СПОСОБ ВЫБОРА ПЛОЩАДКИ ДЛЯ ПОСАДКИ ВОЗДУШНОГО СУДНА ВЕРТОЛЕТНОГО ТИПА Российский патент 2019 года по МПК G01S13/94 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при разработке систем обеспечения безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа (ВСВТ) на неподготовленную заснеженную площадку в условиях недостаточной информативности закабинного пространства о подстилающей поверхности.

Известен способ «Радиолокационная станция обеспечения безопасной посадки вертолета в условиях отсутствия или ограниченной видимости», основанный на применении радиолокационной станции по патенту RU 2561496 С1, опубл. 27.08.2015, МПК G01S 13/93, сущность способа заключается в излучении радиосигналов по направлению к земной поверхности, приеме эхо-сигналов с угловых направлений и по нормали, измерении высоты полета вертолета и обнаружение препятствий.

Недостатком способа-прототипа является низкая безопасность посадки воздушного судна вертолетного типа, обусловленная малой вероятностью выбора площадки при наличии снежного покрова с возможностью измерения толщины снежного покрова, определения наклона земной поверхности под снежным покровом и выдачи информации летному составу о возможности производства безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку либо отсутствии таковой.

Техническим результатом изобретения способа выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа является повышение вероятности выбора площадки за счет определения глубины снежного покрова и уклона земной поверхности места посадки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета, заключающемся в излучении сигналов в направлении на земную поверхность, приеме эхо-сигналов с угловых направлений М приемниками, установленными на борту в секторах , и по нормали, а также измерении высоты полета воздушного судна вертолетного типа, определении наличия препятствий в зоне посадки в каждом угловом направлении и принятии решения о посадке воздушного судна при отсутствии препятствий, согласно изобретению при наличии снежного покрова дополнительно определяют глубину снежного покрова, уклон земной поверхности в каждом секторе приема, сравнивают их с заданными значениями и принимают решение на посадку воздушного судна при отсутствии препятствий, глубине снежного покрова и уклоне земной поверхности меньше заданных во всех секторах.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что при наличии снежного покрова дополнительно определяют глубину снежного покрова, уклон земной поверхности в каждом секторе приема, сравнивают их с заданными значениями и принимают решение на посадку воздушного судна при отсутствии препятствий, глубине снежного покрова и уклоне земной поверхности меньше заданных во всех секторах.

Известно [Особенности взлетов и посадок на пыльных, песчаных или заснеженных площадках: [Электронный ресурс]. URL: http://www.svvaul.ru /component/k2/600-osobennosti-vzletov-i-posadok-na-pylnykh-peschanykh-ili-zasnezhennykh-ploshchadkakh. (дата обращения: 07.12.2017)], при выполнении посадки по-вертолетному на заснеженную площадку толщина снежного покрова должна быть не более 50 см, чтобы избежать проваливания вертолета в сугроб. Уклон поверхности более 15° и неровности высотой более 0,5 м представляют опасность для посадки вертолета, особенно при сильном ветре. Для определения глубины снежного покрова при посадке человек должен двигаться по посадочной площадке. [Меры безопасности при применении вертолетов: [Электронный ресурс]. URL: https://studopedia.ru/10_104903_meri-bezopasnosti-pri-primenenii-vertoletov.html. (дата обращения: 07.12.2017)].

Под обеспечением безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа понимается исключение проваливания под снег, опрокидывание вертолета при посадке днем и ночью, в простых и сложных метеоусловиях (туман, дымка, дождь, снег, запыленность или задымленность атмосферы), а также в условиях поднятой с грунта пыли или снега его вращающимся винтом [Приказ Минтранса РФ от 31 июля 2009 г. №128 «Об утверждении Федеральных авиационных правил «Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации»].

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, где представлено положение вертолета и обозначено: 1 - граница раздела «тропосфера - снежный покров»; 2 - граница раздела «снежный покров - земная поверхность»; 3 - точка на земной поверхности с полярными координатами и , где m=1…M, α₀=0, R - радиус зоны посадки, куда направляется ось ДН m-ой антенны приемника, установленного в секторе ; 4 - зона приема эхо-сигналов, ограниченная шириной ДН антенны , где h_BCBT0 - высота зависания воздушного судна вертолетного типа пред началом этапа посадки его m-ой антенны; 5 - снежный покров; 6 - земная поверхность; h_c - глубина снежного покрова, состоит в том, что в процессе вертикального снижения при наличии снежного покрова дополнительно осуществляют зондирование и прием отраженных эхо-сигналов [например, описание патента RU 2262718 «Способ измерения толщины снежного покрова», опубл. 20.10.2005, МПК G01S 13/95] от границы раздела сред «снежный покров - земная поверхность» с несущей частотой ƒ₁, от границы раздела сред «тропосфера - снежный покров» с несущей частотой ƒ₂ и модуляционной составляющей на частоте ƒ_M с абсолютными фазами ϕ₁, ϕ₂ с угловых направлений М приемниками, установленными на борту в секторах , и по нормали, определяют глубину снежного покрова каждом секторе приема h_cm и сравнивают с их с заданным значением глубины снежного покрова h_cΔ, при значении меньше допустимого определяют наличие препятствий в каждом секторе приема измерением Δ_m и сравнивают с заданной высотой препятствия h_Δ, при значении меньше допустимого определяют уклон земной поверхности в каждом секторе приема Ψ_m и сравнивают их с заданным углом наклона земной поверхности h_Ψ, при угле наклона меньше допустимого принимают решение на посадку воздушного судна вертолетного типа, при глубине снежного покрова выше заданного в любом из секторов, либо наличии препятствий в любом из секторов, либо уклоне земной поверхности выше заданного в любом из секторов приема больше заданных, посадку запрещают с отображением рекомендацией летному составу на многофункциональном индикаторе и в головных телефонах.

