СПОСОБ ПОСАДКИ САМОЛЕТОВ Российский патент 2007 года по МПК G08G5/02 

Изобретение относится к радионавигации, а именно к системам посадки летательных аппаратов (ЛА) по приборам, позволяет расширить функциональные возможности за счет определения координат ЛА относительно аэродрома посадки - оси его взлетно-посадочной полосы (ВПП) и повысить точность приземления. Точки излучения (РМ- радиомаяки) радиоимпульсов размещают на оси ВПП на расстоянии не более 500 м от ее начала и конца. Задают на ЛА длину стороны измерительного треугольника (Тр), которой определяют частоту тактовых импульсов для измерения временной задержки (ВЗ). В вершинах равностороннего Тр устанавливают приемные антенны (нос, концы крыльев). Переводят полет ЛА в горизонтальную плоскость, измеряют временные задержки прихода от РМ радиоимпульса к антеннам. По ВЗ определяют азимуты до ближайшего РМ1 и дальнего радиомаяка РМ2. При равенстве азимутов, с учетом высоты полета, производят посадку самолета на аэродром.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ по а.с. СССР 1251003, основанный на излучении электромагнитных волн из двух точек, расположенных друг против друга в конце ВПП. Длины, амплитуды и фазы электромагнитных волн, которые излучаются одновременно при ортогональных поляризациях, равны. Точность определения момента совпадения оси ЛА и оси ВПП за счет неточности разделения поступающей суммарной электромагнитной волны на две ортогональные будет низка. Второй недостаток - неспособность контролировать дальность и угол места на область касания ВПП шасси ЛА, что также снижает точность посадки ЛА.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля и удержания оси ЛА и оси ВПП в одной вертикальной плоскости и повышения точности посадки ЛА за счет контроля координат области касания ВПП шасси ЛА.

В предложенном способе используется теорема (Фиг.1). Если некоторая прямая UV, совпадающая первоначально с одной из биссектрис AD равностороннего треугольника АВС со стороной 1, вращается против часовой стрелки в плоскости треугольника вокруг его центра О, то проекции сторон треугольника на эту прямую изменяются по законам:

S₁=1·Sin(60°+ϕ), S₂=1·Sinϕ, S₃=1·Sin(60°-ϕ).

При измеренных проекциях углы поворота прямой AD определяются по формулам обратных тригонометрических функций

.

В соответствии с теоремой в зависимости от направления N прихода плоской радиоволны (Фиг.2) законы измерения временных задержек записываются в виде:

t₁=τ₁=T·Sin(60°+ϕ), t₂=τ₂=T·Sinϕ, t₃=τ₃=T·Sin(60°-ϕ), τ₃=τ₁-τ₂,

где Т=1/С - время прохождения радиоволной расстояния, равного стороне треугольника;

N - нормаль к фронту волны (направление на радиомаяк); С - скорость распространения радиоволн.

На Фиг.3 представлена схема размещения элементов посадки.

На ЛА установлено трехканальное устройство измерения временных задержек прихода радиосигналов от радиомаяков и вычисления координат. Если временные задержки t₁, t₂, t₃ известны, то линии направления (азимуты) на радиомаяки определяются однозначно по временным задержкам

На Фиг.4 представлен алгоритм определения азимутов ϕ₁ и ϕ₂, угла места β и горизонтальной дальности Дг₁ до радиомаяка РМ1 (при заходе на посадку со стороны РМ1), где

ϕ₁', ϕ₁" - азимуты ближней точки излучения, приближенные значения;

ϕ₂', ϕ₂" - азимуты дальней точки излучения, приближенные значения;

τ₂₁, τ₃₁ - временные задержки поступления радиосигнала от ближней точки излучения;

τ₂₂, τ₃₂ - временные задержки поступления радиосигнала от дальней точки излучения;

ϕ₁ - азимут ближней точки излучения - точный;

ϕ₂ - азимут дальней точки излучения - точный.

На Фиг.5 дана блок-схема трехканального устройства, реализующего способ, содержащего:

1, 2, 3 - ненаправленные антенны;

4 - блок измерения временных задержек;

5 - ЭВМ непрерывного вычисления параметров ϕ₁, ϕ₂, β, Дг₁;

6 - радиоимпульс.

Способ реализуется следующими операциями. Устанавливают точки (радиомаяки) излучения радиоимпульсов вблизи начала и конца ВПП на продолжении ее оси. Радиоимпульсы в точках излучают поочередно по принципу ведущая-ведомая. Размечают на самолете (нос, концы крыльев) равносторонний треугольник со стороной 1. Устанавливают по одной антенне в вершинах треугольника. Переводят самолет в горизонтальную плоскость. Принимают радиоимпульсы, усиливают их и детектируют, измеряют временные задержки τ₁, τ₂, τ₃ прихода радиоимпульса к антеннам, анализируют посредством ЭВМ временные задержки по алгоритму (Фиг.4) и определяют «грубо» азимуты ϕ₁', ϕ₁" до ближней точки (РМ1) излучения радиоимпульса и ϕ₂', ϕ₂" до дальней точки (РМ2) по формулам

определяют «точно» азимут ϕ₁ и ϕ₂ по формулам

ϕ₁=(ϕ₁'+ϕ₁")/2; ϕ₂=(ϕ₂'+ϕ₂")/2,

сравнивают ϕ₁ с ϕ₂, если ϕ₁=ϕ₂, то глиссада (курсовая линия ЛА) и ось ВПП лежат в вертикальной плоскости - «НОРМА». Определяют малую временную задержку T₂₁ для горизонтальной плоскости с ЛА по формуле Т₂₁=T·Sinϕ₁, определяют угол места до ближайшей точки излучения по формуле вводят в ЭВМ высоту полета h от радиовысотомера и определяют горизонтальную дальность Дг₁ до ближайшей точки излучения по формуле Дг₁=h/tgβ₁, принимают радиоимпульсы и вычисляют указанные параметры непрерывно до момента касания колес ЛА с ВПП и его полной остановки.

