Способ предупреждения попадания летательного аппарата в вихревой след самолета-генератора вихрей Российский патент 2021 года по МПК G08G5/02 G01C23/00 

Изобретение относится к авиационной технике, области обеспечения безопасности эксплуатации летательных аппаратов и может быть использовано для информирования пилотов летательного аппарата (ЛА) воздушного судна (ВС) о возможности их попадании в опасную вихревую зону (ОВЗ) следа самолета-генератора вихрей, осуществляющего (осуществившего) посадку ранее ЛА и информировании летчика или системы управления ЛА о формировании маневра уклонения в случае необходимости.

Технический результат заявленного способа состоит в повышении вероятности правильного решения для маневра ЛА, осуществляющего посадку по глиссаде, путем своевременного предупреждения о попадании летательного аппарата в вихревой след ВС-генератора вихрей опасной интенсивности.

В настоящее время в развитии авиации отмечена тенденция повышения безопасности воздушных судов (ВС), летательных аппаратов, в том числе и беспилотных, при необходимости увеличения эффективности за счет роста интенсивности работы взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэропортов. Однако это приводит к увеличению очередей, как на взлет, так и в воздухе на посадку. Интенсивность, непредсказуемость условий внешней среды и эксплуатации ВС, а также увеличение их размеров способствует снижению безопасности. Посадка является самым рискованным этапом полета. Отмечается рост число аварий по причине отсутствия оперативного дистанционного механизма контроля и учета факторов изменения параметров окружающей среды. Среди них наибольшее значение имеют группы, связанные со: сдвигом воздушного потока и турбулентности следа, а также эффективностью средств технического зрения: радио, звукового, лазерного оборудования, камер наблюдения, измерителей скорости, высоты и их производных, а также устойчивостью и управляемостью движения центра масс ВС.

В исследованиях последнего времени упор делается на выбор инструментальных методов обнаружения изменения параметров воздушных потоков одного ВС (генератора вихрей) для следующего за ним другого воздушного судна (ЛА), а также естественных процессов в приповерхностном слое над ВПП. Известны наземные и бортовые средства обеспечения вихревой безопасности ВС.

Наиболее востребованы бортовые средства мониторинга. Однако радары и лидары обладают рядом ограничений по надежности обнаружению вихревых образований на требуемом расстоянии и не могут быть использованы как основное средство информирования экипажа ВС о вихревой опасности в широких пределах условий эксплуатации (снег, дождь, туман). Метод измерения давления бортовым оборудованием обладает оперативностью, точностью, но не упреждает, т.к. соответствует нахождению ВС в точке измерения. Прогнозирование могло бы способствовать решению задачи при дистанционном измерении параметров объектов и среды в системе: первое и второе ВС, трасса между ними и окружающее их пространство, прежде всего с подветренной стороны, изменения которых могут оказывать системное влияние на безопасность ВС на этапе посадки.

Для решения проблемы требуется учитывать особенности турбулентного следа и структуру.

Доплеровский метод, реализуемый в радарах и лидарах, может контролировать радиальные составляющие вихревых образований и поэтому ЛА следующий за самолетом генератором вихрей использует только часть потенциально измеряемого классификационного признака обнаружения вихревого следа. Возможности обнаружения и измерения уровня вихря и его параметров в виде диапазона скоростей значительно возрастают с направления перпендикулярного вихревому следу и соответственно перпендикулярно трассе глиссады. Но метод используется только для этапов полета на высотах вдали от земли и тем более не подходит для измерения бортовым оборудованием ЛА следующего за самолетом генератором вихрей.

Предложено создание интегрированных систем обнаружения и прогнозирования вихревой обстановки с последующей визуализацией на мониторах в кабине летчика ЛА, выполняющего посадку и диспетчера аэропорта организации (управления) воздушным движением (УВД). Однако решение задач измерения возможно с траверсных углов наблюдения, поэтому в данном изобретении предлагается использовать воздушные суда (ВС), находящиеся в это время в ожидании очереди на посадку и находящиеся в районе взлетно-посадочной полосы и глиссады ЛА в режиме посадки. Лучшим вариантом является установка на борту указанных ВСВС радиолокаторов бокового обзора и ведение мониторинга уровней вихревых образований после ВС генератора вихрей на глиссаде ЛА с передачей по каналам связи данной информации как на ЛА, так и диспетчеру УВД. Учет информации о параметрах и элементах движения участников процесса посадки и окружающей среды позволит прогнозировать и оценить степень риска, опасности для ЛА и обоснованно принять решение с целью безопасности на уход на следующий круг.

Появление такой возможности связано с разработкой авторами технологии измерения скорости и дальности за один цикл излучение - прием с высокой точностью параллельными каналами, а также известны способы. Способ позволяет обнаружить отраженные сигналы с прогнозируемыми значениями скорости элементов вихревых образований и привязать их к элементам дальности, отселектировав именно те отраженные элементы, которые соответствуют области глиссады впереди садящегося ЛА.

