АВТОМАТИЧЕСКАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОДРОМА И ВВОДА ИХ В ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ САМОЛЕТА Российский патент 2014 года по МПК B64F1/00 G05D1/04 

Изобретение относится к авиационной технике, летной эксплуатации воздушных судов, автоматическому управлению полетом и системам связи.

Известно, что навигация воздушного транспорта требует знания метеорологической обстановки не только по трассе полета, но и в районах аэродромов взлета, посадки, особенно это важно для маршрутов с неустойчивой погодой, действием атмосферных воздушных фронтов, пересечением климатических зон и др.

Известно, что перед каждым вылетом руководитель полетов аэродрома вылета знакомит командира воздушного судна (пилота) и экипаж с метеорологической обстановкой по маршруту, метеорологическими характеристиками ВПП аэродрома посадки и запасного аэродрома.

В полете, командир воздушного судна (пилот) может получить информацию в устном виде о метеорологических характеристиках аэродрома посадки на данный момент времени по специализированному одностороннему каналу связи «Метео», работающему непрерывно в режиме повторения сообщения голосом оператора в KB-диапазоне частот. Кроме того, в районе подхода к аэродрому посадки руководитель полетов сообщает командиру воздушного судна (пилоту) фактические характеристики ВПП по УКВ радиосвязи в дуплексном режиме.

Недостатком получения метеоинформации посредством устных радиотелефонных сообщений на борту самолета является необходимость командира воздушного судна (пилота) запоминать и постоянно «держать в уме» ряд количественных характеристик с тремя, четырьмя знаками, что в значительной мере отвлекает и переключает внимание пилота, требует затрат дефицитного полетного времени на переговоры с руководителем полетов по приему метеоинформации. Радиотелефонное сообщение всегда сопровождается эфирным шумом в наушниках, часто соизмеримым с уровнем полезного сигнала - голосом оператора, диспетчера УВД в большинстве случаев также низкочастотного звукового диапазона, к этому надо добавить дефекты речи, национальный акцент, плохое знание английского языка (на международных авиатрассах), все это усложняет прием метеоинформации, отвлекает пилота, переключает его внимание на радиосвязь.

Известно, что технология пилотирования предусматривает обязательное в каждом полете трехразовое введение специальной поправки (коррекции) в бортовые барометрические высотомеры (их на самолете может быть 3-4) и в первую очередь в электромеханический барометрический высотомер командира воздушного судна (пилота), который входит в группу приборов автоматического управления полетом, (см. ведомственные документы, например, «Наставление по производству полетов в гражданской авиации СССР» изд. Воздушный транспорт, Москва).

Эту жизненноважную технологическую операцию необходимо выполнять в строго определенный момент полета, в строго определенной последовательности, вводить коррекцию строго определенной величины (число состоит из трех-четырех цифр).

Эта технологическая операция может быть выполнена только вручную, так как другого способа ее выполнения нет!

Выполнение коррекции - это введение в барометрические высотомеры определенной фиксированной (только в данный момент) поправки (уровня), соответствующей определенной величине атмосферного давления, от которого барометрический высотомер в полете будет измерять уменьшение атмосферного давления, т.е. увеличение высоты полета при наборе высоты, или увеличение атмосферного давления, уменьшение высоты при снижении. Эти условные уровни следующие: «атмосферное давление аэродрома» и «стандартное атмосферное давление».

Однако нередко бывают ситуации, когда коррекцию выполнять не требуется без всяких последствий. Это расхолаживает экипаж. Проверить это трудно, поэтому добросовестность выполнения этой технологической операции лежит на совести командира воздушного судна и экипажа.

В то же время в некоторых ситуациях полета невыполнение коррекции барометрических высотомеров, в частности электромеханического барометрического высотомера левого летчика командира воздушного судна, приводит к значительному занижению высоты полета при заходе на посадку и, как следствие, к столкновению с наземными препятствиями и с землей, т.е. к катастрофе, поломке самолета, гибели пассажиров и экипажа.

Из числа всех катастроф и аварий пассажирских и транспортных самолетов, числа погибших, катастрофы по причине невыполнения (неправильного выполнения) коррекции бортовых барометрических высотомеров - самые многочисленные, десятки, и что самое печальное такая возможность сохраняется во многих полетах до настоящего времени.

Цель изобретения. Повысить безопасность полетов, исключить возможность катастроф и аварий при заходе на посадку по причине невыполнения (неправильного выполнения) коррекции бортового электромеханического барометрического высотомера, уменьшить вероятность столкновения самолетов в воздухе по той же причине, повысить информативность экипажа о метеохарактеристиках аэродрома взлета посадки.

Поставленная цель достигается тем, что наземная часть и самолетная часть выполнены в виде автоматической системы, при этом наземная часть состоит из последовательно соединенных информационного блока с пультом, циклического повторителя предназначенного для формирования выходной информации повторяющимися стробами через определенный интервал времени, например 500-1500 мсек, проводной линии связи, а также блока контроля с антенной, при этом информационный блок с пультом состоит из задатчиков паролей рабочих направлений ВПП и задатчиков метеорологических характеристик: величины атмосферного давления аэродрома, величины высоты эшелона перехода, величины вертикальной видимости, величины горизонтальной видимости, величины направления ветра на ВПП, величины скорости ветра на ВПП, величины коэффициента сцепления и объективной характеристики «состояние поверхности ВПП», каждый из которых соединен с дисплеем и последовательно с соответствующим шифратором, затем с модулем, преобразовывающим потенциальный параллельный двоичный код каждого из шифраторов в последовательный код, усилителем, самолетная часть состоит из вновь введенных: радиоприемника сотовой связи с антенной, пульта задатчиков паролей аэродромов с ключами, соединенного с радиоприемником, блока метеорологических характеристик, соединенного с выходом радиоприемника, компьютера вычисления коррекции и штатного электромеханического барометрического высотомера, блок метеорологических характеристик состоит из селектора сообщений, выход которого соединен параллельными ветвями, каждая из которых состоит из последовательно соединенных накопителя информации и дешифратора, и выведен на компьютер хранения поступающей изменяющейся метеорологической информации и дисплей, на котором индицируется в строгой последовательности информация каждой ветви: пароль аэродрома и магнитный курс направления взлета, посадки, величина атмосферного давления аэродрома, величина высоты эшелона перехода, величина вертикальной видимости, величина горизонтальной видимости, направление ветра на ВПП, скорость ветра на ВПП, величина коэффициента сцепления, объективная характеристика состояния поверхности ВПП, компьютер хранения поступающей изменяющейся метеорологической информации формирует сигналы для последующего ввода их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом, в том числе в компьютер вычисления коррекции, который состоит из блока памяти с регистрами величин высоты перехода, интервала высоты переходного слоя, операционной высоты нижнего уровня, операционной высоты верхнего уровня, атмосферного давления аэродрома, стандартного атмосферного давления, введения поправок инструментальной и аэродинамической погрешности, функциональных вычислителей: вычислителя высоты перехода, вычислителя высоты нижнего уровня коррекции, вычислителя величин пороговых высот переходного слоя моментов введения коррекции и продолжительности полета в переходном слое высоты, соединенного посредством ключа со светодиодом, например, оранжевого цвета, вычислителя высоты верхнего уровня коррекции, вычислителя команд верхнего уровня коррекции управляющего посредством ключа подачей сигнала из регистра стандартное атмосферное давление на электромеханический барометрический высотомер и посредством ключа синхронно управляет светодиодом, например, синего цвета, вычислителя команд нижнего уровня коррекции, управляющего посредством ключа подачей сигнала из регистра атмосферное давление аэродрома на электромеханический барометрический высотомер и посредством ключа синхронно управляет светодиодом, например, зеленого цвета, штатный электромеханический барометрический высотомер дополнен модулем коррекции и световой сигнализацией, модуль коррекции состоит: из вычислителя величины рассогласования, вырабатывающего управляющий сигнал (напряжение) амплитуда и полярность которого управляют микроэлектродвигателем, первый вход которого соединен через повторитель с выходом компьютера вычисления коррекции, второй вход соединен с повторителем величины барометрической шкалы, а выход соединен с микроэлектродвигателем, кинематическая передача которого скреплена с барометрической шкалой и счетным механизмом барометрической шкалы, который соединен с повторителем величины барометрической шкалы, который отрабатывает угол отклонения барометрической шкалы и преобразовывает его в потенциальный параллельный двоичный код, а световая сигнализация выполнена из установленных на лицевой части электромеханического барометрического высотомера светодиодов слева, например, зеленого цвета в середине, например, оранжевого цвета, справа, например, синего цвета, соединенных с компьютером вычисления коррекции, канал связи состоит из проводной линии связи, соединяющей наземную часть с Единой сетью электросвязи Российской Федерации с передающими антеннами сот, воздушного пространства между ними и приемной антенной радиоприемника самолета, причем передающие антенны сот радиополя сотовых передатчиков охватывают территорию горизонтальных проекций разрешенных траекторий полета района подхода не ближе расстояния от стандартного четвертого разворота до ВПП аэродрома по его действующим направлениям, а их диаграмма направленности излучения ориентирована вверх и навстречу самолетам, заходящим на посадку.

