СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА К МЕСТУ ПРИЗЕМЛЕНИЯ И КОМПЛЕКС УСТРОЙСТВ НАЗЕМНОГО И БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B64D1/00 

Изобретение относится к способам и устройствам, обеспечивающим посадку самолета, преимущественно в сложных метеоусловиях.

Известен способ приведения самолета к месту приземления в условиях плохой видимости с использованием комплекса наземного радиооборудования (Авиация. Энциклопедия. Научное издательство "Большая Российская энциклопедия". Центральный аэродинамический институт имени проф. Н.Е.Жуковского, М., 1994), в котором наземные курсо-глиссадные радиомаяки задают траекторию исходного невозмущенного движения самолета при посадке. Отклонение самолета от траектории глиссады, задаваемой перечислением их радиосигнальных зон, фиксируется его бортовыми радиоприемниками. Полученная с их помощью информация через пилотно-командный прибор поступает пилоту, который использует ее при маневрировании в процессе приведения самолета к месту приземления.

Известны способы управления летательным аппаратом с использованием гибких связей, например, способы управления полетом реактивного снаряда по проводам, описанные в книге Евдокимова Б.И. "Противотанковое реактивное оружие". М.: Издательство Минобороны Союза ССР, 1959, а также кордовыми моделями самолетов (Сироткин Ю. А. В воздухе пилотажные модели. М.: Изд-во ДОСААФ, 1972).

В качестве прототипа по комплексу устройств выбрана система, основанная на использовании снаряда "воздух-земля" для доставки каната с летательного аппарата к находящейся на земле сетевой конструкции и закреплении его на ней с целью последующего подъема на летательный аппарат (патент США N 5.137.193, кл. B 64 D 1/00, 1992). Назначение выбранной в качестве прототипа системы заключается в подъеме груза с земли на летательный аппарат.

Ее использование для приведения самолета к месту посадки не представляется возможным без устройств натяжения гибкой связи, измерения ее длины и углов отклонения относительно центра масс, используемых для непрерывного определения его местоположения относительно начала взлетно-посадочной полосы. Кроме того, в прототипе не предусмотрены устройства, позволяющие уменьшить скорость встречи снаряда с сетевой конструкцией.

Задача изобретения - повышение надежности приведения летательных аппаратов к месту посадки в условиях низкой видимости.

Задача решается тем, что при заходе на посадку летательный аппарат соединяется с местом посадки механически, при помощи гибкой связи. Для соединения с борта летательного аппарата запускают летающее устройство, наводимое головкой самонаведения на источник излучения, размещенный в механизме улавливания, который устанавливается на месте посадки. Летающее устройство доставляет свободный конец гибкой связи с борта летательного аппарата в механизм улавливания, в котором он закрепляется при помощи якорного устройства. Затем гибкая связь натягивается, а ее длина и положение относительно направления полета и гировертикали измеряются. Используя эти сведения, бортовая аппаратура летательного аппарата определяет высоту, скорость полета, расстояние до места, на котором закреплен конец гибкой связи, и другие параметры, необходимые при маневрировании в процессе приведения. Использование механической гибкой связи для определения координат летательного аппарата при приведении к месту посадки вместо радиотехнических средств исключает влияние радиопомех, позволяет отказаться от использования курсо-глиссадных радиомаяков и соответствующей бортовой радиоаппаратуры, а также уменьшить мощность радиоизлучения в районе расположения аэродрома.

На фиг. 1 изображены пусковое устройство, летающее устройство и механизм его улавливания; на фиг. 2 - их кинематическая схема; на фиг. 3 - взаимное положение пускового и улавливающего устройств при запуске якоря с борта летательного аппарата; на фиг. 4 - с места посадки, а также измеряемые параметры гибкой связи [длина (L); угол между положением гибкой связи, направлением полета (α) и гировертикалью (β) ].

Способ приведения летательного аппарата к месту посадки с использованием гибкой связи выполняется следующим образом.

На заключительном этапе приведения установленная на летательном аппарате и находящаяся в пусковом устройстве головка самонаведения летающего устройства захватывает сигналы источника излучения, встроенного в механизм улавливания и захвата, установленный на месте посадки. После захвата головкой сигналов излучения с определенной дистанции летающее устройство выстреливает. В полете устройство движется со скоростью, существенно большей скорости летательного аппарата при выстреливании, и протягивает от него к механизму улавливания и захвата гибкую связь, которую он сматывает с барабана на пусковом устройстве. После попадания летающего устройства в механизм улавливания и его захвата гибкую связь натягивают, наматывают ее на барабан пускового устройства, затем производят измерения ее длины между летательным аппаратом и механизмом улавливания, а также положения в пространстве. Отклонение курса самолета от направления осевой линии посадочной полосы (ВПП) определяют и корректируют по показаниям датчика, измеряющего положение натянутой гибкой связи относительно направления полета.

Скорость приближения летательного аппарата к началу посадочной полосы и расстояние до нее определяют и корректируют, используя показания датчика, измеряющего длину гибкой связи. Скорость его снижения и высоту определяют и корректируют, используя показания датчиков длины гибкой связи и ее положения относительно гировертикали. По окончании приведения гибкую связь обрывают, а остаток наматывают на барабан пускового устройства.

Предлагаемый способ приведения осуществляют при помощи группы устройств, включающих установленное на борту летательного аппарата пусковое устройство 1, при помощи которого производится запуск летающего устройства 2, механическую гибкую связь 3, соединяющую летательный аппарат с летающим устройством, установленный на месте посадки механизм его улавливания, закрепления и гашения кинетической энергии 4.