Уровень техники. Известен способ, реализованный в системе предупреждения о турбулентности следа, предназначенной для размещения на борту летательных аппаратов, предусматривающей информирование экипажа летательного аппарата о потенциальном входе в вихревой след другого летательного аппарата только тогда, когда система определит, что вход указанного летательного аппарата в вихревой след другого летательного аппарата произойдет через определенный заданный промежуток времени (US 6177888 А). При этом способ предусматривает взаимодействие этих летательных аппаратов между собой, обмен предупреждающими сигналами и информацией о высоте полета, дистанции и пеленге, отслеживание траектории полета объема вихревого следа с учетом местной скорости ветра и имеет возможность определять расстояние или время до входа летательного аппарата в объем вихревого следа другого летательного аппарата. Способ обеспечивает индикацию о близости к объему вихревого следа, когда расстояние или время до такого входа становится меньше заданного порога. При этом ширину и высоту объема вихревого следа вычисляют в каждой точке из множества точек вдоль траектории вихревого следа в виде функции расстояния от указанной точки до соседнего летательного аппарата. Данное изобретение использует только бортовое оборудование ЛА и взаимный обмен информацией. Однако такой способ не решает задачи информирования пилота о степени опасности попадания в вихревые следы и о возможном рациональном маневре летательного аппарата для исключения попадания в вихревой след. Что особенно проблематично, когда траекторию глиссады требуется соблюдать или уходить на второй круг с ресурсными потерями.

Известен способ обеспечения вихревой безопасности полета летательного аппарата, включающий передачу ВС-генератором вихревого следа информации о создаваемом им вихревом следе, скорости полета, координатах, времени передачи путем радиосвязи "борт-борт" в радиовещательном режиме и/или в режиме "точка-точка" и последующий прием этой информации ЛА-абонентом (ЛА в режиме посадки), или ВСВС, причем ЛА-абонент производит текущие, соответствующие параметрам приходящего к нему вихревого следа от ВС-генератора вихревого следа, расчеты величины действующего на него возмущающего момента крена и измерения вихревой обстановки перед ЛА-абонентом, по результатам которых также проводит расчеты возмущающего момента крена, а затем производит сравнение величин возмущающего момента крена, рассчитанных по результатам этих измерений, с величинами возмущающего момента крена, полученных расчетом на основании переданной информации с ВС-генератора вихревого следа, при этом требуемые для определения вихревой обстановки перед ЛА-абонентом данные получают путем измерений с помощью датчиков статического давления, устанавливаемых в передних "критических" точках его крыльев, причем наибольшее из вычисленных значений возмущающего момента крена выбирают как ожидаемое воздействие вихревого следа на ЛА-абонент и выбранную величину в качестве корректирующей вводят в систему управления ЛА-абонента. Однако такой способ не решает проблемы упреждающего информирования летчиков (системы управления ЛА) о вихревой опасности на режимах посадки. Отсутствия инструментария оперативного дистанционного измерения уровня вихревых образований снижает доверие к способу, основанному на измерении параметров уже состоявшегося события без уверенности в соблюдении динамики процесса.

Известен способ обеспечения вихревой безопасности полета летательного аппарата, характеризующийся осуществлением передачи данных «борт-борт» и «борт-система управления воздушным движением» в радиовещательном режиме и/или в режиме «точка-точка» с передачей информации каждым ВС-генератором вихрей о параметрах создаваемого им вихревого следа, получаемых путем измерений и/или расчета в самолетной системе координат ВС-генератора вихрей, приемом этой информации каждым другим ЛА и/или системой УВД (далее абоненты), находящихся в зоне доступности передатчика соответствующего ВС-генератора, последующим расчетом в системе координат ЛА-абонентов последствий воздействия вихревого следа и анализом этой информации ЛА-абонентами, причем в передаваемую информацию ВС-генератора вихрей включают такие данные в самолетных координатах этого ВС, как местоположение ВС-генератора вихрей и категорию его передатчика, скорость и курс ВС-генератора вихревого следа, его вес и время передачи им информации, данные турбулентности атмосферы, скорость и направление ветра, температуру и барометрическое давление, а принимающие информацию ЛА-абоненты оценивают возможность прохождения зоны создаваемого ВС-генератором вихревого следа, и, в случае необходимости, проводят измерения характеристик атмосферы, и/или учитывают поступающие от системы УВД данные, необходимые для соответствующего расчета вихревого следа, и/или учитывают характеристики атмосферы с учетом изменчивости порывов ветра и/или турбулентности, при этом параметры вихревого следа определяют с учетом сноса вихревого следа, в том числе с учетом влияния стохастических атмосферных воздействий, например, порывов ветра и/или турбулентности. Однако представленный способ ограничен отсутствием инструментария, под которым понимается оборудование ЛА аппаратурой обнаружения и измерения параметров вихревого следа.