2. Автоматическая инструментальная система передачи метеорологических характеристик аэродрома и ввод их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом самолета по п.1, отличающаяся тем, что Единая сеть электросвязи Российской Федерации соединена с глобальной сетью электросвязи, например посредством искусственных спутников Земли.

3. Автоматическая инструментальная система передачи метеорологических характеристик аэродрома и ввод их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом самолета по п.1, отличающаяся тем, что объективная характеристика «состояние поверхности ВПП» включает условное обозначение вида атмосферных осадков на ВПП и величины их слоя, перпендикулярно поверхности.

Сокращения, специальные термины, символы и краткие пояснения к ним.

- АИСМ - автоматическая инструментальная система передачи метеорологических характеристик аэродрома и ввод их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом самолета.

- ВПП - взлетно-посадочная полоса.

- Высота перехода - высота в районе аэродрома, ниже которой высоту полета необходимо измерять от уровня ВПП.

- Вертикальная видимость - величина высоты от наблюдателя до предмета, который можно отчетливо распознать.

- ВЗД - величина задаваемого давления.

- Горизонтальная видимость - расстояние по горизонтали от наблюдателя до различимого и опознанного предмета.

- Руководитель полетов (диспетчер УВД), специалист службы УВД, осуществляющий руководство и контроль полетов в воздушном пространстве.

- ДСУ - диспетчерская служба управления.

- ДПРМ - дальний приводной радиомаркер.

- KB - коротковолновый диапазон.

- Командир воздушного судна (пилот), левый летчик.

- МК - магнитный курс.

- Подход к аэродрому - сектор воздушного пространства с расстояния 30-40 км до ВПП, с которого самолеты начинают выполнять маневры для захода на посадку.

- ППП - правила производства полетов.

- Радиополе - участок земли с установленными на нем передающими антеннами.

- Рабочее направление ВПП - воздушное пространство с МК ВПП, в котором самолеты совершают заход на посадку.

- РЛС - радиолокационная станция.

- САУ - система автоматического управления (полетом самолета).

- СМУ - сложные метеорологические условия.

- УКВ - ультракороткие волны.

- УВД - управление воздушным движением.

- Четвертый разворот - место на полетной карте, район над местностью, где самолет меняет курс на 90 градусов и вписывается в ось МК ВПП.

- Эшелон перехода - высота полета в районе аэродрома, при пересечении которой при снижении бортовые барометрические высотомеры необходимо устанавливать на отсчет высоты от уровня «атмосферное давление аэродрома».

- Δ - Малая величина.

- Н - Высота.

- V_у - Вертикальная скорость снижения.

- Vприб. - Приборная скорость.

- <, > - Знак «больше», «меньше».

- угл.гр. - Угловых градусов.

- б/р - Безразмерная величина.

- у/об. - Условное обозначение.

На представленных чертежах показано:

Фиг.1. Схема некоторой местности в полярной системе координат (без маштаба) с центром ДСУ аэродрома. От ВПП до районов подхода к стандартному четвертому развороту порядка 30 км. На местности размещены:

- аэродром с двумя пересекающимися ВПП и четырьмя рабочими направлениями,

- ДСУ,

- радиополе сотовых передатчиков с большим радиусом действия, перекрывающее горизонтальные проекции всех разрешенных траекторий полета до ВПП, показаны:

- оптимальные траектории полета захода на посадку с четвертого разворота четырех рабочих направлений,

- условные «точки 1, 2, 3» на траекториях полета захода на посадку,

- условные зоны 7, 10, 11 работы световой сигнализации АИСМ.

Параметры полета даны для захода на посадку, отсчет времени указан от момента снижения с высоты 1000 метров до момента касания шасси ВПП, порядка 240 сек.

Фиг.2. Схема аэродрома с одной ВПП в прямоугольной системе координат:

а) траектория захода на посадку в координатах: высота-расстояние,

б) работа световой сигнализации по шкале времени при заходе на посадку от «точки 1» до касания ВПП,

в) радиополе сотовых передатчиков малого радиуса действия, но большого количества, перекрывающих горизонтальные проекции разрешенных траекторий полета при заходе на посадку.

Фиг.3. Функциональная схема наземной части АИСМ.

Фиг.4. Функциональная схема самолетной части АИСМ.

Фиг.5. Схема «разбивки» воздушного пространства по вертикали от района подхода до ВПП аэродрома в прямоугольной системе координат (по у - высота, по х - время, расстояние). Показаны все высоты, интервалы высот, с величинами которых выполняются математические операции по вычислению параметров коррекции. Показаны также условные зоны работы световой сигнализации, моменты введения коррекции по высоте и времени, по оси у - по высоте для набора высоты и снижения, по оси х - только для траектории снижения.

Фиг.6. Функциональная схема компьютера вычисления коррекции. На схеме показана световая сигнализация светодиодами: оранжевого цвета, синего цвета, зеленого цвета, только для упрощения анализа работы схемы. На самом деле световая сигнализация названными светодиодами принадлежит электромеханическому барометрическому высотомеру.

Фиг.7. Функциональная схема штатного электромеханического барометрического высотомера с вновь введенными узлами АИСМ.

Позиции на чертежах

1. - условная «точка 1» траектории полета, соответствующая высоте эшелона перехода в районе подхода к аэродрому. При взлете, наборе высоты именно на этой высоте гаснет светодиод оранжевого цвета 100 и загорается светодиод синего цвета 105. При снижении, заходе на посадку именно на этой высоте гаснет светодиод синего цвета 105 и загорается светодиод оранжевого цвета 100.

2. - условная «точка 2» траектории полета, соответствующая высоте перехода. При взлете, наборе высоты именно на этой высоте гаснет светодиод зеленого цвета 109 и загорается светодиод оранжевого цвета 100. При снижении, заходе на посадку именно на этой высоте гаснет светодиод оранжевого цвета 100 и загорается светодиод зеленого цвета 109.

3. - условная «точка 3» траектории полета, соответствующая высоте, порядка 200 метров. Пролет ДПРМ. При наборе высоты продолжает гореть светодиод 109 зеленого цвета, что дает информацию: высота полета не достигла высоты перехода. При заходе на посадку последний рубеж контроля параметров полета дает информацию: «Коррекция высотомера выполнена. Высота истинная, приведенная к уровню ВПП. Все нормально, можно садиться»,

4. - ДСУ,

5. - траверс оси ВПП в «точке» четвертого разворота и траектория захода на посадку,

6. - аэродром с одной, двумя, тремя ВПП,

7. - условная зона (временной интервал, расстояние, высоты) на чертежах для наглядности пояснения работы световой сигнализации - свечения светодиода 109 зеленого цвета,

8. - передающие антенны сот,

9. - ось ВПП, направления МК060 и направления МК240,

10. - условная зона (временной интервал, расстояние, высоты) на чертежах, для наглядности пояснения работы световой сигнализации - свечения светодиода 100 оранжевого цвета,

11. - условная зона (временной интервал, расстояние, высоты) на чертежах для наглядности пояснения работы световой сигнализации - свечения светодиода 105 синего цвета,

