СПОСОБ ОЦЕНКИ ВОЗМОЖНОСТИ ПОСАДКИ ВОЗДУШНОГО СУДНА ВЕРТОЛЁТНОГО ТИПА НА ВОДОЁМ СО СНЕЖНО-ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ Российский патент 2020 года по МПК G01S13/02 B64C27/00 G05D1/00 

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам обеспечения безопасности посадки воздушного судна вертолетного типа, и может быть использовано при разработке систем обеспечения безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем, со снежно-ледяным покровом в условиях недостаточной информативности закабинного пространства о подстилающей поверхности, а также возможно использование с целью прогнозирования весеннего паводка, схода лавин, в поисково-спасательных операциях.

Наиболее близким, к заявленному способу является способ оценки возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку, основанный на определении глубины снежного покрова человеком на посадочной площадке [Меры безопасности при применении вертолетов: [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://studopedia.ru/10_104903_meri-bezopasnosti-pri-primenenii-vertoletov.html

(дата обращения: 07.12.2017)], сравнении ее с заданным значением, например, при выполнении посадки по-вертолетному на заснеженную площадку толщина снежного покрова должна быть не более 50 см, чтобы избежать проваливания вертолета в сугроб [Особенности взлетов и посадок на пыльных, песчаных или заснеженных площадках: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.svvaul.ru/component/k2/600-osobennosti-vzletov-i-posadok-na-pylnykh-peschanykh-ili-zasnezhennykh-ploshchadkakh. (дата обращения: 07.12.2017)] и принятии решения.

Под обеспечением безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа понимается исключение проваливания под снег, лед, 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»].

Недостатком способа-прототипа является низкий уровень безопасности посадки воздушного судна вертолетного типа, в частности при посадке на водоем со снежно-ледяным покровом, обусловленный низкой точностью измерения глубины снежного покрова и толщины ледяного покрова.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня безопасности посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом, за счет более точного измерения глубины снежного покрова и дополнительного измерения толщины ледяного покрова.

Указанный технический результат достигается тем, что оценка возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку, заключающаяся в определении глубины снежного покрова, сравнении его с заданным значением и принятии решения согласно изобретению облучают место посадки сигналом с линейно-частотной модуляцией, принимают отраженный сигнал, выделяют частоту биения, с использованием которой определяют глубину снежного покрова, если необходимо осуществить посадку на водоем, покрытый снегом, то дополнительно измеряют толщину ледяного покрова, рассчитывают с учетом типа воздушного судна вертолетного типа, времени года, времени суток, температуры окружающей среды пороговое значение толщины ледяного покрова, сравнивают измеренное значение толщины ледяного покрова с пороговым значением и принимают решение о возможности посадки воздушного судна вертолетного типа при одновременном выполнении условий: h_c≤h_cΔ, h_л≥h_лΔ, где h_c - глубина снежного покрова, h_cΔ - заданное значение глубины снежного покрова, h_л - толщина ледяного покрова, h_лΔ - пороговое значение толщины ледяного покрова.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что облучают место посадки сигналом с линейно-частотной модуляцией, принимают отраженный сигнал, выделяют частоту биения, с использованием которой определяют глубину снежного покрова, если необходимо осуществить посадку на водоем, покрытый снегом, то дополнительно измеряют толщину ледяного покрова, рассчитывают с учетом типа воздушного судна вертолетного типа, времени года, времени суток, температуры окружающей среды пороговое значение толщины ледяного покрова, сравнивают измеренное значение толщины ледяного покрова с пороговым значением и принимают решение о возможности посадки воздушного судна вертолетного типа при одновременном выполнении условий: h_c≤h_cΔ, h_л≥h_лΔ, где h_c - глубина снежного покрова, h_cΔ - заданное значение глубины снежного покрова, h_л - толщина ледяного покрова, h_лΔ - пороговое значение толщины ледяного покрова.

Зондирование снежно-ледяного покрова места посадки линейно-частотным модулированным сигналом [Сигналы с линейной частотной модуляцией: [Электронный ресурс]. Режим доступа: ttps://studme.org/ 171320/tehnika/signaly_lineynoy_chastotnoy_modulyatsiey. (дата обращения: 07.12.2017)] позволяет получить эхо-сигналы от границ раздела сред «тропосфера - снежный покров», «снежный покров - ледяной покров», «ледяной покров - вода», за счет различной степени диэлектрической проницаемости слоев на разных частотах [патент RU 2262718 С1, опубл. 20.10.2005, МПК G01S13/95].

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, где представлено положение вертолета и обозначено: 1 - граница раздела «тропосфера - снежный покров»; 2 - граница раздела «снежный покров - ледяной покров»; 3 - граница раздела «ледяной покров - вода»; 4 - снежный покров; 5 - ледяной покров; 6 - вода; h_ВСВТ - высота воздушного судна вертолетного типа; h_с - глубина снежного покрова; h_л - толщина ледяного покрова; 7 - отраженный сигнал от границы раздела «тропосфера - снежный покров»; 8 - отраженный сигнал от границы раздела «снежный покров - ледяной покров»; 9 - отраженный сигнал от границы раздела «ледяной покров - вода»; 10 - передающее устройство; 11 - приемное устройство; 12 - блок определения глубины снежного и толщины ледяного покрова; 13 - схема сравнения глубины снежного покрова h_c с заданным значением глубины снежного покрова h_cΔ и толщины ледяного покрова h_л с пороговым значением толщины ледяного покрова h_лΔ; 14 - решающее устройство; 15 - база данных; 16 - блок определения порогового значения толщины ледяного покрова h_лΔ.