Известен способ и система предупреждения о возможности попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа ВС генератора вихрей, в котором выполняются следующие операции:

- получают информацию о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата относительно инерциальной системы координат в текущий момент времени;

- получают информацию о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей относительно инерциальной системы координат в текущий момент времени;

- сохраняют информацию о положении и параметрах движения генератора вихрей в инерциальной системе координат;

- получают информацию о параметрах окружающей среды в области совместного размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени;

- определяют траекторию вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности, генерируемых указанным генератором вихрей, и интенсивность вихревого следа в инерциальной системе координат в текущий момент времени;

- сохраняют информацию о координатах точек траектории и об интенсивности вихревого следа как совокупности траекторий центров областей завихренности генератора вихрей в инерциальной системе координат;

- выбирают время упреждения, в течение которого возможно, по меньшей мере, выполнение маневра изменения траектории полета летательного аппарата, обеспечивающего уклонение летательного аппарата от опасной зоны вихревого следа генератора вихрей после предупреждения о возможности попадания в нее;

- вычисляют упреждающее расстояние, равное расстоянию, преодолеваемому летательным аппаратом за время упреждения, моделируют контрольную плоскость, расположенную в пространстве перед летальным аппаратом перпендикулярно направлению его движения на упреждающем расстоянии от летательного аппарата, и определяют прогнозируемый момент времени пролета летательного аппарата через указанную контрольную плоскость в инерциальной системе координат;

- определяют геометрические характеристики опасной зоны вихревого следа генератора вихрей как совокупности опасных зон областей завихренности, генерируемых указанным генератором вихрей, в прогнозируемый момент времени;

- определяют траекторию и интенсивность вихревого следа генератора вихрей как совокупность траекторий центров областей завихренности, генерируемых генератором вихрей, относительно инерциальной системы координат в прогнозируемый момент времени;

- определяют координаты точки пересечения траектории вихревого следа генератора вихрей с указанной контрольной плоскостью в прогнозируемый момент времени пролета летательного аппарата через нее;

- формируют вокруг указанной точки пересечения опасную зону вихревого следа как совокупность опасных зон областей завихренности, генерируемых указанным генератором, при попадании в которую у летательного аппарата параметры движения могут превысить допустимые пределы;

- формируют в указанной контрольной плоскости область прогнозируемых, с учетом установленных нормативов производства полета, положений летательного аппарата в прогнозируемый момент времени пересечения летательным аппаратом указанной контрольной плоскости формируют вокруг области прогнозируемых положений область повышенного внимания, информация о попадании в которую опасной зоны вихревого следа будет предоставлена пользователю;

- определяют координаты точек области прогнозируемых положений летательного аппарата, точек области повышенного внимания и точек опасной зоны вихревого следа в системе координат, связанной с летательным аппаратом;

- вычисляют расстояние от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа;

- вычисляют расстояние от области прогнозируемых положений летательного аппарата до опасной зоны вихревого следа;

- осуществляют для пользователя индикацию события равенства нулю расстояния от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа указанного генератора вихрей;

- осуществляют для пользователя аварийную индикацию события равенства нулю расстояния от области повышенного внимания до опасной зоны вихревого следа указанного генератора вихрей.

Данное техническое решение обеспечивает информирование экипажа о возможности возникновения опасной ситуации. Однако предлагаемые в способе операции определения упреждающего расстояния, моделирования контрольной плоскости, расположенной в пространстве перед летальным аппаратом перпендикулярно направлению его движения на упреждающем расстоянии от летательного аппарата, формирования области повышенного внимания, информация о попадании в которую опасной зоны вихревого следа будет предоставлена пользователю, не подкреплены операциями дистанционного оперативного измерения уровня вихревых образований, что снижает доверие к способу, основанному на измерении параметров уже состоявшегося события и или прогнозируемых характеристиках известных объектов в контролируемых условиях, без уверенности в соблюдении динамики параметров реальных процессов.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип является «Способ предупреждения попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей», содержащий получение информации о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата в текущий момент времени, получение информации о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей в текущий момент времени, получение информации о параметрах окружающей среды в области размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени, определение геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа, представление визуальной информации экипажу о риске попадания в опасную зону вихревого следа, кроме того содержащий представление визуальной информации экипажу о риске попадания в опасную зону вихревого следа осуществляется одновременным представлением в горизонтальной плоскости и в вертикальной плоскости, при этом представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости осуществляется путем формирования горизонтального кадра как сечения воздушного пространства на высоте полета летательного аппарата, на котором показывают положение генератора вихрей, горизонтальное сечение опасной зоны вихревого следа и прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата в координатах, связанных с генератором вихрей, а представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в вертикальной плоскости осуществляется формированием вертикального кадра как сечения опасной зоны вихревого следа вертикальной цилиндрической поверхностью, проходящей через прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата, кроме того позволяющий формировать пространственную форму опасной зоны вихревого следа и определять опасную область, в которой с вероятностью больше 0.95 располагается вихревой след от генератора вихрей.