12. - ось ВПП направления МК010 и направления МК190,

13. - радиополе сотовых передатчиков,

14. - оптимальная траектория снижения при заходе на посадку,

15. - шкала времени при заходе на посадку,

16. - информационный блок с пультом,

17. - руководитель полетов,

18. - аэродромная метеорологическая станция,

19. - задатчик пароля аэродрома направления, например, МК 060,

20. - задатчик пароля аэродрома направления, например, МК 240,

21. - задатчик пароля аэродрома направления, например, МК 010,

22. - задатчик пароля аэродрома направления, например, МК 190,

23. - задатчик величины: атмосферное давление аэродрома Р-1=Н-1 (гПа),

24. - задатчик величины: высота эшелона перехода Н 2, (метры),

25. - задатчик величины: вертикальная видимость (метры),

26. - задатчик величины: горизонтальная видимость (метры),

27. - задатчик величины: направление ветра на ВПП (угловые градусы),

28. - задатчик величины: скорость ветра на ВПП, (м/с),

29. - задатчик величины: коэффициент сцепления (безразмерная величина),

30. - задатчик величины: состояние поверхности ВПП,

31. - ключ,

32. - ключ,

33. - ключ,

34. - ключ,

35. - дисплей,

36. - шифратор информации задатчика 19,

37. - шифратор информации задатчика 20,

38. - шифратор информации задатчика 21,

39. - шифратор информации задатчика 22,

40. - шифратор информации задатчика 23,

41. - шифратор информации задатчика 24,

42. - шифратор информации задатчика 25,

43. - шифратор информации задатчика 26,

44. - шифратор информации задатчика 27,

45. - шифратор информации задатчика 28,

46. - шифратор информации задатчика 29,

47. - шифратор информации задатчика 30,

48. - модуль,

49. - усилитель,

50. - циклический повторитель,

51. - проводная линия связи,

52. - Единая сеть электросвязи Российской Федерации,

53. - антенны блока контроля,

54. - блок контроля,

55. - пилот самолета,

56. - радиоприемник,

57. - пульт задатчиков паролей аэродромов,

58. - блок метеорологических характеристик,

59. - антенна радиоприемника,

60. - задатчик пароля аэродрома вылета,

61. - задатчик пароля запасного аэродрома,

62. - задатчик пароля аэродрома прибытия,

63. - ключ,

64. - ключ,

65. - ключ,

66. - селектор сообщений,

67. - накопитель информации канала «пароль аэродрома»,

68. - накопитель информации канала величины «атмосферное давление аэродрома»,

69. - накопитель информации канала величины «высота эшелона перехода»,

70. - накопитель информации канала величины «вертикальная видимость»,

71. - накопитель информации канала величины «горизонтальная видимость»,

72. - накопитель информации канала величины «направление ветра на ВПП»,

73. - накопитель информации канала «скорость ветра на ВПП»,

74. - накопитель информации канала величины «коэффициент сцепления»,

75. - накопитель информации канала «состояние поверхности ВПП»,

76. - дешифратор,

77. - дешифратор,

78. - дешифратор,

79. - дешифратор,

80. - дешифратор,

81. - дешифратор,

81. - дешифратор,

82. - дешифратор,

83. - дешифратор,

84. - дешифратор,

85. - компьютер,

86. - дисплей (браузер отображения информации на экране),

87. - компьютер вычисления коррекции,

88. - блок памяти,

89. - регистр Н-2,

90. - регистр Н-3,

91. - регистр Н-6,

92. - регистр Н-8,

93. - регистр P-1 (H-1),

94. - регистр Р-0 (Н-0),

95. - регистр введения поправок: ΔН - инстр.; ΔН - аэродин.,

96. - вычислитель высоты перехода Н-4,

97. - вычислитель высоты нижнего уровня коррекции Н-7,

98. - вычислитель высоты переходного слоя Н-3,

99. - ключ,

100. - светодиод оранжевого цвета,

101. - вычислитель высоты верхнего уровня коррекции Н-9,

102. - вычислитель команд верхнего уровня коррекции Н-9,

103. - ключ,

104. - ключ,

105. - светодиод синего цвета,

106. - вычислитель команд нижнего уровня коррекции Н-7,

107. - ключ,

108. - ключ,

109. - светодиод зеленого цвета,

110. - электромеханический барометрический высотомер,

111. - измерительный механизм электромеханического барометрического высотомера,

112. - вход забортного статического атмосферного давления,

113. - визуальная стрелочная индикация,

114. - преобразователь высоты в код,

115. - ответчик вторичной РЛС,

116. - бортовая САУ,

117. - барометрическая шкала электромеханического барометрического высотомера,

118. - «окно» индикации ВЗД,

119. - кремальера,

120. - микроэлектродвигатель,

121. - кинематическая передача,

122. - счетный механизм,

123. - повторитель,

124. - вычислитель величины рассогласования,

125. - модуль коррекции,

126. - повторитель.

УСТРОЙСТВО АИСМ

АИСМ состоит из наземной части, самолетной части и соединяющего их канала связи.

- Наземная часть - это соответствующее оборудование, установленное на каждом аэродроме, охваченном АИСМ.

- Самолетная часть АИСМ состоит из соответствующего штатного бортового оборудования неопределенного количества самолетов, совершающих взлет и посадку на аэродромах, оборудованных наземной частью АИСМ.

- Канал связи состоит из физической линии связи, Единой сети электросвязи Российской Федерации, воздушной среды, в которой распространяется электромагнитная энергия от передатчиков наземной части АИСМ до самолета

НАЗЕМНАЯ ЧАСТЬ

Наземная часть АИСМ состоит (см. фиг.1, 2, 3) из информационного блока с пультом 16, установленного на ДСУ 4 руководителя полетов 17, Единой сети электросвязи Российской Федерации 52 и радиополя 13 сотовых передатчиков.

Допустим, аэродром 6 имеет две ВПП с четырьмя рабочими направлениями: ВПП с осью 9 направления МК 060 и направления МК 240 и ВПП с осью 12 направления МК 010 и направления МК 190. Информационный блок 16 с пультом предназначен для задания специальных и метеорологических характеристик аэродрома 6. Все характеристики задают числовым десятичным кодом. Задатчиком 19 задают пароль аэродрома направления МК 60, задатчиком 20 задают пароль аэродрома направления МК 240, задатчиком 21 задают пароль аэродрома направления МК 10, задатчиком 22 задают пароль аэродрома направления МК 190. Пароль состоит из одиннадцатиразрядного десятичного кода, однако предусмотрена возможность задания его пятнадцатиразрядным десятичным кодом. Задатчиком 23 задают величину атмосферного давления аэродрома Р-1 (Н-1), пять десятичных знаков. Задатчиком 24 задают величину высоты эшелона перехода Н-2, четыре десятичных знака. Задатчиком 25 задают величину вертикальной видимости, три десятичных знака. Задатчиком 26 задают величину горизонтальной видимости, четыре десятичных знака. Задатчиком 27 задают величину направления ветра на ВПП, три десятичных знака. Задатчиком 28 задают величину скорости ветра на ВПП, два десятичных знака. Задатчиком 29 задают величину коэффициента сцепления, три десятичных знака. Задатчиком 30 задают характеристику состояния поверхности ВПП, три десятичных знака. Руководитель полетов 17 следит и отвечает за соответствие задаваемых характеристик фактическим на любой момент времени, необходимую информацию для него поставляют специализированные аэродромные службы: метеорологическая станция 18, аэродромного обеспечения и др.

Каждый из задатчиков 19-22 последовательно соединен с ключами (выключателями) 31-34, а они и задатчики 23-30 последовательно соединены с дисплеем 35 и соответствующими шифраторами 36-47. На дисплее 35 вся задаваемая информация представляется в строго определенной неизменной табличной форме в определенной последовательности и регистрируется на диспетчерском магнитофоне УВД. Шифраторы 36-47 каждого задатчика преобразовывают задаваемую информацию из десятичного кода в двоичный параллельный код, а модуль 48 разделяет символами «*» общую задаваемую информацию на отдельные сообщения, формирует общий строб, преобразует его в последовательный двоичный код. Информативный строб усиливает усилитель 49, а циклический повторитель 50 отделяет пачку стробов временным интервалом, например через 500-1500 мсек. Далее информативный строб по проводной линии связи 51 из здания ДСУ 4 поступает в Единую сеть электросвязи Российской Федерации 52, передающие антенны 8 сот радиополя 13 сотовых передатчиков. Радиополе 13 сотовых передатчиков может состоять из небольшого количества передатчиков с большим радиусом действия (до 35 км, см. фиг.1), или из большого количества передатчиков с малым радиусом действия (см. фиг.2).

Самолетная часть

В самолетную часть входят следующие функциональные блоки, см. фиг.4:

- Радиоприемник 56.

- Антенна 59 радиоприемника.

- Пульт 57 задатчиков паролей аэродромов.

- Блок 58 метеорологических характеристик.

- Компьютер 87 вычисления коррекции.

- Электромеханический барометрический высотомер 110.

Перечисленное оборудование размещено в кабине самолета, а антенну 59 радиоприемника устанавливают на нижней передней части фюзеляжа так, чтобы ее диаграмма направленности приема была ориентирована по полету вниз и вперед. С радиоприемником 56 соединен пульт 57 задатчиков паролей аэродромов, допустим, на три аэродрома: 60 задатчик пароля аэродрома вылета, 61 задатчик пароля запасного аэродрома, 62 задатчик пароля аэродрома прибытия или второй запасной аэродром. Каждый задатчик паролей аэродромов 60, 61, 62 последовательно соединен с ключами (выключателями) 63, 64, 65 и затем с радиоприемником 56, выход которого соединен с селектором сообщений 66, который разделяет строб общей информации на отдельные сообщения, каждое из которых попадает на свой с 67 по 75 накопитель информации, который вычисляет среднюю квадратическую величину сообщения, допустим, десяти поступлений, чем достигается достоверность принимаемого сообщения.