Устройство 2 снабжено головкой самонаведения 5, выполненной на основе устройств противорадиолокационных головок самонаведения, якорным устройством с выдвижными лапами 6 для его закрепления в механизме улавливания и слабым звеном 7, к которому крепится гибкая связь 3.

Пусковое устройство 1 выполнено на основе устройств, используемых для запуска управляемых по проводам реактивных снарядов, и снабжено двухстепенным шарниром 8, через который проходит гибкая связь 3 и на осях которого расположены датчики углов поворота шарнира по азимуту 9 (α) и по наклону 10 (β). За шарниром 8 располагается механизм натяжения гибкой связи, состоящий из катушки 11 со счетчиком смотанных витков 12 и фрикционной муфты 13, соединяющий катушку с приводом 14. Утапливаемый механизм улавливания и закрепления 4 выполнен в виде эластичной сети, за которой расположен излучатель 15, сигналы которого используются головкой самонаведения 5 для обеспечения попадания летающего устройства 2 в сеть. Размер сети обеспечивает проход сквозь нее корпуса летающего устройства 2, но не пропускает его хвостовое оперение и лапы 6 после их выдвижения из корпуса летающего устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

При приближении летательного аппарата к месту посадки головка самонаведения 5 управляемого летательного устройства 2 осуществляет захват сигналов излучателя 15 и определение дальности до нег. По достижении определенного расстояния между ними, зависящего от длины гибкой связи 3, летающее устройство 2 из пускового устройства 1 выстреливается. Гибкая связь 3, соединяющая его с летательным аппаратом, начинает сматываться с катушки 11 механизма натяжения, встроенного в пусковое устройство 1, вращая при этом связанный с катушкой счетчик числа смотанных витков 12. При сматывании гибкая связь 3 проходит через двухстепенный шарнир 8 и разворачивает его вокруг горизонтальной и вертикальной осей в соответствии со своим положением в пространстве. Повороты осей шарнира отслеживаются датчиками углов поворота по азимуту 9 и наклону 10. Информация с этих датчиков и счетчика числа витков 12 поступает в вычислитель разности координат и систему управления полетом, где используется для определения и корректировки положения летательного аппарата относительно места посадки. Управление направлением полета и скоростью при наведении летающего устройства 2 осуществляется по командам его головки самонаведения 5, отслеживающей положение излучателя 15, встроенного в улавливающее устройство 4, и определяющей дальность до него. При попадании летающего устройства 2 в механизм улавливания 4 и соприкосновении его хвостового оперения с сетью из корпуса выдвигаются лапы 6, закрепляющие устройство на сетке. После попадания летающего устройства 2 в механизм улавливания 4 он устанавливается заподлицо с поверхностью приземления летательного аппарата, механизм натяжения гибкой связи пускового устройства 1 при помощи фрикционной муфты 3 соединяет катушку 11 с приводом 14, которой, вращая ее в обратном направлении, выбирает слабину гибкой связи 3 и поддерживает ее в натянутом состоянии. По окончании приведения летательного аппарата гибкая связь в слабом звене 7 разрывается, а ее остаток наматывается на катушку 11.

Способ и комплекс устройств используются в авиации для обеспечения посадки. Для этого летательный аппарат и место посадки соединяют гибкой связью и, поддерживая ее в натянутом состоянии, определяют ее длину и углы наклона. В результате этих измерений определяют разность координат летательного аппарата и места посадки. Доставка конца гибкой связи осуществляется с помощью летающего управляемого якоря с головкой самонаведения. 2 с. и 4 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ приведения летательного аппарата, находящегося в свободном полете, к месту посадки, заключающийся в измерении координат летательного аппарата, вычислении разницы между измеренными и требуемыми координатами и маневрировании летательным аппаратом для уменьшения этой разницы, отличающийся тем, что между летательным аппаратом и местом посадки устанавливают механическую гибкую связь и, поддерживая ее в натянутом состоянии, вычисляют разницу между их координатами, измеряя длину и углы наклона связи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что установление гибкой связи осуществляют запуском с борта летящего летательного аппарата свободного конца гибкой связи, который на месте посадки улавливают и закрепляют. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что свободный конец гибкой связи запускают с места посадки, а улавливают и закрепляют на летательном аппарате. 4. Устройство приведения летательного аппарата к месту посадки, содержащее наземную и бортовую аппаратуру для измерения координат и вычисления их разности, соединенную с устройствами маневрирования летательного аппарата, отличающееся тем, что оно снабжено летающим средством для доставки свободного конца гибкой связи с борта летательного аппарата к механизму улавливания, установленному на месте посадки, например управляемым якорем, устройством его пуска и механизмом улавливания, закрепления и гашения кинетической энергии, а устройство измерения координат выполнено в виде механизма натяжения с приборами для измерения длины, углов наклона гибкой связи и вычислителем разности координат, использующим данные этих измерений для корректировки параметров полета. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что летающее средство для доставки свободного конца гибкой связи выполняют в виде управляемого по направлению и скорости снаряда, снабженного механизмом рассоединения гибкой связи и якорным устройством для взаимодействия с механизмом улавливания, закрепления и гашения кинетической энергии снаряда, например, выполненным в виде эластичной сети. 6. Устройство по пп.4 и 5, отличающееся тем, что летающее средство снабжено головкой самонаведения и измерения дальности до цели, а механизм улавливания снабжен согласованным с ней излучателем.