА) [6−8].

78 стр., 38665 слов

Первые полеты воздушных шаров в России.Первые официальные полеты ...

... и в 1887 г. русским химиком Д.И. ... сумму 6500 рублей, сам шар из-за недостатка средств приобрести не удалось. После этою в России с научными целями на воздушном шаре проведены полеты в 1868 г. и в 1873 г. М.А. Рыкачевым ...

Использование же спутниковой навигационной системы — СНС Navstar, ГЛОНАС в настоящее время определено международной организацией гражданской авиации ICAO (International civil aviation organization) как элемент глобальной навигационной сети и ее информацию разрешено использовать как дополнительную к другим системам для повышения надежности навигационных данных [2, 9−11]. Кроме того, существует значительное количество территорий (где рейсы ВС и ЛА выполняются, но очень редко), не обеспеченных навигационным полем СНС.

Отсюда вытекает необходимость [12−19] создания малогабаритной, мобильной, дешевой, унифицированной для различных потребителей радиотехнической системы для ВС МВЛ и ЛА АОН (ПАНХ), совместимой с регламентированными 1САО средствами аналогичного назначения для магистральных ВС, как с точки зрения навигационных электромагнитных полей, так и максимального использования бортового оборудования, размещаемого на ВС (ЛА).

Наряду с необходимостью оснащения ВС МВЛ, а также ЛА АОН и ПАНХ навигацион-но-посадочными средствами, в целях обеспечения безопасности их полетов, все более востребованными становятся задачи доставки (сбрасывания с ВС и ЛА) грузов в отдаленные и труднодоступные районы. При этом, в связи с все повышающимися требованиями по точности их приземления, становится необходимой задача создания радиотехнической системы автоматической посадки ЛА (парапланов, парашютов, вертолетов, малых самолетов специального применения, беспилотных ЛА и др.), позволяющих приземлять (приводнять) такие грузы в указанное место с заданной точностью [20].

Проблема эта достаточно «молода» и поэтому необходимого опыта и устоявшихся подходов в ее решению в настоящее время нет, а известные, например [21−27], системы построены для обеспечения ручного телеметрического наведения «в точку» таких видов ЛА, а это в большинстве организационно-тактических ситуаций неприемлемо, как по причине обязательного наличия оператора на земле (или водной поверхности), так и по параметрам точности приземления (приводнения).

Одновременно с вышеизложенным, в последние годы неуклонно повышается интерес к вопросам теории и практики многопозиционных измерительных систем различного назначения. Отличительной особенностью этих систем является использование в той или иной мере пространственно-временных методов обработки информации, заложенной в волновых полях и радиосигналах, принимаемых одновременно из пространственно-разнесенных точек [2832].

Главной причиной такого интереса к многопозиционным радиосистемам является широта и разнообразие их применения (в радиолокации, радионавигации, радиоуправлении, радиоастрономии, радиогеодезии и др.) с реализацией высокоточных характеристик, которые не под силу одно позиционным системам, слабо использующим пространственную когерентность радиосигналов.

В этой связи, для создания навигационно-посадочной системы для ВС МВЛ, ЛА АОН (ПАНХ), а также средств автоматического десантирования грузов в заданную точку земной водной) поверхности представляется целесообразным использование принципа многопози-ционности при максимальной аппаратурной, программно-математической унификации таких систем на основе сигналообразующих рекомендаций комитета 1С АО [33^-73].

Такой подход в исследованиях позволяет использовать унифицированные радиоэлектронные устройства и основные блоки программного обеспечения для реализации других специальных (межсамолетная навигация) или хозяйственных (барражирование ЛА АОН над сельхозугодиями, посадки ЛА на морские платформы буровых вышек, движение ЛА или морских судов по сложным траекториям и др.) работ.

2 стр., 879 слов

Система создания и освоения новой продукции общие положения

... СССР была создана и действовала Систе­ма разработки и постановки продукции на производство. Она пред­ставляла собой свод общегосударственных правил и процедур выпол­нения работ по созданию и освоению новых видов продукции во всех отраслях ...

Актуальность темы

Процесс развития авиации специального назначения характеризуется обострением противоречий между все усложняющимися требованиями к функциональной устойчивости полетов ВС (ЛА) и практическим отсутствием инструментальных на-вигационно-посадочных средств обеспечивающих надлежащие уровни безопасности и технико-экономических характеристик при выполнении полетных заданий.

Поэтому исследование принципов и путей создания локальной, мобильной, унифицированной, сравнительно дешевой радиотехнической системы наземного базирования, позволяющей формировать запросно-ответные навигационно-посадочные электромагнитные поля различной конфигурации, в зависимости от назначения и условий применения, является актуальной научной задачей, решение которой позволит решать различные функциональные задачи ВС и ЛА одним типом радиооборудования, а также повысит безопасность, надежность их полетов и технико-экономические характеристики.

