СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕЙСТВИЯМИ ПОЖАРНОЙ АВИАЦИИ ПРИ ТУШЕНИИ ОГНЯ Российский патент 2000 года по МПК B62C3/02 B64D1/18 

Настоящее изобретение относится к системе управления самолетом при тушении огня сбрасываемой с него водой и может найти применение и при других методах пожаротушения.

Развитие методов борьбы с пожарами привело к широкому применению пожарной авиации, прежде всего для борьбы с огнем в местах, труднодоступных или удаленных от запасов или источников воды.

Однако маневрирование пожарного самолета и точное сбрасывание воды на источник огня остается сложной проблемой, при решении которой возникает достаточное количество случайностей и ошибок.

В настоящее время фактически не существует систем точного установления местонахождения источников огня. На практике их функции выполняют локационные системы, входящие в навигационное оборудование самолета и использующие методы полета в заданном направлении и визуальной идентификации источников огня.

Задачей настоящего изобретения является разработка системы, которая позволяет экипажу самолета, в частности, при наличии дыма, более точно определить источник огня и, следовательно, место, в которое необходимо сбрасывать воду, обеспечить передачу данных другим самолетам с водой, оптимизировать маршрут самолета и траекторию сброса воды и в завершение обеспечить безопасный обратный маршрут самолетов.

Эта задача решается с помощью предложенной системы управления самолетом при тушении огня сбрасываемой с него водой. Согласно изобретению система содержит по крайней мере один датчик для распознавания источника огня, устройство определения местоположения самолета в заданный момент, географическую базу данных и устройство вычисления траектории самолета как функции данных о его местоположении и положении источника огня, зафиксированных в базе данных.

Целесообразно в географической базе данных иметь трехмерную решетку (широта, долгота, высота) с зафиксированными в ней особенностями наземного рельефа данной местности.

В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство вычисления траектории самолета выполнено содержащим процессор для определения положения источника огня, связанный с датчиком для распознавания источника огня, связанный с процессором для определения положения источника огня процессор для определения курса и управляющих команд, связанный с процессором для расчета сигнала сброса воды, который связан с процессором для вычисления траектории отлета самолета после сброса воды, причем каждый из упомянутых процессоров связан с устройством определения местоположения самолета в заданный момент и географической базой данных.

При этом система по изобретению снабжена устройством идентификации источника огня.

Предпочтительно в предложенной системе процессор для расчета сигнала сброса воды выполнить с возможностью определения момента выдачи сигнала на сброс воды как функции положения и скорости самолета, скорости ветра и массы сбрасываемой воды.

Желательно при выполнении процессора для расчета сигнала сброса с возможностью выполнения вычисления линии прямой видимости между источником огня и самолетом выполнить его с возможностью генерирования сигнала сброса как функции координат точки, в которой линия прямой видимости пересекается с решеткой географической базы данных, причем положение этой точки также определяется процессором.

Следует отметить, что в системе по изобретению устройства определения местоположения самолета в заданный момент предпочтительно выполнить в виде устройств, имеющихся в составе навигационной системы самолета.

Датчик для распознавания источника огня предпочтительно выполнить в виде датчика, чувствительного к окружающей температуре.

В частности, указанный датчик может представлять собой инфракрасную камеру.

Система по изобретению характеризуется также тем, что устройство вычисления траектории самолета связано с устройством индикации информации для пилота, накладываемой на картину внешнего ландшафта при использовании проекционного бортового индикатора, осуществляющего индикацию показаний на лобовом стекле самолета, и/или выводимой в виде символов при использовании дисплея, установленного в приборной доске.

Целесообразно выполнить предложенную систему с учетом того, чтобы сигнал сброса воды подавался в виде акустического сигнала.

Главным преимуществом изобретения является возможность его использования для всех типов рельефа земной поверхности и при любых погодных условиях, при этом предлагаемая система отличается простотой в использовании и экономичностью.

Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что предложенная система позволяет экипажу самолета обойти скрытые дымом препятствия.

Другие особенности и преимущества изобретения подробно раскрыты ниже в описании со ссылками на прилагаемые к нему чертежи, где:
на фиг. 1 показан пожарный самолет, приближающийся к источнику огня;
на фиг. 2 - принципиальная блок-схема одного из вариантов реализации предлагаемой в изобретении системы;
на фиг. 3 - более подробная блок-схема с изображением отдельных элементов одного из вариантов реализации системы по изобретению.

На фиг. 1 изображен пожарный самолет 1, снабженный предлагаемой системой и приближающийся к источнику 2 огня. В системе имеется по крайней мере один датчик распознавания источника огня, например внешний датчик, чувствительный к окружающей температуре. В качестве такого датчика можно использовать инфракрасную камеру, позволяющую регистрировать источник огня и точно позиционировать его по высоте и направлению относительно самолета, причем эти операции осуществляются наблюдателем и/или автоматической системой обработки сигнала.

Самолет 1 имеет также устройства для определения своего положения, например, по высоте, широте и долготе, а также для ориентации.

Для этой цели можно, например, использовать обычные навигационные системы.

На фиг. 2 изображена принципиальная блок-схема одного из вариантов реализации системы, предлагаемой в настоящем изобретении. В состав этой системы входят по меньшей мере устройство 21 для определения положения самолета в любой заданный момент, датчик 22 для обнаружения источника огня, географическая база 23 данных и алгоритмическое вычислительное устройство 24, позволяющее, например, вычислять местоположение самолета, его курс, а также момент и направление сброса воды.

Географическая база 23 данных фактически представляет собой базу земных ориентиров данной местности, заложенных в память базы в трехмерной решетке по широте, долготе, высоте. Положение самолета 1 и источника огня фиксируется в базе данных относительно упомянутой решетки. Эта операция выполняется, например, алгоритмическим вычислительным устройством 24. Это же устройство затем вычисляет, например, траекторию, позволяющую самолету осуществить наиболее безопасный подлет к цели и в требуемый момент и оптимальным образом сбросить свой запас воды. Это устройство позволяет решить, когда подать сигнал на сброс воды с учетом траектории полета самолета в условиях данного рельефа местности 3.

Вычислительное устройство 24 предназначено, в частности, для преобразования сигналов девиации и наведения:
- по известному положению самолета;
- по известному направлению источника огня, определяемому по показаниям датчика 22, в качестве которого используется, например, инфракрасный датчик, по высоте и пеленгу относительно самолета; в том случае, если источник огня слишком велик, в систему обнаружения огня могут быть включены устройства для идентификации части источника пожара;
- по данным географической базы 23, содержащей информацию о рельефе местности, которые позволяют более точно установить траекторию самолета в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
- по вычисленному положению источника огня в земной системе координат, найденному путем преобразования направления линии прямой видимости, задаваемого датчиком 22 во внутренней системе координат самолета, в земную систему координат, используя, во-первых, данные о положении самолета, а, во-вторых, точку пересечения линии прямой видимости с решеткой базы данных.

По этим данным вычислительное устройство определяет идеальную траекторию самолета и тем самым команды, которые должен выполнять экипаж самолета. Вычисления для определения оптимальной процедуры сброса воды заключаются в обработке баллистических характеристик сбрасываемой воды с учетом положения самолета, его высоты и скорости, а также скорости ветра.

При вычислении траектории ухода самолета с цели после сброса воды учитывается уменьшение его массы.

На фиг. 3 в виде блок-схемы показан пример одного из вариантов реализации предлагаемой системы и ее отдельные блоки.

Вычислительное устройство 21 для определения положения и ориентации самолета состоит из самолетных систем таких, как, приемник GPS ("Глобальная система местоопределения") и IRS ("Инерциальная система координат").

