УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2008 года по МПК G01S13/93 

Устройство относится к оптическим локационным системам обеспечения безопасности полета вертолета в условиях проведения строительно-монтажных и спасательных работ, полетов в горных и городских условиях, где возможна опасность столкновения с близко расположенными препятствиями, зачастую, с малой эквивалентной поверхностью рассеивания.

Известны устройства для обеспечения безопасности полета (УОБП) летательных аппаратов, использующие оптические и радиолокационные (99122795/09, кл. G01S 13/93; 5005389/22 и 5047611/09, кл. G01S 17/00), а также тепловизионные и комбинированные системы (разработка НПО ГИПО г.Казань), предназначенные для предупреждения столкновения при полете по маршруту, которые могут служить аналогами.

Недостатками аналогов являются применение методов сканирования окружающего пространства, ведущее к увеличению сложности УОБП и, как следствие, ухудшению их массогабаритных показателей и повышению стоимости, а также сложные и избыточные системы выдачи и отображения информации, которые затрудняют работу пилотов.

Наиболее близкой к задаче, решаемой данным изобретением, является «радиолокационная система предупреждения столкновений летательного аппарата с препятствиями» (патент РФ №2150752(1), кл. G01S 13/93 с приоритетом от 10.06.00). В этой системе для расширения углов обзора в горизонтальной плоскости используются « дополнительные каналы, идентичные первому (курсовому), при этом приемная и передающая антенны каждого канала выполнены в виде планарной микроэлектронной фазированной антенной решетки (ПМФАР), размещенной на соответствующем участке поверхности корпуса летательного аппарата заподлицо с его обшивкой таким образом, что направление максимума диаграммы направленности ПМФАР в вертикальной плоскости совпадает с плоскостью полета летательного аппарата, а направление максимума в горизонтальной плоскости обеспечивает просмотр передней полусферы». Эта система выбрана нами в качестве прототипа. В этой системе каждый из дополнительных блоков отвечает за просмотр своего сектора передней полусферы. Для просмотра каждого сектора используется метод линейной частотной модуляции, когда при изменении частоты передатчика изменяется направление максимума диаграммы направленности ПМФАР в горизонтальной плоскости. Эта же частотная модуляция используется для измерения расстояния до препятствия.

К недостаткам прототипа, препятствующим его использованию в указанных выше целях, следует отнести.

1. Использование ПМФАР, обладающей малым углом раскрыва диаграммы направленности, что потребовало "просмотра" сектора обзора.

2. Использование для "просмотра" частотной модуляции, что неизбежно приведет к изменению положения максимума диаграммы направленности в вертикальной плоскости и сделает невозможным применение системы при полетах на малых высотах, так как она будет квалифицировать в качестве препятствия поверхность земли.

3. Необходимость размещения ПМФАР "заподлицо" с обшивкой летательного аппарата во многих местах делает возможным ее установку только в заводских условиях, что лишает данную систему "автономности" с точки зрения ее установки и демонтажа в аэродромных условиях.

4. Применение ПМФАР не позволяет системе эффективно работать на малых расстояниях, где в ближней зоне не "успевает" сформироваться узкая диаграмма направленности, что приводит к существенному увеличению минимальных рабочих дистанций и делает ее неприемлемой для вертолетных систем безопасности.

Целью изобретения является обеспечение кругового обзора для системы предупреждения пилота вертолета о наличии препятствий без применения систем сканирования и повышение ее эффективности за счет упрощения представления информации о наличии препятствия, направлении и расстояния до него.

Цель изобретения достигается тем, что предлагаемая система содержит "k" идентичных приемо-передающих модулей, включающих в себя оптический импульсный передатчик со своим законом модуляции, который подключен к своей несканирующей астигматической оптической системе, излучающей в секторе с плоским углом 360°/k и малом вертикальном угле, приемная система каждого модуля содержит "m" оптических приемников, каждый из которых подключен к своей приемной несканирующей астигматической оптической системе, принимающей в секторе с плоским углом 360°/mk, сектора передающих и приемных оптических систем внутри и между модулями сопряжены и образуют плоскую круговую систему обзора с углом 360°. Выходы оптических приемников модулей подключены к "m×k" входам системы обработки информации, на которую также поступает информация с "k" модуляторов оптических передатчиков модулей. Выход системы обработки информации подключен к системе предупреждения пилота, которая с помощью световых и звуковых сигналов сообщает о наличии, направлении и расстоянии до препятствия.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображены приемо-передающие модули 1i, оптические передатчики 2i, модуляторы 3i, передающие оптические системы 4i, где i=1...k, оптические приемные системы 5ij, оптические приемники излучения 6ij, где j=1...m, система обработки информации 7 и система предупреждения пилота 8. На фиг.2 показано взаимное расположение секторов излучения и приема оптических сигналов в модуле.

