СПОСОБ ВИЗУАЛЬНОЙ ПОСАДКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (ЛА) Российский патент 2015 года по МПК B64F1/18 

Способ визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) (изобретение) относится к оптической навигации с применением лазерных источников излучения и может быть использован для определения положения ЛА относительно плоскости глиссады и посадочного курса, определения соответствия текущей скорости ЛА заданной и управления ЛА для обеспечения заданного режима полета на завершающем этапе посадки, воспринимаемого пилотом ЛА, и повышения тем самым безопасности при посадке летательных аппаратов.

Известен способ ориентации в пространстве движущегося транспорта по световому лучу и устройство для его реализации [1] (патент РФ № 2322371, МПК B64F1/18; G01S17/50). Способ заключается в том, что в заданную зону пространства в определенном направлении посылают лазерный луч, положение проекции которого с помощью оптической системы формируют на видеоэкране и сравнивают с направлением движения транспорта, а скорость на траектории снижения определяют по показаниям внутрикабинного прибора.

Недостатком способа [1] является снижение концентрации при переключении внимания на контроль скорости по внутрикабинному прибору на завершающем этапе посадки ЛА.

Известен способ визуальной ориентации пилота ЛА по лазерным ориентирам [2] (Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные системы. М.: Радио и связь, 1987. с. 89-90), суть которого заключается в том, что после вывода ЛА в посадочный коридор определяют положение летательного аппарата относительно плоскостей глиссады и посадочного курса по внекабинным ориентирам (по лазерным ориентирам), а соответствие текущей скорости ЛА заданной скорости для обеспечения заданного скоростного режима посадки - по показаниям внутрикабинного прибора.

Недостатком способа [2] является необходимость переключения внимания пилота с визуальных ориентиров (по лазерным лучам) контроля курса и глиссады снижения на контроль посадочной скорости по внутрикабинному прибору, что приводит к снижению безопасности совершения посадки из-за потерь времени на адаптацию зрения.

Целью предлагаемого способа посадки является повышение безопасности посадки ЛА, за счет выполнения контроля и скорости, и положения ЛА на завершающем этапе посадки по визуальным внекабинным ориентирам.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе посадки ЛА [2] контроль соответствия или отклонения текущей скорости ЛА от заданной определяют по виду лазерного луча, который направляют под углом к плоскости глиссады сбоку от ЛА и изменяют угловое положение луча в функциональной зависимости от заданного скоростного режима посадки.

Способ визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) отличается от известного технического решения, заключающегося в выводе ЛА в посадочный коридор, определении положения относительно плоскостей глиссады и посадочного курса, определении соответствия текущей скорости ЛА заданной и обеспечении заданного режима посадки тем, что соответствие текущей скорости ЛА заданной определяют по виду лазерного луча, который направляют под углом к плоскости глиссады сбоку от ЛА и изменяют угловое положение луча в функциональной зависимости от заданного скоростного режима посадки.

Совокупность существенных признаков, отличающих изобретение от известных технических решений, при реализации позволяет:

- обеспечить одновременный контроль положения ЛА относительно глиссады и курса и соответствие текущей скорости ЛА заданной по внекабинным ориентирам;

- повысить безопасность посадки ЛА.

Сущность способа визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) поясняется рисунками фиг.1, фиг.2 и фиг.3. На фиг.1 изображена схема посадки летательного аппарата по заявляемому способу. На фиг.2 - взлетно-посадочная полоса (ВПП) и вид лазерного луча из кабины ЛА. На фиг.3 - схема расчета функциональной зависимости угла между лазерным лучом и плоскостью ВПП от времени и заданной посадочной скорости.

На рисунках фиг.1, фиг.2, фиг.3 приняты следующие обозначения:

1 - плоскость ВПП; 2 - лазер; 3 - лазерный луч; 4 - плоскость перемещения лазерного луча; 5 - плоскость глиссады; 6 - траектория снижения ЛА; 6^* - проекция траектории снижения ЛА на плоскость перемещения лазерного луча (4); O - начальная точка пересечения плоскости глиссады лазерным лучом; O^* - проекция точки O на траекторию снижения ЛА (6); 7 - линия на плоскости глиссады, проходящая через точки O - O^*;

8 - летательный аппарат (ЛА); 9 - линия пересечения плоскости перемещения лазерного луча с плоскостью ВПП (1); 10 - ось ВПП; 11 - линия пересечения плоскости глиссады (5) с плоскостью ВПП (1); 12 - точка приземления ЛА; - заданная скорость посадки ЛА; - угол наклона плоскости глиссады к плоскости ВПП; - начальный угол между лазерным лучом и плоскостью ВПП; - высота (заданная) начала визуальной индикации заданной скорости ЛА; А - точка пересечения лазерного луча (3) с плоскостью ВПП (1); В - проекция точки приземления ЛА (12) на плоскость перемещения лазерного луча (4); D - проекция точки O на плоскость ВПП; - расстояние от места установки лазера (2) до линии пересечения плоскости глиссады с плоскостью ВПП (11);

_o- расстояние от линии пересечения плоскости глиссады с плоскостью ВПП до проекции точки O на плоскость ВПП.