Однако отсутствия средств оперативного дистанционного измерения уровня вихревых образований снижает доверие к способу в режиме посадки летательного аппарата следом за ВС генератором вихрей.

Для повышения безопасности посадки летательного аппарата в заявленный способ дополнительно внесены изменения, позволившие:

пространственную форму опасной зоны вихревого следа для ЛА определяют, как область отраженных радиолокационных сигналов с характерной доплеровской трансформацией, заключающейся в расширении спектра частот отраженного сигнала по отношению к ширине спектра излученных сигналов, при этом пространственно размещенных в прогнозируемой области опасной зоны вихревого следа, совпадающей с трассой посадки ВС генератора вихрей и глиссадой ЛА, осуществляющего посадку за данным ВС генератором вихрей.

Измерение изменения ширины спектра отраженного сигнала относительно излученного позволяет сравнить полученное изменение с прогнозируемым (по известным параметрам и характеристикам ВС генератора вихрей и характеристик среды) осуществляется радиолокаторами воздушных судов (ВСВС), движущихся равномерно и прямолинейно в ожидании очереди на посадку параллельно проекции и в соответствии с направлением глиссады ЛА. При этом обнаружение и выделение отраженных сигналов от элементов вихревого следа принимается в случае равенства (соответствия) или превышения параметров доплеровской трансформации отраженных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде допустимой и безопасной для ЛА радиальной скорости элементов вихрей ГВ с известными характеристиками и параметрами.

Кроме того, использование технологии определения скорости и дальности за один цикл «излучения - прием» позволяет с высокой точностью, достаточной для данного применения, обнаруживать и выделять отраженные сигналы от элементов вихревого следа с расширенным спектром скоростей среды, контрастно отличающихся от отражений в соседних областях пространства без вихревых (разноскоростных) особенностей.

Кроме того, их связь с элементами дальностей, диапазон которых соответствует прогнозируемым элементам области опасной зоны вихревого следа по траектории глиссады ЛА, обеспечивает повышение достоверности обнаружения вихревого следа (вихревых следов), а интенсивность - о степени опасности. Формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости дает лицу, принимающему решение, пилоту обоснованно принять решение о выходе с глиссады или продолжения процесса посадки.

Формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа осуществляется о не менее двух элементах разрешения радиолокатором, как выше, так и ниже в вертикальной плоскости относительно высоты глиссады полета летательного аппарата, при этом формирование вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа осуществляется как совокупность вертикально расположенных слоев сечения опасной зоны вихревого следа с параметрами доплеровской трансформации отраженных сигналов от данных слоев опасной зоны вихревого следа относительно глиссады вверх и вниз, кроме того в заявляемом техническом решении для обзора опасной зоны вихревого следа ГВ используются радиолокаторы бокового обзора, со стороны того борта ВС, с которой расположена глиссада ЛА.

Кроме того, в способ введены дополнения: радиолокаторы воздушных судов, ведущих обзор опасной зоны вихревого следа ГВ с обеих сторон относительно глиссады ЛА. Результаты мониторинга области глиссады радиолокаторами ВСВС по каналам радиосвязи передаются ЛА, диспетчеру УВД.

Совместное использование нескольких радиолокаторов ВС позволяет повысить вероятность правильного обнаружения вихревого следа, следов и точнее оценить степень их опасности для ЛА идущего на посадку. Совместное с разных ракурсов наблюдение за пространством в области глиссады позволяет устойчиво и надежно оценить степень опасности вихревых образований с учетом горизонтального и вертикального ветра.

Для решения проблемы электромагнитной совместимости радиолокаторы используют ортогональные радиосигналы, назначаемые по сигнальному (частотному) плану системой диспетчера аэропорта или путем выбора радиолокационной системой не занятого в данный момент радиосигнала с соответствующими параметрами и применения его до выхода с траектории движения параллельно глиссаде.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе предупреждения попадания летательного аппарата в вихревой след самолета-генератора вихрей, содержащем получение информации о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата (ЛА) в текущий момент времени, получение информации о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей (ГВ) в текущий момент времени, получение информации о параметрах окружающей среды в области размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени, определение геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа, представление визуальной информации экипажу ЛА о риске попадания в опасную зону вихревого следа, при этом представление визуальной информации экипажу ЛА о риске попадания в опасную зону вихревого следа осуществляется одновременным представлением в горизонтальной плоскости и в вертикальной плоскости, при этом представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости осуществляется путем формирования горизонтального кадра как сечения воздушного пространства на высоте полета летательного аппарата, на котором показывают положение генератора вихрей, горизонтальное сечение опасной зоны вихревого следа и прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата в координатах, связанных с генератором вихрей, а представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в вертикальной плоскости осуществляется формированием вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа, проходящей через прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата,