67. - накопитель информации канала «пароль аэродрома».

68. - накопитель информации канала величины «атмосферное давление аэродрома».

69. - накопитель информации канала величины «высота эшелона перехода».

70. - накопитель информации канала величины «вертикальная видимость».

71. - накопитель информации канала величины «горизонтальная видимость».

72. - накопитель информации канала величины «направление ветра на ВПП».

73. - накопитель информации канала величины «скорость ветра на ВПП».

74. - накопитель информации канала величины «коэффициент сцепления».

75. - накопитель информации канала «состояние поверхности ВПП».

Каждый из накопителей информации 67-75 последовательно соединен с соответствующим дешифратором 76-84, которые преобразовывают сообщения из двоичного кода в десятичный, после все сообщения поступают в компьютер 85 для возможных дальнейших операций и на дисплей 86 (браузер отображения информации на экране), где отображаются в неизменной табличной форме. В случае не поступления по какой-либо причине какого-либо сообщения, дисплей информирует об этом, например, миганием всей строки, ее исчезновением с поля экрана, маркировкой строки цветом и др., эти команды вырабатывает компьютер 85, он хранит полученную информацию, подготавливает ее для ввода в другие бортовые системы, выполняет перевод числовых величин в другую размерность, вырабатывает рекомендации по ситуации полета, в нем заложена программа расшифровки принятого пароля аэродрома в его название на английском языке и перевод на основные языки народов мира (программа охватывает все аэродромы мира, принимающие гражданские самолеты).

Компьютер 87 вычисления коррекции, см. фиг.6, принимает информацию: величины «высота эшелона перехода» и величины «атмосферное давление аэродрома» с блока 58 метеорологических характеристик. Его работа основана на условном разделении вертикального воздушного пространства от ВПП до эшелона перехода в районе аэродрома взлета (посадки) на ряд высот, с величинами которых и заданными константами высот выполняются алгебраические вычисления, относительно переменной величины - текущей высоты полета на этапе взлета, набора высоты, а также снижения и захода на посадку. При наборе высоты вычисляет момент и дает команду на введение коррекции «стандартное атмосферное давление» в электромеханический барометрический высотомер, при снижении заходе на посадку вычисляет момент и дает команду на введение коррекции «атмосферное давление аэродрома», кроме того, он дает информацию об абсолютном времени полета (в наборе высоты или снижении) в переходном слое воздушного пространства.

Диаграмма высот, поясняющая работу компьютера 87 вычисления коррекции, представлена на фиг.5, на ней показано:

Р-0 (Н-0)=0 метров - условный уровень Балтийского моря при температуре +15 град. С при многолетних наблюдениях, на котором атмосферное давление соответствует 760 мм рт.ст.=1013 мбар=101325 Па=1013,2 гПа. Атмосферное давление на этом уровне принято считать «Стандартным атмосферным давлением», от него измеряют высоту расположения аэродромов и высоту полета.

Р-1 (Н-1) - Атмосферное давление аэродрома в данное время. Соответственно высота, соответствующая атмосферному давлению аэродрома, т.е. высота аэродрома в метрах, относительно уровня Балтийского моря. Аэродромы могут быть равнинные с высотой, близкой к уровню Балтийского моря. Аэродромы могут быть расположены выше уровня Балтийского моря, а также аэродромы расположенные значительно выше уровня Балтийского моря (горные и высокогорные аэродромы). Но существуют географические территории, расположенные ниже уровня Балтийского моря, например, в районе Красного моря, т.е. где нормальное атмосферное давление выше 760 мм рт.ст. Поэтому в авиационных высотомерах предусмотрено введение поправки (коррекции) на атмосферное давления аэродрома:

от +1100 - (-250) метров, (88730-104364 Па), т.е. установление уровня, от которого измерение высоты в метрах будет соответствовать действительному. Конструкции всех авиационных барометрических высотомеров предусматривают ручное введение коррекции (поправки) посредством специальной рукоятки 119 (кремальеры), кинематически связанной с барометрической шкалой 117 электромеханического барометрического высотомера в диапазоне порядка 670-790 мм рт.ст.=+1050-(-300) метров =89331-104981 Па, которая, в свою очередь, кинематически связана со стрелками 113 визуальной стрелочной индикацией.

Н-2 (метры) - величина высоты эшелона.

Н-3 (метры) - операционная величина =300 м, высота переходного слоя между высотой перехода и эшелоном перехода. В соответствии с ведомственными руководящими документами эта высота должна быть не менее 300 метров.

Н-4 (метры) - операционная величина, высота от уровня аэродрома до уровня высоты перехода.

Н-5 (метры) величина текущей высоты полета самолета в любой момент времени.

Н-6 (метры) операционная величина высоты. Назначена 20 метров из условий параметров полета в «точке 2»: Vу=5 м/сек, Н=400 м; порога чувствительности электромеханического барометрического высотомера 110 15-30 метров; возможных отклонений величины вертикальной скорости при взлете и снижении; максимального времени отработки механической следящей передачи высотомера 3-5 сек.

Н-7 (метры) операционная величина высоты.

Н-8 (метры) операционная величина высоты. Назначена 40 метров из условий параметров полета в «точке 1»: Vу=8-10 м/сек, Н=1000 метров; порога чувствительности электромеханического барометрического высотомера 110 15-30 метров; возможных отклонений вертикальной скорости при взлете и снижении; максимального времени отработки механической следящей передачи высотомера 3-5 сек.

Н-9 (метры) операционная высота.

На вход компьютера 87 (см. фиг.6) вычисления коррекции из блока метеорологических характеристик 58 подают числовые величины Н-1 и Н-2, а из электромеханического барометрического высотомера 110 поступает переменная величина текущей высоты полета Н-5. В блоке памяти 88 запрограммированы необходимые константы и операционные величины: в регистре 89 величина Н-2, в регистре 90 величина Н-3=300 м, в регистре 91 величина Н-6=20 м, в регистре 92 величина Н-8=40 м, в регистре 93 величина P-1(H-1), в регистре 94 константа Р-0 (Н-0) в соответствующей размерности, в регистре 95 предусмотрено введение инструментальной поправки Δ Нинстр. и аэродинамической поправки Δ Наэр., для конкретного электромеханического барометрического высотомера 110, установленного на самолете.

Вычислитель 96 высоты перехода Н-4 вычисляет разность Н-4=Н-2-Н-3, важную операционную величину «точку 2», ниже которой текущая высота Н-5 приведена к высоте аэродрома (гарантированно), выше которой - самолет находится в переходном слое Н-3.

Вычислитель 97 высоты нижнего уровня коррекции Н-7 вычисляет алгебраическую сумму Н-7=Н-2-Н-3+Н-6. Эта операционная величина необходима для задания порога выполнения коррекции по высоте несколько выше высоты перехода, в переходном слое, чтобы обеспечить перестроечные автоматические операции: при взлете после пересечения Н-4, а при снижении до пересечения Н-4.

Вычислитель 98 высоты полета в переходном слое Н-3 вычисляет интервал алгебраических неравенств: Н-7<Н-5<Н-9, Н-4<Н-5<Н-2 и дает команду посредством ключа 99 на световую сигнализацию светодиоду 100 оранжевого цвета.

Вычислитель 101 высоты верхнего уровня коррекции Н-9 вычисляет разность Н-9=Н-2 - Н-8 метров. Эта операционная высота, необходимая для задания порога срабатывания коррекции по высоте, несколько ниже эшелона перехода и обеспечения сигнализации полета в переходном слое светодиодом оранжевого цвета 100.

Вычислитель 102 команд верхнего уровня коррекции Н-9 вычисляет порог введения коррекции по величине Р-0 (Н-0)=760 мм рт.ст.=1013,2 мбар=101325 Па «стандартное атмосферное давление» в результате решения алгебраического неравенства относительно величины текущей высоты Н-5. При Н-5>Н-9 (взлет, набор высоты) вычислитель дает команду «открыто» на ключ 103 и ключ 104 (выключатели), Р-0 (Н-0) из регистра 94 поступает на электромеханический барометрический высотомер 110 и загорается светодиод 105 синего цвета. При Н-5<Н-9 (снижение) вычислитель дает команду «закрыто» на ключи 103 и 104, Р-0 (Н-0) не поступает на электромеханический барометрический высотомер 110, гаснет светодиод 105 синего цвета.