Цель работы. Нахождение и обоснование принципов и путей построения локальной, мобильной, унифицированной радиотехнической навигационно-посадочной системы наземного базирования, основанной на сигналообразующих рекомендациях 1САО, предназначенной для различного функционального использования ВС и ЛА АОН (ПАНХ) и повышения безопасности их полетов.

Научная новизна работы:

  • проведен анализ существующих и перспективных, отечественных и зарубежных на-вигационно-посадочных системнайдено обоснование целесообразности построения, унифицированных для различных потребителей, комплектаций навигационно-посадочной системы, основанной на многопозиционном структурированиипоказаны потенциальные возможности систем, построенных по такому принципу;
  • предложены принципы технической реализации варианта системы для ручного «вождения по приборам» ВС и ЛАразработаны алгоритмы её функционирования, определения и инструментального вычисления в реальном масштабе времени необходимых для управляемого полета навигационно-посадочных параметров;

— — найдены возможности повышения информационной емкости многопозиционных систем путем модернизации и внутриимпульсного амплитудно-частотно-модулированного насыщения запросно-ответных радиоимпульсов стандартного формата, применения комбинаций квазисложных сигналов с биассимметричными спектрами. Проведено математическое и аппаратурное моделирование таких сигналов, показавшее возможности их практического использования в приемно-передающих каскадах наземного и бортового радиооборудования системы.

— разработаны пути построения и структура многопозиционной системы для автоматического вождения и посадки ВС и ЛА по I категории 1САО на основе дальномерного и разностно-дальномерного (гиперболического) принципов. На модели самолета Ан-28 при различных альтернативных горизонтально-вертикальных конфигурациях пространственного расположения наземного оборудования (радиомаяков-ответчиков, ретрансляторов) проведено математическое моделирование системы при условиях наличия и отсутствия дестабилизирующих факторов (ветер и др.).

Показаны характеристики системы в обеспечение требований безопасности самолетовождения [26, «https:// «].

10 стр., 4981 слов

Российские системы сертификации продукции, работ и услуг

... литературы. Глава 1. Сущность и роль сертификации в России 1.1 Основные понятия сертификации К объектам сертификации относятся продукция, услуги, работы, системы качества, персонал, рабочие места и пр. ... В сертификации продукции, услуг и иных объектов ...

  • показаны направления применимости разработанных принципов и средств для других функциональных задач авиации (межсамолетная навигация, барражирование сельхозугодий ЛА АОН, ПАНХ), мореплавания (движения судов по сложным фарватерам) и др.

Методы исследований: методы дифференциального и интегрального исчисления, теории вероятностей, корреляционной теории, статистической обработки информации, математического моделирования на ЭВМ.

На защиту выносятся:

  • методика синтеза структур многопозиционных радиотехнических систем для автоматического и ручного «вождения по приборам» ВС и ЛА;
  • методика синтеза структур многопозиционной радиотехнической системы для автоматического спуска с ВС и привода в заданную точку пространства планирующих ЛА;
  • методика синтеза структур квазисложных амплитудно-частотно-модулированных сигналов с биассимметричными спектрами в обеспечение повышения информационной емкости многопозиционных систем;
  • результаты исследования эффективности разработанных методов и средств.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные методики, принципы и пути создания многопозиционных радиотехнических систем специального назначения могут быть использованы предприятиями промышленности и научно-исследовательскими организациями при проектировании, изготовлении, испытаниях вновь разрабатываемых или модернизируемых радиотехнических систем различного назначения.

Реализация. Основные результаты диссертационных исследований выполнены на факультете радиоэлектроники летательных аппаратов Московского авиационного института и факультете авиационных систем и комплексов Московского государственного технического университета гражданской авиации, реализованы в научно-исследовательских, научно-экспериментальных, опытно-конструкторских работах (НИЭОКР), в том числе [12−20] специализированных в авиационном приборостроении научно-исследовательских институтах (НИИ), конструкторских бюро (КБ), серийных заводах: НИР «КДМ» (ЭМЗ им. Месищева, г. Жуковский, Московской обл.), НИР «Заход ЛЛА» (НИИ авиационного оборудования, г. Жуковский, Московской обл.), НИОКР «Радиан ЛЛА», (НПО «Скорость», г. Москва), НИОКР «ОМЕ-95» (ВНИИ радиоаппаратуры, г. Санкт-Петербург), НИОКР «Аэронав-2000» (НИИ «Буран» — АНТК им. Антонова, г. Киев), НИОКР «РЛНПК» (НИИ «Буран» — НПО «Радиоизмеритель», г. Киев), НИОКР «Пароль» (Национальный авиационный университет — казенный завод «Радиоизмеритель», г. Киев).