Дополнительно внесены изменения, позволившие формировать и визуализировать пространственную форму опасной зоны вихревого следа для ЛА как область отраженных радиолокационных сигналов с характерной доплеровской трансформацией излученных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде ЛА, осуществляющего посадку за ВС генератором вихрей, радиолокаторами воздушных судов (ВСВС), движущихся равномерно и прямолинейно в ожидании очереди на посадку параллельно проекции и в соответствии с направлением глиссады ЛА, при этом обнаружение и выделение отраженных сигналов от элементов вихревого следа принимается в случае равенства или превышения параметров доплеровской трансформации отраженных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде допустимой и безопасной для ЛА радиальной скорости элементов вихрей ГВ с известными характеристиками и параметрами, при этом обнаруженные и выделенные отраженные сигналы от элементов вихревого следа связаны с элементами дальности, диапазон которых соответствует прогнозируемым элементам области (диапазона дальностей) опасной зоны вихревого следа по траектории глиссады ЛА, что и обеспечивает формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа осуществляется путем радиолокационного обзора не менее двух элементов разрешения радиолокатором ВС выше и ниже в вертикальной плоскости относительно высоты глиссады полета летательного аппарата, при этом формирование вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа осуществляется как совокупность вертикально расположенных слоев сечения опасной зоны вихревого следа с параметрами доплеровской трансформации отраженных сигналов от данных слоев опасной зоны вихревого следа относительно глиссады вверх и вниз.

Кроме того, в способ введены изменения - для обзора опасной зоны вихревого следа ГВ используются радиолокаторы бокового обзора, со стороны того борта ВС, с которой расположена глиссада ЛА.

Кроме того, в способ введены дополнения, заключающиеся в обеспечении работы многих радиолокаторов не мешая друг другу и обеспечивая однозначность измерений, для этого радиолокаторы воздушных судов, ведущих обзор опасной зоны вихревого следа ГВ с обеих сторон относительно глиссады ЛА используют ортогональные сигналы, назначаемые по сигнальному (частотному) плану системой диспетчера аэропорта или путем выбора радиолокационной системой не занятого в данный момент радиосигнала с соответствующими параметрами и применения его до выхода с траектории движения параллельно глиссаде.

В дальнейшем способ поясняется прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 приведен алгоритм работы способа, где обозначены:

1 - получение информации о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата (ЛА) в текущий момент времени;

2 - получение информации о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей (ГВ) в текущий момент времени;

3 - получение информации о параметрах окружающей среды в области размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени;

4 - определение геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа;

5 - представление визуальной информации экипажу ЛА о риске попадания в опасную зону вихревого следа осуществляется одновременным представлением в горизонтальной плоскости и в вертикальной плоскости, при этом представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости осуществляется путем формирования горизонтального кадра как сечения воздушного пространства на высоте полета летательного аппарата, на котором показывают положение генератора вихрей, горизонтальное сечение опасной зоны вихревого следа и прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата в координатах, связанных с генератором вихрей;

6 - представление визуальной информации экипажу ЛА о риске попадания в опасную зону вихревого следа в вертикальной плоскости осуществляется формированием вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа, проходящей через прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата;

7 - (отличающийся тем, что) в п. 4 пространственную форму опасной зоны вихревого следа для ЛА определяют как область отраженных радиолокационных сигналов с характерной доплеровской трансформацией излученных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде ЛА, осуществляющего посадку за генератором вихрей, радиолокаторами воздушных судов (ВС), движущихся равномерно и прямолинейно в ожидании очереди на посадку параллельно проекции и в соответствии с направлением глиссады ЛА;

8 - обнаружение и выделение отраженных сигналов от элементов вихревого следа принимается в случае равенства (соответствия) или превышения параметров доплеровской трансформации отраженных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде допустимой и безопасной для ЛА радиальной скорости элементов вихрей ГВ с известными характеристиками и параметрами;

9 - в расширение функций п. 5: обнаруженные и выделенные отраженные сигналы от элементов вихревого следа связаны с элементами дальности, диапазон которых соответствует прогнозируемым элементам области (диапазона дальностей) опасной зоны вихревого следа по траектории глиссады ЛА, что и обеспечивает формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости;