Вычислитель 106 команд нижнего уровня коррекции вычисляет порог введения коррекции по величине Р-1 (Н-1) «атмосферное давление аэродрома», в результате решения алгебраического неравенства относительно величины текущей высоты Н-5. При Н-5>Н-7 (взлет, набор высоты) вычислитель дает команду «закрыто» на ключи 107 и 108, величина Р-1 (Н-1) из регистра 93 P-1 (H-l) не поступает на электромеханический барометрический высотомер 110 и гаснет светодиод 109 зеленого цвета. При Н-5<Н-7 (снижение) вычислитель дает команду «открыто» на ключи 107 и 108, величина Р-1 (Н-1) поступает на электромеханический барометрический высотомер 110 и загорается светодиод 109 зеленого цвета. В продолжении всего полета обязательно светит один из светодиодов: зеленый 109, оранжевый 100, синий 109, которые информируют пилота о своевременном введении коррекции, высоте относительно ВПП, а также о том, что АИСМ работает нормально. Указанные неравенства превращаются в равенства при малой вертикальной скорости набора высоты и снижения или при равенстве величин «атмосферное давление аэродрома» и «стандартное атмосферное давление» Р-1=Р-0.

Штатный электромеханический барометрический высотомер 110 (см. фиг.7) дополнен новыми узлами: вычислителем величины рассогласования 124 и световой сигнализацией. Электромеханический барометрический высотомер 110 имеет входы: 112, на который подают забортное статическое атмосферное давление Р-ст. и вход сигналов коррекции: а) дискретный фиксированный сигнал «Стандартное атмосферное давление» Р-0=760 мм рт.ст. (в соответствующей размерности) в кодовом виде и б) дискретный фиксированный сигнал «Атмосферное давление аэродрома» Р-1 из диапазона 670-790 мм рт.ст. (в соответствующей размерности) подают на повторитель 126.

Измерительный механизм 111 электромеханического барометрического высотомера соединен с визуальной стрелочной индикацией 113 приведенной высоты, а также через преобразователь 114 высоты в код, выход на бортовые потребители: ответчик вторичной РЛС 115, бортовую САУ 116 и компьютер 87 вычисления величины коррекции, который выполняет функцию обратной связи.

Измерительный механизм 111 электромеханического барометрического высотомера связан кинематической связью с барометрической шкалой 117 электромеханического барометрического высотомера. Величину давления Р-0 или Р-1 барометрической шкале 117 электромеханического барометрического высотомера можно задавать вручную посредством кремальеры 119 на лицевой части электромеханического барометрического высотомера 110 и считывать в «окне» индикации 118 ВЗД. Вычислитель рассогласования 124 первым входом соединен через повторитель 126 с выходом компьютера 87 вычисления коррекции, второй вход соединен с повторителем 123 величины барометрической шкалы в импульсном коде, а выход соединен с микроэлектродвигателем 120, кинематическая передача 121 которого скреплена с барометрической шкалой 117 и счетным механизмом 122 барометрической шкалы, который соединен с повторителем 123 величины барометрической шкалы. Вычислитель величины рассогласования 124 сравнивает дискретные кодовые сигналы с повторителей 126 и 123, вырабатывает аналоговый управляющий сигнал, амплитуда напряжения и фаза которого управляют приводом микроэлектродвигателя 120. Если величина ВЗД больше величины Р-0 или Р-1, то вращение будет, допустим, по часовой стрелке. Если величина ВЗД меньше Р-0 или Р-1, то вращение будет, допустим, против часовой стрелки, величина амплитуды управляет скоростью вращения привода микроэлектродвигателя 120. При равенстве ВЗД и Р-0 (или Р-1) нет вращения.

Назначение повторителя 126 восстановить геометрию импульсного сигнала (Р-0, Р-1) и согласовать его с входом вычислителя величины рассогласования 124. Необходимость его в следующем. Т.к. электромеханический барометрический высотомер 110 установлен на приборной доске левого летчика, а общий блок самолетной части АИСМ установлен на приборной этажерке четвертого шпангоута фюзеляжа или в подпольном пространстве, то соединяющие их коммуникации (провода) составляют несколько метров, кроме того, они подвержены действию различной интенсивности и частоты внутренних электромагнитных полей, возникнут наводки, которые исказят импульсы. Повторитель 126 восстанавливает фронты и амплитуды импульсов, тем самым исключает ошибки сигнала. Повторитель 123 согласовывает величину внутреннего сигнала с входом вычислителя 124 величины рассогласования. В рассмотренной конструкции электромеханического барометрического высотомера 110 применены электромеханические узлы и детали для операционной обработки сигналов, однако значительная часть их может быть заменена на электронные аналоги, что уменьшит число подвижных элементов, упростит конструкцию, увеличит надежность и эксплуатационный ресурс.

Сигнализация введения коррекции в электромеханический барометрический высотомер 110, а точнее сигнализация приведения его показаний к уровню равнинного (горного) Р-1 (Н-1) аэродрома или к условному «стандартному атмосферному давлению») Р-0(Н-0)=760 мм рт.ст.=101325 Па=1013,2 гПа=1013,2 мбар, осуществляется светодиодами соответственно зеленого 109 и синего 105 цвета, которые конструктивно размещены за защитным стеклом на лицевой части электромеханического барометрического высотомера 110 с обеих сторон светодиода оранжевого 100 цвета. При этом должно быть выполнено условие, что стрелка (или две стрелки, в положении, когда они перекрывают одна другую) никогда не должна закрывать свечения ни одного из светодиодов.

В высотомерах с цифровой индикацией текущей высоты Н-5 светодиодную индикацию выполнить проще.

Надо заметить, что при реализации АИСМ как в электромеханическом барометрическом высотомере 110, так и в усовершенствованном высотомере с цифровой индикацией, отпадает сама необходимость и в рукоятке 119 кремальере для ручного введения коррекции, и в самой барометрической шкале 117, и в «окне» индикации ВЗД, т.к. пилот вообще исключен из управления электромеханическим барометрическим высотомером.

Канал связи

Аэродром 6 (см. фиг.1 и 2) с двумя непараллельными ВПП и четырьмя рабочими направлениями в центральной части, а также подходы к нему с расстояния стандартного четвертого разворота с ближнего траверса 5, примерно с 30 км оснащают передающими антеннами 8 сот Единой сети электросвязи Российской Федерации. Применена сеть сотовой связи с большими сотами. Радиус уверенного приема одной соты порядка 25-30 км. Для данного аэродрома 6 с указанной зоной подхода из решения остроугольного треугольника ОАВ со сторонами порядка 25-30 км (направления МК 190 и МК 240) и углом между ними 50 угловых градусов определяем расстояние АВ, которое ориентировочно будет порядка 30 км. Отсюда следует, что для данной схемы аэродрома 6 зона подхода с любым разрешенным путевым углом на направления МК 190 и МК 240 будет надежно перекрыта тремя сотами с радиусом уверенного приема 25-30 км, т.е. радиополе 13 будет организовано только тремя сотовыми передатчиками. Аналогичная схема радиополя 13 сотовых передатчиков на ближнем траверзе 5 направлений МК 060 и МК 010. В центре аэродрома 6 установлена передающая антенна 8 соты такой же мощности. Передающие антенны устанавливают на вертикальных опорах (столбах) и направляют вверх так, чтобы диаграмма направленности их излучения была направлена вверх и навстречу воздушным судам, осуществляющим посадку.

На территориях с высоким уровнем помех в районе аэродрома 6 и подходах к нему может быть применена схема радиополя 13 сотовых передатчиков с сотами малых размеров, такое радиополе 13 сотовых передатчиков должно охватывать горизонтальные проекции возможных разрешенных траекторий полета одного направления (см. фиг.2).

Определяющие характеристики сотовой связи:

1. Метеоинформация размером 6Д десятичных цифр и символов передается закодированным стробом в виде письма SMS с паузой 500-1500 мсек непрерывно.

2. Одновременно могут работать два направления аэродрома (аэродромы с двумя ВПП), т.е. одновременно передавать два пароля.

3. Для передачи метеоинформации одного пароля применен один канал сотовой связи, одна частота, одна полоса частот.

4. Площадь радиополя одного направления, перекрываемого сетью сотовой связи, соответствует площади горизонтальных проекций возможных разрешенных траекторий полета от района подхода к стандартному четвертому развороту до ВПП.

5. Соты уверенного приема перекрывают одна другую, этим достигается надежный хендовер каждого абонента (самолета).