Способ оценки возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом может быть реализован, например, с помощью устройства, размещаемого в нижней части фюзеляжа воздушного судна вертолетного типа, состоит в том, что перед посадкой на водоем со снежно-ледяным покровом осуществляют зондирование снежно-ледяного покрова места посадки линейно-частотным модулированным (ЛЧМ) сигналом, сформированным в предающем устройстве 10 с частотой ƒ_прд(t)=ƒ₀+α⋅t_лчм, ∀0<t_лчм<T_лчм, где ƒ₀ - начальная частота, α - скорость изменения частоты (крутизна ЛЧМ), t_лчм - время в течение отдельного периода модуляции ЛЧМ-сигнала (быстрое время), а Т_лчм - период модуляции (ЛЧМ сигнала) и прием эхо-сигналов приемным устройством 11 с частотой ƒ_прм(t)=ƒ₀+α⋅(t_лчм-τ), ∀ τ<t_лчм<Т_лчм собранных по классической схеме. Принятый эхо-сигнал от элементов снежно-ледяного покрова на расстоянии R, имеет временную задержку τ, определяемую выражением τ=2R/с_ср, где с_ср - скорость распространения электромагнитной волны в среде. Частотная составляющая биения ƒ₆ непосредственно связана с задержкой эхо-сигнала f₆=ƒ_прд-ƒ_прд=α⋅τ=2RB/с_срТ_лчм, где В - ширина полосы пропускания ЛЧМ сигнала.

Блок определения глубины снежного и толщины ледяного покрова 12 осуществляет определение глубины снежного покрова h_c и толщины ледяного покрова h_л возникающей разностью расстояний, которые проходят зондирующие сигналы по формуле

где с_ср - скорость электромагнитных волн в среде (в тропосфере с_тр=300 м/мкс, в сухом снегу с_сс=227…279 м/мкс, во льду с_л=170…179 м/мкс, определяемая температурой окружающей среды t).

Полученные значения глубины снежного покрова h_c в блоке 13 сравнивается с заданным значением глубины снежного покрова h_cΔ. Решающее устройство 14 (или) принимает решение о превышении заданного порогового значения. Полученное значение глубины ледяного покрова h_л в блоке 13 сравнивается с рассчитанным пороговым значением толщины ледяного покрова h_лΔ. Решающее устройство 14 (или) принимает решение о принижении заданного порогового значения.

База данных 15 содержит информацию о типе воздушного судна вертолетного типа: максимальной взлетной массе, типе шасси.

Блок определения порогового значения толщины ледяного покрова h_лΔ 16 может быть собран, например, на мультиплексоре осуществляющий расчет порогового значения толщины ледяного покрова h_лΔ согласно методике в зависимости от максимальной взлетной массы воздушного судна вертолетного типа (от 100 кг БЛА до 56000 кг Ми-26) по формуле для колесных нагрузок (колесное шасси) , для гусеничных нагрузок (лыжное шасси) , где Р - нагрузка в тоннах [Наставление по военно-инженерному делу для Советской Армии МО СССР 1984 г. 575 с.], температуры окружающей среды (-50°С…0°С, при температурах выше 0°С 2…3-суточная оттепель снижает прочность льда на 15-25%, 3…4-суточная на 30%, 8…11-суточная в 2…3 раза), времени года (весенний лед слабее осеннего в 1,5…2,5 раза).

Решающее устройство 14 (или) принимает решение о возможности посадки при одновременном выполнении условий: h_c≤h_cΔ, h_л≥h_лΔ, где h_c - глубина снежного покрова, h_cΔ - заданное значение глубины снежного покрова, h_л - толщина ледяного покрова, - пороговое значение толщины ледяного покрова, с выдачей рекомендации летному составу на многофункциональном индикаторе и в головных телефонах. Выход с блока 14 является выходом устройства.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявляемый способ оценки возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом в условиях недостаточной информативности закабинного пространства в зоне посадки вертолета обеспечивает измерение глубины снежного и толщины ледяного покрова, за счет приема эхо-сигналов с линейно-частотной модуляцией 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 водоем со снежно-ледяным покровом, либо отсутствие таковой.

Изобретение относится к способу оценки возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку. Для оценки возможности посадки облучают место посадки сигналом с линейно-частотной модуляцией, принимают отраженный сигнал, выделяют частоту биения, с использованием которой определяют глубину снежного покрова, измеряют дополнительно толщину ледяного покрова при его наличии, сравнивают полученные значения с пороговыми значениями, принимают решение о посадке, если полученные значения не превышают пороговые. Обеспечивается повышение безопасности при посадке воздушного судна. 3 ил.

Способ оценки возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на заснеженную площадку, заключающийся в определении глубины снежного покрова, сравнении его с заданным значением и принятии решения, отличающийся тем, что облучают место посадки сигналом с линейно-частотной модуляцией, принимают отраженный сигнал, выделяют частоту биения, с использованием которой определяют глубину снежного покрова, если необходимо осуществить посадку на водоем, покрытый снегом, то дополнительно измеряют толщину ледяного покрова, рассчитывают с учетом типа воздушного судна вертолетного типа, времени года, времени суток, температуры окружающей среды пороговое значение толщины ледяного покрова, сравнивают измеренное значение толщины ледяного покрова с пороговым значением и принимают решение о возможности посадки воздушного судна вертолетного типа при одновременном выполнении условий h_c≤h_cΔ, h_л≥h_лΔ, где h_c - глубина снежного покрова, h_cΔ - заданное значение глубины снежного покрова, h_л - толщина ледяного покрова, h_лΔ - пороговое значение толщины ледяного покрова.