10 - в расширение функций п. 6: в вертикальной плоскости формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа осуществляется путем радиолокационного обзора не менее двух элементов разрешения радиолокатором ВС выше и ниже в вертикальной плоскости относительно высоты глиссады полета летательного аппарата, при этом формирование вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа осуществляется как совокупность вертикально расположенных слоев сечения опасной зоны вихревого следа с параметрами доплеровской трансформации отраженных сигналов от данных слоев опасной зоны вихревого следа относительно глиссады вверх и вниз;

11 - (по п. 2 формулы) для обзора опасной зоны вихревого следа ГВ используются радиолокаторы бокового обзора воздушных судов, со стороны борта расположения глиссады ЛА;

12 - (по п. 3 формулы) радиолокаторы воздушных судов, ведущих обзор опасной зоны вихревого следа ГВ с обеих сторон относительно глиссады ЛА, используют ортогональные сигналы, назначаемые автоматически или по плану диспетчера аэропорта или путем выбора радиолокационной системой не занятого в данный момент сигнала с соответствующими параметрами до выхода с траектории движения параллельно глиссаде.

На фиг. 2 показан порядок взаимодействия ВСВС ожидания по отношению к области среды впереди ЛА на этапе посадки по глиссаде в вертикальной проекции, где обозначены: 1 - глиссада; 2 - маневрирование ВСВС ожидания с лева и справа от глиссады соответственно; 4 - направление радиолокационного измерения с бортов ВСВС параметров вихревых образований впереди ЛА на этапе посадки.

Способ предупреждения попадания летательного аппарата в вихревой след ВС-генератора вихрей на режимах посадки осуществляется следующим образом. Технический результат заявленного способа состоит в повышении вероятности правильного решения для маневра ЛА, осуществляющего посадку по глиссаде, путем своевременного предупреждения о попадании летательного аппарата в вихревой след ВС-генератора вихрей опасной интенсивности, а также снижении пилотажной нагрузки на летчика путем разработки способа информирования пилотов о возможности попадании летательного аппарата (ЛА) в опасную вихревую зону следа летящего впереди самолета-генератора вихрей в процессе посадки и формировании управленческого решения на маневр уклонения или продолжения посадки на основе полученной информации о типе самолета-генератора вихрей (от системы УВД и/или путем передачи "борт-борт"), о режиме и траектории полета, его полетном весе и информации о параметрах атмосферы (уровень и масштаб турбулентности, скорость и направление ветра) на высотах полета в районе глиссады, определении на основе полученной информации в режиме реального времени геометрии опасной вихревой зоны.

Способ предупреждения попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей, содержит следующие операции получение информации о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата (осуществляющего посадку вслед за ВС генератором вихрей) в текущий момент времени, получение информации о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей в текущий момент времени, получение информации о параметрах окружающей среды в области размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени, определение геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа, представление визуальной информации экипажу летательного аппарата о риске попадания в опасную зону вихревого следа, при этом представление визуальной информации экипажу летательного аппарата о риске попадания в опасную зону вихревого следа осуществляется одновременным представлением в горизонтальной и вертикальной плоскости, при этом представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости осуществляется путем формирования горизонтального кадра как сечения воздушного пространства на высоте полета летательного аппарата, на котором показывают положение генератора вихрей, горизонтальное сечение опасной зоны вихревого следа и прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата в координатах, связанных с генератором вихрей, а представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в вертикальной плоскости осуществляется формированием вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа, проходящей через прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата, кроме того дополнительно проводятся процедуры, при которых пространственную форму опасной зоны вихревого следа для летательного аппарата определяют как область отраженных радиолокационных сигналов с характерной доплеровской трансформацией излученных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде летательного аппарата, осуществляющего посадку за генератором вихрей, радиолокаторами воздушных судов, движущихся равномерно и прямолинейно в ожидании очереди на посадку параллельно проекции и в соответствии с направлением глиссады летательного аппарата, при этом, обнаружение и выделение отраженных сигналов от элементов вихревого следа принимается в случае равенства или превышения параметров доплеровской трансформации отраженных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде допустимой и безопасной для летательного аппарата радиальной скорости элементов вихрей генератора вихрей с известными характеристиками и параметрами, при этом обнаруженные и выделенные отраженные сигналы от элементов вихревого следа связаны с элементами дальности, диапазон которых соответствует прогнозируемым элементам области опасной зоны вихревого следа по траектории глиссады летательного аппарата, что и обеспечивает формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа осуществляется путем радиолокационного обзора не менее двух элементов разрешения радиолокатором ВС выше и ниже в вертикальной плоскости относительно высоты глиссады полета летательного аппарата, при этом формирование вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа осуществляется как совокупность вертикально расположенных слоев сечения опасной зоны вихревого следа с параметрами доплеровской трансформации отраженных сигналов от данных слоев опасной зоны вихревого следа относительно глиссады вверх и вниз.