6. Абоненты связи подвижны, двигаются в одном направлении, поступательная скорость не более 300 км/час.

7. Все абоненты связи работают только в режиме приема.

8. Количество абонентов, находящихся в воздушном пространстве аэродрома на приеме одного пароля, ориентировочно 15-20.

9. Высота абонентов: при взлете от 2,0 до 1000 метров, при снижении от 1000 до 2,0 метров.

10. Передающие антенны сотовых передатчиков ориентированы вверх и в сторону навстречу полету самолетов.

Целесообразно локальную сеть сотовой связи географической зоны расположения аэродрома с АИСМ интегрировать в международную глобальную сеть мобильной связи GSM, что расширит возможности применения системы над акваториями внутренних водохранилищ, морей и океанов, а также ускорит ее применение на международных авиатрассах.

РАБОТА АИСМ

Наземная часть

Каждому направлению ВПП аэродрома 6 присваивают свой идентификационный пароль (позывной), который никогда не изменяется и внесен в специальный навигационный регламент. Для каждой ВПП устанавливают один информационный блок 16 с пультом (см. фиг.1, 2, 3). Если на аэродроме 6 с двумя (тремя) ВПП может работать только одно направление, то в этом случае, может быть применен один информационный блок 16 с пультом, в котором пароли рабочих направлений включают посредством ключей 31-34.

Допустим, на аэродроме 6 с двумя ВПП и четырьмя рабочими направлениями работает только ось 9 ВПП направления МК060. В ДСУ 4 аэродрома 6 руководитель полетов 17 на момент принятия смены перепроверяет или вновь устанавливает задатчиками 19-30 на информационном блоке 16 с пультом следующую информацию, соответствующую фактической метеорологической обстановке:

- пароль аэродрома, (допустим) 000089164336245, включает ключ 31, (32-34 выкл.),

- атмосферное давление аэродрома Р-1 (Н-1) гПа 1001 задатчик 23, - эшелон перехода м 900 задатчик 24, - вертикальная видимость м 120 задатчик 25, - горизонтальная видимость м 1130 задатчик 26, - направление ветра угл. град. 138 задатчик 27, - скорость ветра м/сек 16 задатчик 28, - коэффициент сцепления б/р 047 задатчик 29, - состояние поверхности ВПП усл. об. 216 задатчик 30,

Характеристика «состояние поверхности ВПП» на текущий момент времени разработана и введена специально для АИСМ, она коррелируется с другими метеохарактеристиками: направлением и скоростью ветра с коэффициентом сцепления и важна как при разбеге самолета на взлете, так и при пробеге. Зная ее, при разбеге пилот может быть подготовлен к прерванному взлету, а при пробеге упредить возможность выкатывания самолета за пределы ВПП. Характеристика «состояние поверхности ВПП» задается кодом из трех десятичных цифр, включая нуль.

Первая левая цифра обозначает агрегатное состояние атмосферных осадков, находящихся на ВПП в данный момент времени, а именно:

0 - поверхность ВПП сухая,

1 - на поверхности ВПП слой воды,

2 - на поверхности ВПП слякоть (снег с водой),

3 - на поверхности ВПП слой снега сухого,

4 - на поверхности ВПП слой снега мокрого,

5 - на поверхности ВПП слой льда (обледенение).

Вторая и третья цифры (слева-направо) указывают на количество атмосферных осадков, т.е. среднюю толщину слоя осадков в миллиметрах перпендикулярно к поверхности ВПП.

В модуле 48 каждое сообщение из таблицы отделяется символом две звезды «**», сообщение внутри метеохарактеристики отделяется символом одна звезда «*», весь строб отделяется символами три звезды «***», общий строб до преобразования в последовательный код имеет вид:

……***000089164336245**1001**0900**120**1130**138**16**047**216***……

Всего 63 знака.

Сообщение через усилитель 49 непрерывно повторяется циклическим повторителем 50 через паузу молчания, например 500-1500 мсек, затем по проводной линии связи 51 поступает в Единую сеть электросвязи Российской Федерации 52 и на передающие антенны 8 сот радиополя 13 сотовых передатчиков, охватывающих территорию от четвертого стандартного разворота (левого и правого) до ВПП аэродрома 6. Для контроля наземной части АИСМ может быть применен блок контроля 54 с антенной 53 блока контроля, установленный в ДСУ 4. В качестве блока контроля 54 может быть применен комплект самолетного оборудования АИСМ.

САМОЛЕТНАЯ ЧАСТЬ

Работа АИСМ на этапе включения, взлета, набора высоты (см. фиг.4)

При подготовке к полету экипаж включает все оборудование, в том числе и АИСМ. На пульте задатчиков паролей аэродромов 57 второй пилот набирает следующую информацию: на задатчике 60 пароля аэродрома вылета набирает пароль, допустим, 000089164336245, на задатчике 61 пароля запасного аэродрома пароль, допустим, 000089153841722, на задатчике 62 пароля аэродрома прибытия пароль, допустим, 000089167328213. Все набранные пароли пультом 57 запоминаются до набора другого пароля или выключения самолетного оборудования после завершения полета.

Пилот 55 включает ключ 63, запрос поступает на радиоприемник 56, который через антенну 59 радиоприемника принимает кодированную информацию в блок 58 метеорологических характеристик, селектор сообщений 66, реагирующий на символы «***», «**», «*» последовательно разделяет по каналам сообщения метеохарактеристик. На дисплее 86 высвечивается фиксированная таблица, которая заполняется полученными посредством радиоприемника 56, метеорологическими характеристиками. Причем канал «пароль аэродрома» 67,76 снабжен программой, по которой пароль аэродрома дает информацию: название аэродрома на английском языке, допустим, на 10-12 букв; перевод с английского языка на любой из восьми языков мира (рус., нем. франц., исп., японск., китайск., хинди,) также 10-12 букв по встроенной программе; направление МК ВПП.

На дисплее 86 высвечивается информация:

000089164336245

VNUKOVO

ВНУКОВО

060

Атмосферное давление аэродрома гПа 1001 Эшелон перехода м 900 Вертикальная видимость м 120 Горизонтальная видимость м 1130 Направление ветра угл.гр. 138 Скорость ветра м/сек 16

Коэффициент сцепления б/р 047 Состояние поверхности ВПП v/об. 216

Таким образом, к моменту запуска двигателей пилот 55 имеет подробную текстовую метеорологическую информацию аэродрома вылета.

При рулении на аэродроме 6 (см. фиг.1, 2, 5), взлете «точка 3», наборе высоты «точка 2» до пересечения высоты перехода Н-4 горит светодиод 109 зеленого цвета, (зона 7 на чер.). При пересечении высоты перехода Н-4 «точки 2» (точнее высоты Н-7) гаснет светодиод 109 зеленого цвета и загорается светодиод 100 оранжевого цвета, который светит пока самолет преодолевает переходной слой Н-3 (зона 10 на чер.). При пересечении эшелона перехода Н-2 «точки I» (точнее высоты Н-9) гаснет светодиод 100 оранжевого цвета и загорается светодиод 105 синего цвета (зона 11 на чер.), что означает: электромеханический барометрический высотомер приведен к стандартному атмосферному давлению, который горит в продолжение всего полета до снижения на заданный эшелон перехода Н-2 аэродрома прибытия (посадки). Во время полета пилот самолета 55 может запросить и получить в табличной форме метеорологическую информацию любого аэродрома по трассе или аэродрома по указанию диспетчера УВД.

При взлете, наборе высоты неправильное выполнение коррекции электромеханического барометрического высотомера 110, или вовсе невыполнение коррекции, допустим, с разницей 10-12 мм рт.ст. и больше - является явным нарушением ППП, опасно, но не смертельно и не приводит к трагическим результатам, реально не замечается пилотом 55 при наборе высоты.

На эшелоне же в установившемся горизонтальном прямолинейном полете, добросовестный ответственный диспетчер УВД при наблюдении за целью (самолетом) и контроле высоты по каналу вторичной РЛС укажет пилоту 55 на несоответствие высоты фактическому эшелону полета. Несоответствие тем больше и заметнее, чем больше разность между величинами: значением барометрического давления Р-1 на барометрической шкале 117 электромеханического барометрического высотомера 110 и величиной «стандартного атмосферного давления» Р-0. Пилот должен признать свою ошибку и немедленно выполнить коррекцию электромеханического барометрического высотомера 110 по Р-0 и занять разрешенный эшелон полета. Однако неквалифицированный амбициозный пилот может не признать свою грубейшую ошибку (имея ввиду, что она не может быть документально зафиксирована) и продолжать полет выше или ниже разрешенного эшелона. Вот именно эта полетная ситуация крайне опасна, т.к. уменьшается интервал вертикального эшелонирования, что может в некоторых случаях привести к опасному сближению самолетов в воздухе или к их столкновению с печальными последствиями.