Вычислительное устройство 24 для расчета оптимальной траектории состоит из процессора 31, обрабатывающего данные по местоположению источника огня, процессора 32, вычисляющего траекторию полета и выдающего управляющие команды экипажу, процессора 33 для определения сигнала на сброс воды и процессора 34 для вычисления траектории ухода самолета с цели после сброса воды. Эти отдельные процессоры могут быть объединены в один или несколько процессоров. Они могут быть также изготовлены на одном и том же полупроводниковом кристалле.

Процессор 31, который обрабатывает данные по местоположению источника огня, связан с вычислительным устройством 21 для фиксации положения самолета, например с бортовой навигационной системой самолета, с датчиком 22 и географической базой 23 данных. Зная благодаря наличию устройства 21 положение самолета по отношению к данным базы 23 и направление на источник огня во внутренней системе координат самолета по данным датчика 22, процессор 31 может рассчитать положение источника огня по отношению к данным базы 23 и, следовательно, его точные географические координаты.

Процессор 31 также связан с идентификационным устройством 35, используемым в том случае, когда источник огня слишком велик. Такая идентификация может быть выполнена оператором и/или получена путем автоматической обработки данных.

Процессор 32, который вычисляет траекторию полета и выдает команды экипажу самолета, связан с самолетной системой 21, географической базой 23 данных и процессором 31. Этот процессор рассчитывает оптимальную траекторию полета как функцию положения самолета по отношению к положению источника огня, подлежащего тушению, используя информацию из базы данных для оптимального подлета к точке сброса воды, минуя возможные имеющиеся на местности препятствия.

Процессор 33, вырабатывающий сигнал сброса воды, связан с процессором 32 и самолетным вычислительным устройством 21 и определяет момент сброса как функцию траектории и скорости самолета, его относительной и абсолютной высоты, а также скорости и направления ветра; для получения этой информации используются показания навигационной системы самолета или данные, получаемые с земли, а также другие сведения, необходимые для вычислений баллистики сбрасываемой воды, прежде всего сведения о ее массе.

Генерирование сигнала сброса может быть определено также в зависимости от направления полета и вычислено, например, с помощью процессора 33. В этом случае сигнал сброса генерируется как функция положения точки, в которой линия прямой видимости пересекается с решеткой базы 23 данных и которая вычисляется процессором 33. С этой целью информация из базы данных передается в процессор 33. Сигнал сброса может быть выдан, например, и по окончании обратного счета.

Процессор 33 связан также с устройством 36 для индикации позиционных данных на дисплее пилота. Это устройство 36 связано с процессорами 32, 33, 34 и служит для визуального или акустического воспроизведения рассчитанных с их помощью параметров.

Полученный сигнал сброса может быть выдан пилоту визуально и/или акустически. При использовании визуального сигнала его можно вывести на проекционный бортовой индикатор 37, осуществляющий индикацию показаний на лобовом стекле самолета, и/или на дисплей 38 пилота, установленный в приборной доске (условно обозначенные на фиг. 3 соответственно как ПБИ и ДПД).

Использование проекционного бортового индикатора дополнительно позволяет выдавать пилоту необходимые параметры наведения и сброса воды, наложив их на воспроизводимую аналогичным образом картину ландшафта.

Процессор 34 расчета траектории отлета самолета после сброса связан с вычислительным устройством 21 самолета, географической базой 23 данных и процессором 33, вырабатывающим сигнал сброса. Искомая траектория отлета вычисляется, таким образом, как функция скорости самолета, особенностей рельефа согласно базе 23 данных и момента сброса воды. При этих вычислениях принимается во внимание уменьшение массы самолета после сброса воды.

Процессоры 32 и 34 связаны также с устройством 36 индикации, отображающим информацию о положении на дисплее пилота.

Различная информация, выдаваемая процессорами 32, 33, 34, может отображаться на лобовом стекле самолета в наложенном на картину ландшафта виде, если при этом использовать проекционный бортовой индикатор. Эти же данные могут быть выданы и в виде соответствующих символов при использовании дисплея, установленного в приборной доске.