Формирование, на основе полученных от системы воздушных судов и диспетчера УВД (и/или путем передачи "борт-борт") и расчетных данных, визуальной информации, отображаемой на экранах штатных дисплеев, для предупреждения пилотов о возможном попадании летательного аппарата в опасные зоны вихревых следов генераторов-вихрей путем формирования информации об опасных зонах в одномерных и двумерных визуальных форматах, соответствующих разделению пространственной картины воздушного пространства на горизонтальную и вертикальную составляющие. Снижение пилотажной нагрузки на летчика и повышение надежности при принятии летчиком решения и безопасности выполнения маневра обеспечивает система на основе индикации с элементами информации, которая во многом избавляет летчика от необходимости решать сложные прогностические операции по формированию траектории полета ЛА относительно подвижного пространственного объекта сложной формы, каким является опасная вихревая зона на глиссаде.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Возможность осуществления изобретения с реализацией указанного назначения подтверждается известностью процедур способа, входящих в состав заявляемого технического решения, при этом, если не оговорено, что процедура введена как дополнительная, то выполняются аналогично процедурам прототипа.

Реализация дополнительных функции способа по обнаружению и измерению параметров элементов вихревых образований с высокой достоверностью и оперативностью может быть реализована с помощью технологии, описанной в. Каналы обмена информацией с высокой помехозащищенностью могут быть реализованы с использованием способов.

По п. 2 формулы для обзора опасной зоны вихревого следа генератора вихрей используются радиолокаторы бокового обзора, со стороны того борта ВС, с которой расположена глиссада ЛА, при этом радиолокаторы воздушных судов, ведущих обзор опасной зоны вихревого следа ГВ с обеих сторон относительно глиссады ЛА, а результаты мониторинга области глиссады радиолокаторами ВСВС по каналам радиосвязи передаются ЛА, диспетчеру УВД.

По п. 3 формулы радиолокаторы воздушных судов используют ортогональные радиосигналы, назначаемые по сигнальному (частотному) плану системой диспетчера аэропорта или путем выбора радиолокационной системой не занятого в данный момент радиосигнала с соответствующими параметрами и применения его до выхода с траектории движения параллельно глиссаде.

Наличие существенных отличий

1. Включение в состав способа предупреждения попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей информации от воздушных судов, находящихся в районе глиссады и ВПП, новых информационных связей между участниками реализации способа, использование инфокоммуникационных средств с применением широкополосных сигналов, а также технологии измерения параметров характеризующего степень опасности явлений: вихревых образований путем измерения расширения спектра доплеровской трансформации отраженных сигналов с помощью радаров ВС, находящихся в воздухе в районе ВПП аэродрома в ожидании очереди на посадку и осуществляющих информационный обмен с ЛА и диспетчером.

2. Рекомендации по привлечению дополнительных ВС для измерения уровня отраженных сигналов от опасных вихревых образований с учетом особенностей трансформации сигнала для этапов излучения сигнала радиолокатором, распространения, отражения, обратного распространения и приема отраженных сигналов бортовым радиолокатором соответствующего воздушного судна и так для всех ВСВС, принимающих участие в мониторинге вихревых следов за ВС генератором вихрей, находящихся в пространственном положении относительно вихревых образований в районе глиссады в диапазоне углов 45° - 135° относительно вектора посадки с обеих сторон глиссады.

3. Расширение алгоритмов поддержки управленческих решений по безопасности организации воздушного движения с учетом расширения функции и обработки более полной информации о вихревых следах и их динамики.

Таким образом, подтверждена возможность осуществления и работоспособности заявляемого способа.

При осуществлении данного изобретения будут получены следующие технические результаты:

- повышение вероятности правильного решения для маневра ЛА, осуществляющего посадку по глиссаде, путем своевременного предупреждения о попадании летательного аппарата в вихревой след ВС-генератора вихрей опасной интенсивности;

- снижении пилотажной нагрузки на летчика путем разработки способа информирования пилотов о возможности попадании летательного аппарата в опасную вихревую зону следа летящего впереди самолета-генератора вихрей в процессе посадки и формировании управленческого решения на маневр уклонения или продолжения посадки на основе полученной информации о типе самолета-генератора вихрей (от системы УВД и/или путем передачи "борт-борт"), о режиме и траектории полета, его полетном весе и информации о параметрах атмосферы (уровень и масштаб турбулентности, скорость и направление ветра) на высотах полета в районе глиссады, определении на основе полученной информации в режиме реального времени геометрии опасной вихревой зоны.