АИСМ исключает описанную полетную ситуацию. После пересечения эшелона перехода «точки 3» с аэродрома взлета (см. фиг.1, 2, 5), полет выполняется только по «стандартному атмосферному давлению» без вмешательства пилота, а диспетчер УВД на экране радара с отметкой цели получает фактическую высоту с точностью погрешности высотомера (15-30) метров в зависимости от высоты полета до 12000 м. Таким образом, АИСМ повышает безопасность полета на авиатрассах.

Аэродром с АИСМ сертифицируют, каждому направлению его взлетно-посадочных полос присваивают идентифицированный пароль, вносят в национальный и межгосударственный навигационный регламент.

При подключении аэродрома 6 к национальной глобальной коммуникационной сети или к международной сети GSМ можно будет получать в полете метеоинформацию любого аэродрома мира, что значительно уменьшит зависимость самолетов от диспетчера УВД любого государства.

РАБОТА АИСМ НА ЗАВЕРШАЮЩЕМ ЭТАПЕ ПОЛЕТА

Действующая в Российской Федерации технология обеспечения метеорологической информацией самолетов на завершающем этапе полета (посадка на аэродроме 6) предусматривает:

- с метеорологической обстановкой аэродрома посадки, прогнозами на изменение погоды, возможными действиями воздушных, грозовых, снежных, штормовых фронтов экипаж (пилот 55) знакомится при предполетной подготовке на аэродроме вылета и снабжается метеодокументацией,

- в полете метеорологические данные о погоде при подходе в район аэродрома посадки могут быть получены в устной форме по информативному одностороннему каналу KB и УКВ связи «МЕТЕО»,

- пилот 55 самолета может запросить у диспетчера УВД метеоданные во всех случаях.

Тем не менее, указанные возможности не достаточно эффективны, так как все метеохарактеристики и их количественные величины пилоту 55 необходимо «не только держать в уме», но постоянно синтезировать их в соответствии с молниеносно изменяющейся полетной ситуацией.

Полетную ситуацию касательно коррекции бортовых барометрических высотомеров следует разобрать особо. В действующих специальных документах по производству полетов пилоту 55 самолета неоднократно детально даны указания: на каком этапе полета, в какой последовательности и как конкретно выполнять РУЧНУЮ корректировку бортовых барометрических высотомеров, в том числе электромеханических 110. Кроме того, диспетчер УВД обязан сообщить величину атмосферного давления на аэродроме, а пилот 55 самолета обязан выполнить коррекцию барометрических высотомеров и подтвердить выполнение диспетчеру УВД.

Однако эту жизненно важную технологическую операцию по выполнению полета иногда не выполняют, что приводит к печальным, а иногда к трагическим последствиям. Основные причины:

- дефицит времени, весь процесс захода на посадку с высоты 1000 м требует всего 200-220 сек до момента касания шасси ВПП, что показано на фиг.2 на шкале 15 времени при заходе на посадку на завершающем этапе полета,

- исключительная загруженность пилота 55 (командира, экипажа) на этом этапе полета,

- переключение внимания пилота 55 (командира, экипажа) на другие, также важные объекты,

- необходимость строгой последовательности выполнения действий,

- сбой в выполнении действий пилота 55 (экипажа), задержка в выполнении действий,

- возникновение нештатной ситуации по любой причине,

- усугубляющие и сопутствующие обстоятельства (СМУ, недостаточная выучка пилота 55 и экипажа, напряженные отношения в экипаже, «человеческий фактор», усталость экипажа, ухудшение самочувствия, разгильдяйство и др.).

Допустим, конечный пункт завершения полета аэродром 6 с направлением 9 оси ВПП МК 060 (см. фиг.4, 1, 2, 5). Пароль аэродрома посадки, допустим, 000089164336245 набран на задатчике пароля аэродрома прибытия 62. При входе самолета в район аэродрома 6, а возможно значительно раньше, пилот 55 включает ключ 65, на дисплее 86 высвечивается таблица метеорологических характеристик и их величины (см. стр.20), подразумевается, что указанные величины метеоданных не изменились.

Заход на посадку на аэродром 6 выполняют по оптимальной траектории 14 снижения, допустим, с траверса 5 на ось ВПП в «точку 1» четвертого разворота. В горизонтальной плоскости на местности проекция любой траектории полета от района подхода «точка 1» до ВПП проецируется на радиополе 13 сотовых передатчиков. Это обеспечивает гарантированный прием метеоинформации в районе подхода не позднее момента ее применения. Пилот 55 выполняет соответствующие действия для выхода на ось ВПП 9 направления МК 060 для осуществления посадки. Начинается самый напряженный этап 15 пилотирования, который длится всего 200-240 секунд. Необходимо выполнить много действий, причем выполнить правильно, грамотно, в определенной последовательности, своевременно, т.е. без ошибок. Любые ошибки пилота 55 (командира воздушного судна, экипажа) на этом этапе полета для самолетов полетной массой 180-70-60-40-16 тонн на соответствующей посадочной скорости исправить очень сложно или невозможно (что приводит к трагическим последствиям), поэтому пилоты стремятся перейти в полуавтоматический или автоматический режим полета, что позволяет минимизировать ошибки (при невыполненной вручную коррекции электромеханического барометрического высотомера 110 переход в полуавтоматическое или автоматическое управление полетом от тяжелых последствий не спасет!).

В продолжение всего полета, до высоты эшелона Н-2 «точка I» включительно, на лицевой части электромеханического барометрического высотомера 110 горит светодиод 105 синего цвета (зона 11 на чер.). Параметры полета следующие: удаление 30 км, Н=1000 м, - Vу=8-10 м/сек, Vприб.=400 км/час, необходимо вписаться в курсо-глиссадную систему, следить за тягой двигателей, работать органами управления и т.д.

При пересечении эшелона перехода Н-2 «точки 1» (точнее Н-9) светодиод 105 синего цвета гаснет и сразу же загорается светодиод 100 оранжевого цвета, который горит до снижения высоты перехода Н-4 (точнее Н-7) (зона 10 на чертежах).

При снижении в переходном воздушном слое Н-3 между эшелоном перехода и высотой перехода требовалось полностью переключить внимание пилота 55 на выполнение жизненно важной технологической операции управления полетом - выполнении коррекции электромеханического барометрического высотомера 110 вручную.

АИСМ полностью исключает пилота 55 и руководителя полетов 17 для выполнения этой технологической операции управления полетом. Высвобождается не только 1-1,3 минуты полетного времени, а с радиообменом с руководителем полетов 17 по выполнению коррекции гораздо больше. Главное, высвобождается внимание пилота! Т.е. появляется существенный резерв внимания и времени пилота в промежутке Н-3 100 секунд (зона 10 на чер.1, 2, 5), которые перераспределяются на другие факторы и действия, что повышает безопасность полета.

При пересечении «точки 2» гаснет светодиод 100 оранжевого света и сразу же загорается светодиод 109 зеленого цвета (зона 7 на чер.), который горит постоянно до выключения оборудования.

При пролете «точки 3» продолжает гореть светодиод 109 зеленого цвета, пролет ДПРМ, Н=200 м, -Vу=3 м/сек, до касания ВПП 60 сек, пилот убеждается, что самолет снижается по правильной глиссаде, что чрезвычайно важно в СМУ, ночью, в снегопад, туман и т.д., электромеханический барометрический высотомер 110 приведен к уровню атмосферного давления аэродрома Р-1 (Н-1).

Полет в переходном слое

Действующими документами по производству полетов в воздушном пространстве Российской Федерации категорически запрещаются горизонтальные полеты в переходном слое (Н-7) Н-4<Н-5<Н-2 (Н-9) в районе аэродрома. Но для пояснения работы АИСМ этот случай следует разобрать. При любых полетах в переходном слое: набор высоты, снижение (с любой вертикальной скоростью), а также в горизонтальном полете на лицевой части электромеханического барометрического высотомера 110 будет гореть только светодиод 100 оранжевого цвета. Показания электромеханического барометрического высотомера 110 приведены либо к Р-0, либо к Р-1, в зависимости от того, с какой высоты самолет начал полет в переходном слое. Принципиально не исключены горизонтальные полеты в переходном слое, это могут быть наблюдательные полеты, аэрофотосъемка, проход самолетов МЧС (пожарных танков), санитарная авиация и т.п. Разумеется, такие полеты проходят с разрешения и под контролем руководителя полетов 17 (службы УВД).