На рисунке фиг.2 дополнительно введены следующие обозначения:

а - вид лазерного луча при текущей скорости ЛА меньше заданной;

б - вид лазерного луча при текущей скорости ЛА равной заданной;

в - вид лазерного луча при текущей скорости ЛА больше заданной.

На рисунке фиг.3 дополнительно введены следующие обозначения:

I - текущая точка пересечения плоскости глиссады лазерным лучом;

C - проекция на плоскость ВПП текущей точки пересечения плоскости глиссады лазерным лучом;

3* - лазерный луч (текущее положение);

_i - текущее расстояние от линии пересечения плоскости глиссады с плоскостью ВПП до проекции точки I на плоскость ВПП;

- текущее значение угла наклона лазерного луча к плоскости ВПП;

h_i - текущая высота ЛА над плоскостью ВПП.

Сущность способа визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА) заключается в следующем:

На некотором расстоянии L (фиг.1) от линии пересечения 11 плоскости глиссады 5 с плоскостью ВПП вблизи от боковой границы ВПП устанавливают лазер 2 с возможностью изменения углового положения луча 3, который в исходном состоянии установлен под начальным углом и пересекает плоскость глиссады на заданной высоте .

Выполнение посадки осуществляют следующим образом.

После захода на посадку и вывода ЛА в посадочный коридор по штатному навигационному оборудованию, пилот на высоте переходит к управлению ЛА, используя визуальные ориентиры. В этот момент, по команде диспетчера посадки (или автоматически), начинают изменять угловое положение луча 3 по зависимости, функционально связанной с заданной скоростью конкретного типа ЛА, совершающего посадку. При этом точка пересечения лазерного луча с плоскостью глиссады начинает перемещаться по плоскости глиссады в сторону ВПП со скоростью, равной скорости, заданной для конкретного ЛА. Видимая пилотом проекция луча 3 на фронтальную плоскость представляет собой визуальный линейный ориентир (отрезок линии) и, в момент начала индикации (при нахождении ЛА сбоку от точки пресечения О), имеет горизонтальное положение. В дальнейшем, в зависимости от текущей скорости ЛА конфигурация (вид) отрезка может изменяться и принимать положения, указанные на рисунке фиг.2 поз. а, б или в, по которым пилот определяет соответствие или отклонение текущей скорости ЛА от заданной. Для выполнения посадки ЛА с заданной скоростью пилоту достаточно поддерживать горизонтальное положение отрезка луча (поз. б фиг.2) средствами управления ЛА.

Для определения функциональной связи между угловым перемещением лазерного луча и заданной скоростью посадки ЛА рассмотрим плоскость перемещения лазерного луча, ограниченную треугольником AOD (фиг.1, фиг.3). На указанной плоскости (фиг.3) показано два положения лазерного луча. В первом положении луч 3 пересекает плоскость глиссады в точке O - начала индикации заданной скорости посадки_. Во втором - луч 3* пересекает плоскость глиссады в текущей точке I пересечения плоскости глиссады лазерным лучом по истечении времени .

Решая уравнение движения, получим зависимость =f( _, ) изменения углового положения лазерного луча от времени начала индикации заданной посадочной скорости в виде:

- текущее время с момента перехода пилота ЛА к ориентации по виду лазерного луча;

_, , , , , - соответствуют условным обозначениям на фиг.1 и фиг.3.

Полученная зависимость подтверждает функциональную связь между угловым перемещением лазерного луча и заданной скоростью посадки.

Заявленное изобретение “Способ визуальной посадки летательных аппаратов (ЛА)” предоставляет возможность пилоту ЛА, по внекабинному ориентиру - виду лазерного луча, получать информацию о заданной посадочной скорости. Таким образом, в самое напряженное время полета (при выполнении посадки) пилот ЛА получает информацию не только о положении летательного аппарата с помощью штатных визуальных ориентиров, но и о текущей скорости ЛА (относительно заданной) по визуальной внекабинной информации и концентрирует свое внимание на основных факторах, способствующих обеспечению безопасной посадки.

Источники информации

1. Патент РФ № 2322371, МПК B64F1/18; G01S17/50).

2. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные системы. - М.: Радио и связь,

1987. - 160 с. (прототип).

3. Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. - М., Транспорт, 1993.- С. 111.

Способ визуальной посадки летательного аппарата (ЛА) заключается в выводе ЛА в посадочный коридор, определении положения ЛА относительно плоскости глиссады и посадочного курса, определении соответствия текущей скорости ЛА, заданной по виду лазерного луча, направленного под углом к плоскости глиссады сбоку от ЛА. Угловое положение луча меняется в зависимости от заданного скоростного режима посадки. Обеспечивается безопасность посадки за счет визуализации информации о скорости снижения. 3 ил.

Способ визуальной посадки летательного аппарата (ЛА), заключающийся в выводе ЛА в посадочный коридор, определении положения относительно плоскостей глиссады и посадочного курса, определении соответствия текущей скорости ЛА заданной скорости и обеспечение заданного режима посадки, отличающийся тем, что соответствие текущей скорости ЛА заданной определяют по виду лазерного луча, который направляют под углом к плоскости глиссады сбоку от ЛА и изменяют угловое положение луча в функциональной зависимости от заданного скоростного режима посадки.