Технические результаты достигнуты за счет системного эффекта, получаемого в результате внедрения:

1) повышения достоверности получаемой информации о параметрах и динамики вихревых следов за ВС генератором вихрей за счет пространственно распределенной системы наблюдения, расположенной на бортах ВСВС, осуществляющих движение по маршрутам, в наибольшей степени позволяющих обнаруживать и измерять параметры вихревых следов;

2) расширения функции системы средств наблюдения, расположенных на бортах ВСВС в виде радиолокаторов бокового обзора;

3) расширения функции по процессам сбора информации о результатах мониторинга и информационного обмена с использованием широкополосных сигналов между участниками наблюдения под руководством диспетчера УВД;

4) повышение помехозащищенности за счет широкополосных сигналов и увеличение одновременно работающих каналов информационного обмена при этом не создающих помех радиолокаторам;

5) применение широкополосных сигналов в процессе обмена информацией инвариантных к Доплеру позволяет сохранить работоспособность систем телекоммуникаций при вибрации, дисперсии среды и в широком диапазоне радиальных взаимных перемещений.

Изобретение относится к способу предупреждения попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей. Для этого получают информацию о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата в текущий момент времени, информацию о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей в текущий момент времени, информацию о параметрах окружающей среды в области размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени, определяют геометрические характеристики опасной зоны вихревого следа определенным образом, представляют визуальную информацию экипажу летательного аппарата о риске попадания в опасную зону вихревого следа. Обеспечивается безопасность посадки летательного аппарата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ предупреждения попадания летательного аппарата в опасную зону вихревого следа генератора вихрей, содержащий получение информации о конфигурации, местонахождении и ориентации летательного аппарата в текущий момент времени, получение информации о положении, геометрических и массовых характеристиках и о параметрах движения генератора вихрей в текущий момент времени, получение информации о параметрах окружающей среды в области размещения летательного аппарата и генератора вихрей в текущий момент времени, определение геометрических характеристик опасной зоны вихревого следа, представление визуальной информации экипажу летательного аппарата о риске попадания в опасную зону вихревого следа, при этом представление визуальной информации экипажу летательного аппарата о риске попадания в опасную зону вихревого следа осуществляется одновременным представлением в горизонтальной и вертикальной плоскости, при этом представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости осуществляется путем формирования горизонтального кадра как сечения воздушного пространства на высоте полета летательного аппарата, на котором показывают положение генератора вихрей, горизонтальное сечение опасной зоны вихревого следа и прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата в координатах, связанных с генератором вихрей, а представление визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в вертикальной плоскости осуществляется формированием вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа, проходящей через прогнозируемую траекторию полета летательного аппарата, отличающийся тем, что пространственную форму опасной зоны вихревого следа для летательного аппарата определяют как область отраженных радиолокационных сигналов с характерной доплеровской трансформацией излученных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде летательного аппарата, осуществляющего посадку за генератором вихрей, радиолокаторами воздушных судов, движущихся равномерно и прямолинейно в ожидании очереди на посадку параллельно проекции и в соответствии с направлением глиссады летательного аппарата, при этом обнаружение и выделение отраженных сигналов от элементов вихревого следа принимается в случае равенства или превышения параметров доплеровской трансформации отраженных сигналов от области опасной зоны вихревого следа по глиссаде допустимой и безопасной для летательного аппарата радиальной скорости элементов вихрей генератора вихрей с известными характеристиками и параметрами, при этом обнаруженные и выделенные отраженные сигналы от элементов вихревого следа связаны с элементами дальности, диапазон которых соответствует прогнозируемым элементам области опасной зоны вихревого следа по траектории глиссады летательного аппарата, что и обеспечивает формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости формирование визуальной информации об опасной зоне вихревого следа осуществляется путем радиолокационного обзора не менее двух элементов разрешения радиолокатором ВС выше и ниже в вертикальной плоскости относительно высоты глиссады полета летательного аппарата, при этом формирование вертикального кадра сечения опасной зоны вихревого следа осуществляется как совокупность вертикально расположенных слоев сечения опасной зоны вихревого следа с параметрами доплеровской трансформации отраженных сигналов от данных слоев опасной зоны вихревого следа относительно глиссады вверх и вниз.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обзора опасной зоны вихревого следа генератора вихрей используются радиолокаторы бокового обзора, со стороны того борта ВС, с которой расположена глиссада ЛА, при этом радиолокаторы воздушных судов, ведущих обзор опасной зоны вихревого следа ГВ с обеих сторон относительно глиссады ЛА, а результаты мониторинга области глиссады радиолокаторами ВСВС по каналам радиосвязи передаются ЛА, диспетчеру УВД.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что радиолокаторы воздушных судов используют ортогональные радиосигналы, назначаемые по сигнальному (частотному) плану системой диспетчера аэропорта или путем выбора радиолокационной системой не занятого в данный момент радиосигнала с соответствующими параметрами и применения его до выхода с траектории движения параллельно глиссаде.