Публикации и доклады. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 55, в том числе [33−73], научных работах автора, выполненных в 1988 — 2003 г.г.: моногра-фии-1, статьи в научных журналах и сборниках научных трудов-30, опубликованные доклады на научных конференциях-10, научно-технические отчеты по НИЭОКР-14.

Составляющие диссертационной работы докладывались: на международных научных конференциях [39,44, 54−60, 62]- на научно-технических советах НИИ и КБ [12−20]- на научных семинарах кафедры 407 Московского авиационного института — отчеты по этапам аспирантской работы автора над диссертацией.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из шести разделов.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/mnogopozitsionnyie-sistemyi-zadach-v-aviatsii/

содержит 133 наименования (из них 41 — работы автора).

Всего в диссертации 140 страниц, включая 58 рисунков и 5 таблиц.

8 стр., 3551 слов

Контрольная работа: Социология управления

... объекта и предмета социологии управления даёт возможность более полно представить специфику этой отрасли социологического знания. Она изучает многообразную деятельность органов управления, государственных и общественных, прежде всего как социальных систем: весь комплекс ...

Первый раздел содержит материалы обобщающего анализа по проблемам современной организации систем навигации и посадки ВС МВЛ, ПАНХ, АОН. Показаны тенденции развития средств определения местоположения для ВС специального назначения. Отмечены приоритеты систем построенных на дальномерных принципах. Определены задачи исследований.

Второй раздел посвящен исследованию путей создания радиотехнической локальной системы для ручного «вождения по приборам» ВС МВЛ. Разработаны принципы технической и алгоритмической организации радиолокационных многопозиционных структур, основанных на радиодальнометрии. Найдены и предложены пути повышения технических характеристик многопозиционных систем путем применения квазисложных частотно-модулированных сигналов с биассимметричными спектрами.

В третьем разделе представлена методика синтеза многопозиционных систем для автоматического вождения и посадки ВС. Проведена оценка параметров систем, основанных на дальномерном и разностно-дальномерном (гиперболическом) принципах. Найдены структуры систем управления автоматической посадкой по высоте и боковому отклонению ВС от необходимой для безопасного полета траектории. Представлены структуры радионавигационных измерителей местоположения ВС на траектории автоматической посадки. Проанализированы ошибки местоопределения создаваемые радионавигационными датчиками при разностно-дальномерных и дальномерных измерениях в системах I — IV типов.

В четвертом разделе приведены результаты математического моделирования многопозиционной системы автоматической посадки легкого самолета Ан-28.

В пятом разделе проверено исследование путей создания радиотехнической системы автоматического спуска с ВС и привода (приземления, приводнения) в заданную точку пространства планирующих ЛА. Предложены схемы наведения. Показан принцип работы и состав системы. Рассмотрены структуры оптимального и неоптимального управления ЛА в условиях отсутствия и наличия дестабилизирующих факторов.

Шестой раздел посвящен возможностям применимости разработанных методов к некоторым специальным задачам управления полетом ВС: межсамолетной навигации, программированного баражирования ЛА над земной (водной) поверхностью.

Содержание разделов диссертации основано на публикациях автора 1992;2003 г. г. посвященных исследованию возможности организации (использования) надёжных конфигураций навигационных полей, создаваемых наземными (или бортовыми) средствами и систем обработки сигналов таких полей в бортовых радиотехнических и вычислительных устройствах при максимальном использовании штатного оборудования ЛА [12−20,33,34,40,53.] для обеспечения: ближней навигации, предпосадочного маневрирования, захода на посадку и посадки в автоматическом, полуавтоматическом, ручном «вождении по приборам» ВС МВЛ на трассах, аэродромах и посадочных площадках не оборудованных стационарными (наземными, космическими) регламентированными системами [33, 35, 37, 38,40,43−48, 51, 53,54,56−58,60,61,66,67]- управляемого в автоматическом режиме спуска ЛА в заданную точку местности, обозначенную радиомаяком-ответчиком (РМ) [36,39,41, 59,67−70]- межсамолётной навигации при групповом вождении ВС [42,49,50, 52,55,71−73].

Основные результаты исследований, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы научно-исследовательскими, опытно-консгрукторскими учреждениями и предприятиями промышленности при разработках и модернизациях авиационных радиотехнических навигационно-посадочных систем.

4 стр., 1923 слов

Политическая система общества ее структура и функции

... - каналы влияния среды на политическую систему и «выход» - обратное воздействие системы на среду. Структура политической системы. Политическая система состоит из подсистем, которые взаимосвязаны друг ... с литературными источниками. Структура работы включает Введение, Основную часть, Заключение и список используемой литературы. Понятие «политическая система» Понятие «политическая система» пришло в ...