Способ выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа может быть реализован, например, с помощью устройства, размещаемого в нижней части фюзеляжа воздушного судна вертолетного типа, схема которого приведена на фиг. 2, где обозначено: 7 - передающее устройство; 8 - приемное устройство; 9 - блок определения глубины снежного покрова m секторах; 10 - схема сравнения с заданным значением снежного покрова h_cΔ; 11 - решающее устройство; 12 - блок определения безопасной глубины снежного покрова в месте посадки; 13 - блок определения наличия препятствий Δ_m в М секторах; 14 - схема сравнения с заданным значением препятствий h_Δ; 15 - блок определения наличия препятствий в месте посадки; 16 - блок определения угла наклона земной поверхности Ψ_m в М секторах; 17 - схема сравнения с заданным значением угла наклона земной поверхности h_Ψ; 18 - блок определения безопасного угла наклона земной поверхности в месте посадки.

Блок 9 осуществляет определение глубины снежного покрова h_cm возникающей разностью расстояний, которые проходят зондирующие сигналы по формуле

где ϕ₁ - абсолютная фаза модуляционной составляющей на частоте ƒ_M огибающей отраженного сигнала с несущей частотой ƒ₁ электромагнитной волны сантиметрового диапазона, на которой происходит отражение от границы раздела «снежный покров - земная поверхность»;

ϕ₂ - абсолютная фаза модуляционной составляющей на частоте ƒ_M огибающей отраженного сигнала с несущей частотой ƒ₂, электромагнитной волны оптического диапазона, на которой происходит отражение от границы раздела «тропосфера - снежный покров»;

ƒ_M - частота опорного модулирующего сигнала;

с - скорость распространения электромагнитных волн в свободном пространстве, от границы раздела сред «снежный покров - земная поверхность» с несущей частотой ƒ₁, от границы раздела сред «тропосфера - снежный покров» с несущей частотой ƒ₂ и модуляционной составляющей на частоте ƒ_M с абсолютными фазами ϕ₁, ϕ₂ с угловых направлений М приемниками, установленными на борту в секторах . Полученные значения глубин снежного покрова h_cm во всех секторах в блоке 10 сравниваются с заданным значением снежного покрова h_cΔ. Решающее устройство 11 (или) принимает решение о превышение заданного порогового значения.

Блок 13 осуществляет определение наличия препятствий Δ_m разностью полученных высот в М секторах, например, фазовым методом [Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. - М.: Советское радио. 1975. - С. 79-84.] относительно границы раздела «снежный покров - земная поверхность».

где Δϕ - измеряемая разность фаз между принятым и опорным колебаниями на частоте модуляции ƒ_M огибающей отраженного сигнала с несущей частотой ƒ₁ электромагнитной волны сантиметрового диапазона, на которой происходит отражение от границы раздела «снежный покров - земная поверхность»;

ƒ_M - частота опорного модулирующего сигнала;

с - скорость распространения электромагнитных волн в свободном пространстве. Полученные значения высот препятствий Δ_m во всех секторах в блоке 14 сравниваются с заданным значением высоты препятствия h_Δ. Решающее устройство 11 (или) позволяет выявить превышение заданного порогового значения.

Блок 16 осуществляет определение угла наклона Ψ_m земной поверхности в радиусе R зоны посадки в М секторах , разностью полученных высот в М секторах. Полученные значения углов наклона Ψ_m земной поверхности в радиусе R зоны посадки во всех секторах в блоке 17 сравниваются с заданным значением угла наклона h_Ψ. Решающее устройство 11 (или) принимает решение о превышение заданного порогового значения.

Решающее устройство 11 (или) принимают решение на посадку воздушного судна вертолетного типа при отсутствии препятствий, при глубине снежного покрова и уклоне земной поверхности в каждом секторе приема меньше заданных. Выход с блока 11 является выходом устройства.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из доступных источников неизвестен способ выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку в условиях недостаточной информативности закабинного пространства посредством измерения глубины снежного покрова, определения наклона земной поверхности для посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку, заключающийся в приеме эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявляемый способ выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку в условиях недостаточной информативности закабинного пространства в зоне посадки вертолета обеспечивает измерение глубины снежного покрова, определение наклона земной поверхности за счет приема эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета с выдачей рекомендации летному составу на многофункциональный индикатор и в головные телефоны о возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку, либо отсутствие таковой.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к выбору площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа, и может быть использовано для обеспечения безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа (ВСВТ) на неподготовленную заснеженную площадку в условиях недостаточной информативности закабинного пространства о подстилающей поверхности. Техническим результатом является повышение вероятности выбора площадки за счет определения глубины снежного покрова и уклона земной поверхности места посадки. Для этого при наличии снежного покрова дополнительно определяют глубину снежного покрова, уклон земной поверхности в каждом секторе приема, сравнивают их с заданными значениями и принимают решение на посадку воздушного судна при отсутствии препятствий, глубине снежного покрова и уклоне земной поверхности меньше заданных во всех секторах. 2 ил.

Способ выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа, заключающийся в излучении сигналов в направлении на земную поверхность, приеме эхо-сигналов с угловых направлений М приемниками, установленными на борту в секторах , и по нормали, а также измерении высоты полета воздушного судна вертолетного типа, определении наличия препятствий в зоне посадки в каждом угловом направлении и принятии решения о посадке воздушного судна при отсутствии препятствий, отличающийся тем, что при наличии снежного покрова дополнительно определяют глубину снежного покрова, уклон земной поверхности в каждом секторе приема, сравнивают их с заданными значениями и принимают решение на посадку воздушного судна при отсутствии препятствий, глубине снежного покрова и уклоне земной поверхности меньше заданных во всех секторах.