Предлагаемая система с использованием вышеупомянутых устройств вычисления траекторий предоставляет пилоту необходимую контрольную информацию для выполнения операций в условиях плохой видимости. Она может также выдавать информацию, необходимую для заполнения самолета водой для всех типов используемых с этой целью резервуаров.

В приведенном выше описании речь шла о системе, используемой для сброса воды. Предлагаемая система, однако, может быть использована и в случае сброса любых веществ, предназначенных для тушения пожаров.

Изобретение относится к области пожаротушения. Система управления содержит по крайней мере один датчик (22) для распознавания источника огня, устройство (21) определения местоположения самолета в заданный момент, географическую базу (23) данных и устройство (24) вычисления траектории самолета. Траектория самолета вычисляется как функция данных о его местоположении и положении источника огня, зафиксированных в базе (23) данных. В географической базе (23) данных содержатся сведения о широте, долготе и высоте, а также зафиксированы особенности наземного рельефа данной местности. Предлагаемая система позволяет более точно определить источник огня, оптимизировать маршрут самолета и траекторию сброса воды, а также обеспечить безопасный обратный маршрут самолета. 10 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Система управления самолетом (1) при тушении огня сбрасываемой с него водой, отличающаяся тем, что содержит по крайней мере один датчик (22) для распознавания источника (2) огня, устройство (21) определения местоположения самолета в заданный момент, географическую базу (23) данных и устройство (24) вычисления траектории самолета (1) как функции данных о его местоположении и положении источника (2) огня, зафиксированных в базе (23) данных. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в географической базе (23) данных содержится трехмерная решетка (широта, долгота, высота), в которой зафиксированы особенности наземного рельефа данной местности. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (24) вычисления траектории самолета (1) выполнено содержащим процессор (31) для определения положения источника (2) огня, связанный с датчиком (22) для распознавания источника (2) огня, связанный с процессором (31) для определения положения источника (2) огня процессор (32) для определения курса и управляющих команд, связанный с процессором (33) для расчета сигнала сброса воды, который связан с процессором (34) для вычисления траектории отлета самолета (1) после сброса воды, причем каждый из упомянутых процессоров связан с устройством (21) определения местоположения самолета (1) в заданный момент и географической базой (23) данных. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена устройством (35) идентификации источника (2) огня. 5. Система по п.3, отличающаяся тем, что процессор (33) для расчета сигнала сброса воды выполнен с возможностью определения момента выдачи сигнала на сброс воды как функции положения и скорости самолета, скорости ветра и массы сбрасываемой воды. 6. Система по любому из пп.3 - 5, отличающаяся тем, что при выполнении процессора (33) для расчета сигнала сброса с возможностью выполнения вычисления линии прямой видимости между источником (2) огня и самолетом (1) он выполнен с возможностью генерирования сигнала сброса как функции координат точки, в которой линия прямой видимости пересекается с решеткой географической базы (23) данных, причем положение этой точки также определяется процессором (33). 7. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство (21) определения местоположения самолета (1) в заданный момент выполнено в виде устройств, имеющихся в составе навигационной системы самолета (1). 8. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что датчик (22) для распознавания источника (2) огня выполнен в виде датчика, чувствительного к окружающей температуре. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что датчик (22) для распознавания источника (2) огня выполнен в виде инфракрасной камеры. 10. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство (24) вычисления траектории самолета (1) связано с устройством (36) индикации информации для пилота, накладываемой на картину внешнего ландшафта при использовании проекционного бортового индикатора, осуществляющего индикацию показаний на лобовом стекле самолета, и/или выводимой в виде символов при использовании дисплея, установленного в приборной доске. 11. Система по п.10, отличающаяся тем, что сигнал сброса воды подается в виде акустического сигнала.