Устройство обеспечения безопасности полета вертолета работает следующим образом.

Оптический передатчик 2i модуля 1i излучает короткие световые импульсы с частотой модулятора 3i через оптическую систему 4i, в секторе с плоским углом 360°/k, при этом совокупность всех оптических передатчиков излучает в плоском угле 360° в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси вертолета. Оптический сигнал, отраженный препятствием, находящимся в секторе приемной оптической системы 5ij, поступает на оптический приемник излучения 6ij, сигнал с приемника излучения передается в систему обработки информации 7, куда одновременно поступают сигналы со всех "k" модуляторов 3i оптических передатчиков. Система обработки информации 7 проводит идентификацию секторов приема сигналов от препятствия путем сравнения сигналов с "m×k" оптических приемников и "k" модуляторов, а также определяет интервалы расстояний до препятствия. На основе этой информации с помощью системы 8 формируются световые и звуковые сигналы для предупреждения пилота о направлении и расстоянии до препятствия. При этом обеспечивается сведение информации об источниках опасности к минимуму, необходимому и достаточному пилоту для принятия решения.

Состав устройства, его автономность от стандартной авионики вертолета позволяет сформировать систему кругового обзора с использованием идентичных конструктивных модулей, включающих в себя оптический импульсный передатчик, модулятор, излучающую и приемные оптические системы, приемники оптического излучения, которые для удобства монтажа и обслуживания могут быть размещены на внешней подвеске вертолета.

Изобретение относится к локационной технике и может использоваться в качестве автономной системы предупреждения столкновений, обеспечивающей безопасность полета вертолетов. Достигаемым техническим результатом является обеспечение кругового обзора для системы предупреждения пилота вертолета о наличии препятствий. Указанный результат обеспечивается за счет определения направления на препятствие и расстояния до препятствий в поле зрения с плоским углом 360° с помощью устройства, содержащего "k" идентичных приемо-передающих модулей, включающих в себя оптический импульсный передатчик со своим законом модуляции, подключенный к несканирующей астигматической оптической системе, излучающей в секторе с плоским углом 360°/k, и приемную систему, содержащую "m" оптических приемников, каждый из которых подключен к своей приемной несканирующей астигматической оптической системе, принимающей в секторе с плоским углом 360°/mk, сектора передающих и приемных оптических систем сопряжены и образуют плоскую круговую систему обзора с углом 360°, выходы оптических приемников модулей подключены к входам системы обработки информации и затем в систему предупреждения пилота, которая с помощью световых и звуковых сигналов сообщает о наличии, направлении и расстоянии до препятствия. 2 ил.

Устройство обеспечения безопасности полета и посадки вертолета, состоящее из k идентичных модулей, каждый из которых содержит передающую и приемные оптические системы, модулятор, оптический импульсный передатчик и m приемников оптических сигналов, а также из системы обработки информации, идентифицирующей секторы приема сигналов от препятствия и определяющей интервалы расстояния до препятствия, и системы предупреждения, отличающееся тем, что оптический импульсный передатчик каждого модуля излучает импульсы с частотой модулятора модуля через передающую оптическую систему, выполненную в виде несканирующей астигматической системы, излучающей в плоскости вертолета в секторе с плоским углом 360°/k и в малом вертикальном угле, m входов приемников оптических сигналов каждого модуля соединены со своими приемными оптическими системами, которые также выполнены несканирующими астигматическими, принимающими в плоскости вертолета в секторе с плоским углом 360°/mk, входные поля m приемных оптических систем каждого модуля совмещены с полем зрения передающей оптической системы и полностью перекрывают его, поля излучения k модулей сопряжены и образуют в плоскости вертолета угол обзора 360°, m·k выходов приемников оптических сигналов модулей соединены с m·k входами системы обработки информации, на еще k входов которой подаются также сигналы с k модуляторов каждого модуля, выход системы обработки информации подключен к системе предупреждения, которая с помощью звуковых и световых сигналов предупреждает пилота вертолета о расстоянии до препятствия и секторе, в котором оно находится.