Технический и социальный эффект разработки

1. АИСМ позволяет значительно повысить безопасность эксплуатации воздушных судов, прежде всего на регулярных рейсах самолетов гражданской авиации, а именно:

1.1. Из всех причин авиационных катастроф полностью исключить самую часто проявляющуюся причину многочисленных катастроф самолетов в районе подхода к аэродрому при выполнении посадки.

1.2. Уменьшить вероятность столкновения самолетов на воздушных трассах.

2. Высвобождается внимание командира корабля и полетное время (порядка 1-2 мин на переговоры с руководителем полетов), ранее необходимые, для выполнения коррекции электромеханического барометрического высотомера.

3. Разработка позволяет повысить эргономические качества самолетного оборудования в связи с визуализацией метеорологических характеристик аэродрома взлета, посадки на борту самолета, при размещении дисплея, например на средней приборной доске летчиков.

4. В метеоданные ведена новая характеристика «состояние поверхности ВПП» и ее условная качественная и количественная оценка, которая с другими характеристиками синтезируется пилотом для выполнения правильного разбега и, особенно, пробега самолета.

5. Упрощается технология взаимодействия пилота (командира воздушного судна) с руководителем полетов в связи с исключением радиосвязи по поводу метеоданных и особенно при выполнении коррекции барометрических высотомеров.

6. Исключается неправильная индикация высоты полета самолета на экране радара диспетчера УВД по каналу вторичной радиолокации.

7. Отпадает необходимость в стационарных радиопередатчиках KB и УКВ диапазона информационного канала «МЕТЕО».

8. Взаимодействие АИСМ с глобальной сетью электросвязи позволит получать метеоданные любого аэродрома мира.

9. Возникает возможность значительно уменьшить величину переходного слоя вплоть до 20-40 метров, а это, в свою очередь, позволит уменьшить высоту эшелона перехода либо увеличить величину высоты перехода.

Изобретение относится к оборудованию для управления полетом воздушных судов. Предлагаемая система состоит из наземного (аэродромного) и самолетного (бортового) сегментов. Наземный сегмент включает в себя пульт задатчиков метеорологических характеристик и информационный блок, соединенный с Единой сетью электросвязи страны. На выходе последней образовано радиополе сотовых передатчиков, расположенных в зоне подхода к аэродрому. Самолетный сегмент включает в себя радиоприемник сотовой связи, пульт задатчиков паролей аэродромов, блок метеорологических характеристик, компьютер вычисления коррекции и штатный электромеханический барометрический высотомер. Система позволяет принять на борту и вывести на дисплей: идентификационный пароль (позывной) рабочего направления и магнитный курс ВПП аэродрома, атмосферное давление аэродрома, эшелон перехода, вертикальную и горизонтальную видимости, направление и скорость ветра на ВПП, коэффициент сцепления и состояние поверхности ВПП. Главной функцией системы является автоматическое приведение высоты полета к уровню стандартного атмосферного давления или к атмосферному давлению аэродрома. Технический результат изобретения состоит в повышении безопасности захода на посадку и уменьшении вероятности столкновения самолетов в воздухе путем обеспечения правильной (автоматической) коррекции показаний бортового барометрического высотомера. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Автоматическая инструментальная система передачи метеорологических характеристик аэродрома и ввода их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом самолета, исключающая руководителя полетов и пилота, содержащая наземную, самолетную части и соединяющий их канал связи, отличающаяся тем, что наземная часть и самолетная часть выполнены в виде автоматической системы, при этом наземная часть состоит из последовательно соединенных информационного блока с пультом, циклического повторителя предназначенного для формирования выходной информации повторяющимися стробами через определенный интервал времени, например, 500-1500 мсек, проводной линии связи, а также блока контроля с антенной, при этом информационный блок с пультом состоит из задатчиков паролей рабочих направлений взлетно-посадочной полосы (ВПП) и задатчиков метеорологических характеристик: величины атмосферного давления аэродрома, величины высоты эшелона перехода, величины вертикальной видимости, величины горизонтальной видимости, величины направления ветра на ВПП, величины скорости ветра на ВПП, величины коэффициента сцепления и объективной характеристики состояния поверхности ВПП, каждый из которых соединен с дисплеем и последовательно с соответствующим шифратором, затем с модулем, преобразующим потенциальный параллельный двоичный код каждого из шифраторов в последовательный код, усилителем, самолетная часть содержит вновь введенные: радиоприемник сотовой связи с антенной, пульт задатчиков паролей аэродромов с ключами, соединенный с радиоприемником, блок метеорологических характеристик, соединенный с выходом радиоприемника, компьютер вычисления коррекции и штатный электромеханический барометрический высотомер, при этом блок метеорологических характеристик состоит из селектора сообщений, выход которого соединен параллельными ветвями, каждая из которых состоит из последовательно соединенных накопителя информации и дешифратора, с компьютером хранения поступающей изменяющейся метеорологической информации и дисплеем, на котором индицируется в строгой последовательности информация каждой ветви: пароль аэродрома и магнитный курс направления взлета, посадки, величина атмосферного давления аэродрома, величина высоты эшелона перехода, величина вертикальной видимости, величина горизонтальной видимости, направление ветра на ВПП, скорость ветра на ВПП, величина коэффициента сцепления, объективная характеристика состояния поверхности ВПП, причем компьютер хранения поступающей изменяющейся метеорологической информации формирует сигналы для последующего ввода их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом, в том числе в компьютер вычисления коррекции, который состоит из блока памяти с регистрами величин высоты перехода, интервала высоты переходного слоя, операционной высоты нижнего уровня, операционной высоты верхнего уровня, атмосферного давления аэродрома, стандартного атмосферного давления, введения поправок инструментальной и аэродинамической погрешности, функциональных вычислителей: вычислителя высоты перехода, вычислителя высоты нижнего уровня коррекции, вычислителя величин пороговых высот переходного слоя, моментов введения коррекции и продолжительности полета в переходном слое высоты, соединенного посредством ключа со светодиодом, например, оранжевого цвета, вычислителя высоты верхнего уровня коррекции, вычислителя команд верхнего уровня коррекции, управляющего посредством ключа подачей сигнала из регистра стандартного атмосферного давления на электромеханический барометрический высотомер и посредством ключа, синхронно управляющего светодиодом, например, синего цвета, вычислителя команд нижнего уровня коррекции, управляющего посредством ключа подачей сигнала из регистра атмосферного давления аэродрома на электромеханический барометрический высотомер и посредством ключа, синхронно управляющего светодиодом, например, зеленого цвета, штатный электромеханический барометрический высотомер дополнен модулем коррекции и световой сигнализацией, причем модуль коррекции состоит из вычислителя величины рассогласования, вырабатывающего управляющий сигнал (напряжение), амплитуда и полярность которого управляют микроэлектродвигателем, первый вход которого соединен через повторитель с выходом компьютера вычисления коррекции, второй вход соединен с повторителем величины барометрической шкалы, а выход соединен с микроэлектродвигателем, кинематическая передача которого скреплена с барометрической шкалой и счетным механизмом барометрической шкалы, который соединен с повторителем величины барометрической шкалы, который отрабатывает угол отклонения барометрической шкалы и преобразует его в потенциальный параллельный двоичный код, а световая сигнализация выполнена из установленных на лицевой части электромеханического барометрического высотомера светодиодов: слева, например, зеленого цвета, в середине, например, оранжевого цвета, справа, например, синего цвета, соединенных с компьютером вычисления коррекции, канал связи состоит из проводной линии связи, соединяющей наземную часть с Единой сетью электросвязи Российской Федерации с передающими антеннами сот, воздушного пространства между ними и приемной антенной радиоприемника самолета, причем передающие антенны сот радиополя сотовых передатчиков охватывают территорию горизонтальных проекций разрешенных траекторий полета района подхода не ближе расстояния от стандартного четвертого разворота до ВПП аэродрома по его действующим направлениям, а диаграмма направленности их излучения ориентирована вверх и навстречу самолетам, заходящим на посадку.

2. Автоматическая инструментальная система передачи метеорологических характеристик аэродрома и ввода их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом самолета по п.1, отличающаяся тем, что Единая сеть электросвязи Российской Федерации соединена с глобальной сетью электросвязи, например, посредством искусственных спутников Земли.

3. Автоматическая инструментальная система передачи метеорологических характеристик аэродрома и ввода их в пилотажно-навигационный комплекс управления полетом самолета по п.1, отличающаяся тем, что объективная характеристика состояния поверхности ВПП включает условное обозначение вида атмосферных осадков на ВПП и величины их слоя перпендикулярно поверхности.