На Фиг.5 представлена схема устройства, реализующего способ. Устройство работает следующим образом. Радиоимпульсы 6 принимаются антеннами 1, 2, 3 и по фидерам одинаковой длины поступают в блок 4. Сигнал сначала достигает ближней к источнику антенны, например 1. При этом блок 4 фиксирует момент прихода сигнала к антенне 1 и ведет отсчет времени. Через некоторое время сигнал от источника достигает следующей антенны 2, при этом, как и в предыдущем случае, блок 4 фиксирует момент прихода сигнала к антенне 2 и ведет отсчет времени. С приходом сигнала от источника к дальней антенне 3 блок 4 прекращает ведение отсчета времени прихода сигнала к антеннам 1 и 2. Затем из блока 4 временные задержки τ₁ и τ₂ поступают на ЭВМ 5 для обработки по алгоритму, а блок 4 возвращается в исходное положение.

Способ посадки самолетов включает излучение радиоимпульсов из двух точек, размещенных в начале и в конце взлетно-посадочной полосы(ВПП) на ее оси. Излучение радиоимпульсов в точках выполняют поочередно по принципу ведущая-ведомая. На самолете в вершинах равностороннего треугольника (нос, концы крыльев) устанавливают по одной антенне. Полет самолета переводят в горизонтальную плоскость, принимают радиоимпульсы, измеряют временные задержки прихода сигнала к антеннам, определяют пеленги, углы места и горизонтальную дальность до ближней точки излучения. Аналогичные действия с временными задержками выполняют для дальней точки излучения, сравнивают пеленги до ближней и до дальней точек излучения, равенство значений пеленгов свидетельствует о нахождении оси самолета и оси ВПП в одной вертикальной плоскости. Сравнение пеленгов и все вычисления выполняются в реальном времени по разработанному алгоритму, при этом угол места и горизонтальную дальность до ближней точки излучения используют для определения области касания колес самолета с ВПП. 5 ил.

Способ посадки самолетов, включающий создание и излучение радиоимпульсов из двух точек РМ1 и РМ2 с известными координатами, расположенных в плоскости взлетно-посадочной полосы (ВПП), причем частоты, длительности, амплитуды и фазы излучаемых радиоимпульсов равны, определение азимута ϕ самолета на каждую точку излучения, отличающийся тем, что точки излучения радиоимпульсов РМ1, РМ2 размещают на оси ВПП на расстоянии не более 500 м от начала и конца ВВП, радиоимпульсы в точках излучают поочередно по принципу «ведущая-ведомая», устанавливают на самолете по одной антенне в вершинах равностороннего треугольника со стороной 1, соответствующих носу и концам крыльев левого и правого бортов самолета, определяют Т-время прохождения радиосигналом расстояния 1 по формуле Т=1/с, где с - скорость распространения радиоимпульса, переводят полет самолета в горизонтальную плоскость, принимают радиоимпульсы, измеряют временные задержки τ₁, τ₂, τ₃ прихода радиоимпульса к антеннам, которые соответствуют соотношениям

τ₁=T·Sin(60°+ϕ); τ₂=T·Sinϕ; τ₃=T·Sin(60°-ϕ),

при подлете самолета к оси ВПП левым бортом ЛА, при этом τ₃=0, определяют «грубо» азимуты ϕ₁' и ϕ₂" до ближней точки излучения радиоимпульса и ϕ₂' и ϕ₂" до дальней точки излучения по формулам

определяют точные значения азимутов на точки излучения РМ₁ и РМ₂ по формулам

ϕ₁=(ϕ₁'+ϕ₁")/2; ϕ₂=(ϕ₂'+ϕ₂")/2,

сравнивают ϕ₁ с ϕ₂ и при ϕ₁=ϕ₂ ось ВВП и курсовая линия самолета лежат в одной вертикальной плоскости, определяют малую временную задержку T₂₁ для горизонтальной плоскости, в которой находится самолет, по формуле

T₂₁=T·Sinϕ₁,

определяют угол места до ближней точки излучения радиоимпульса по формуле

определяют с учетом высоты полета h горизонтальную дальность Дг₁ до ближайшей точки излучения по формуле

Дг₁=h/tgβ₁,

контролируют непрерывно при полете самолета по глиссаде равенство ϕ₁=ϕ₂, величины β₁ и Дг₁ до момента касания колес самолета ВПП и движения по ВПП до полной остановки;

при подлете самолета к оси ВПП правым бортом ЛА, при этом τ₂=0, определяют «грубо» азимут ϕ₁' и ϕ₁" до ближней точки излучения радиоимпульса и ϕ₂', ϕ₂" до дальней точки излучения по формулам

,

определяют точные значения азимутов на точки излучения РМ₁ и РМ₂ по формулам

ϕ₁=(ϕ₁'+ϕ₁")/2; ϕ₂=(ϕ₂'+ϕ₂")/2,

сравнивают ϕ₁ с ϕ₂ и при ϕ₁=ϕ₂ ось ВВП и курсовая линия самолета лежат в одной вертикальной плоскости, определяют малую временную задержку Т₃₁ по формуле

T₃₁=T·Sinϕ₁,

определяют угол места до ближней точки излучения радиоимпульса по формуле определяют с учетом высоты полета h горизонтальную дальность Дг₁ до ближайшей точки излучения по формуле Дг₁=h/tgβ₁.