Устройство для определения характеристик ветра Советский патент 1993 года по МПК G01P1/00 G01C21/00 

Изобретение относится к бортовым авиационным средствамГ Метеорологического обеспечения пролетов, а именно к приборам для определения скорости ветра.

Известно устройство (система) быстрого обнаружения порывов ветра, содержащее вычитающее устройство скорости снижения и индикаторной скорости, дифференциатор, вЙчТШГкЩукТ цепь углов наклона траектории, усилитель и компаратор.

Известно также устройство (система) обнаружения и пр е дугТ0е) о порывах ветра, содержащее вычитающее устройство тяги и лобового сопротивления, блоки деления и умножения, устройство сравнений . фактического и потенциального углов наклона траектории. Недостатком известных устройств является то, что скорость ветра опрёдёл яетея только в момент попадания воздушного судна под действие данного ветра. . . . . ., v VV

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство (система) сигнализации появления ветрового сдвига, содержащее указатель, соединей- ный с вычислителем, входы которого связаны с задатчиком высоты, задатчиком скорости ветра у земли, датчиком воздушной скорости и устройством счисления пути. Устройство предназначено для определения и возможного сравнения скорости ветра вблизи самолета и в точке посадки или взлета, т.е. у земли. Недостатком известного устройства является невозможность прогнозирования на борту ВС скорости ветра на любой заранее задайной высоте пограничного слоя атмосферы при посадке или взлете воздушного судна, когда скорость ветра у земли известна.

Цель изобретения - повышение информативности за счет обеспечения возможности прогнозирования скорости .ветра на произвольных высотах пограничного слоя атмосферы с учетом сложившейся метеообстановки в конкретном аэропорту. .

Указанная цель достигается тем, что устройство Для прогнозирования скорОстиГ ветра, содержащее указатель, соединенный с вычислителем, входы которого связаны с задатчиком высоты, задатчиком скорости ветра у земли, снабжено задатчиком услй- вий посадки, состоящим из четырех задат- чйкОв кодов, с помощью которых соответственно задаются код наименования аэропорта, код ёертикального температурного градиента, код сезона и код времени суток, выходы которых соединены с блоками хранения параметра ветра, причем выход задатчика скорости ветра связан

саналого-цифровым преобразователем, выход кото рого соединен со входом одного из блоков хранения параметра ветра, при этом выходы блоков хранения связаны с блоком

выбора максимума, выход которого связан с цифроаналоговым преобразователем, соединенным с вычислителем,

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для прогнозирования скорости ветра; на фиг. 2 - 4 представлены графики значений параметра ветра, например, для аэропорта города Киев в зависимости от вертикального градиента температуры, времени суток (для холодного сезона) и скорости ветра у земли; на фиг.5 изображена

принципиальная схема указателя и его связь с вычислителем и задатчиком скорости ветра у земли.- Устройство для прогнозирования скорости ветра (фиг.1) содержит указатель скорости ветра у земли и на заданной высоте. 1, вычислитель 2, задатчик высоты 3, задатчйк скорости ветра у земли 4, задатчик .условий посадки 5, состоящий из задатчика кода наименования аэропорта 6, задатчика кода вертикального температурного градиента 7, задатчика кода сезона 8, задатчика кода времени суток 9. Выходы данных задатчи- ков соединены с блоком памяти 10, а именно с его блоками хранения параметра ветра 11,12,13, связанными с блоком выбора максимума 14. Выход задатчика скорости ветра у земли 4 соединен с аналого-цифровым преобразователем 15, который связан с блоком хранения 13. Выход блока выбора максимума 14 соединен с цифро-аналоговым преобразователем 16, связанным со входом вычислителя 2.

Устройство работает.следующим о бразом. Скорость ветра на высоте определяется (прогнозируется) в соответствии с формулой (1) /. .

Лvz vio(f, (1)

где vio и vz - скорости ветра на высотах 10 м и t метров соответственно: m - параметр ветра. Значение схорости ветра принимается в качестве скорости ветра у земли. Данное значение экипажа получает по УКВ

радиоканалу по линии связи земля-борт. Значения параметра ветра различны для каждого аэропорта, т.е. конкретного географического пункта. Применительно к конкретному аэропорту они определяются

следующей совокупностью параметров: вертикальный температурный градиент, сезон и время суток. Такое Определение осуществляется в результате многолетних наблюдений и обработки соответствующего

статистического материала. В качестве примера на фиг. 2-4 показаны кривые значений параметра m для аэропорта г.Киев. Следует отметить, что только при задании всех перечисленных параметров, а именно наименования аэропорта, вертикального температурного градиента, сезона и времени суток, можно решать задачу по дальнейшей выборке m и прогнозированию скорости ветра. В соответствии с формулой (1) для прогнозирования на борту ВС скорости ветра vz необходимо иметь значения vio, г и т. Значение скорости ветра у земли, полученное экипажем по радиосвязи, задается на задатчике 4. Данный задатчик представляет собой кремельеру (см. фиг.5), поворот которой механически передается ни стрелку указателя в виде напряжения Us подается в вычислитель 2 и на аналого-цифровой преобразователь 15, с выхода которого выдается двоичный код, необходимый для формирования адреса параметра т, хранящегося в блоке 13. Требуемая высота, на которой необходимо иметь прогностическое значение скорости ветра, устанавливается экипажем с помощью задатчйка 3. Конструкция данного задатчйка аналогична задатчйку4, т.е. механический поворот кремальеры перемещает щетку потенциометра, и в вычислитель 2 подается напряжение, пропорциональное г. Для выбора значения параметра m с учетом сложившейся метеоб- становки 6 конкретном аэропорту на задатчике условий посадки 5 задаются с помощью задатчйка 6 код наименования аэропорта, задатчика 7 - код вертикального температурного градиента (определяется экипажем на борту исходя из значения температуры воздуха у земли и на данной высоте), задатчика 8 - код сезона, Задатчика 9 - код времени суток. Задатчик кодов 6-9 представляют собой наборы тумблеров, каждый из которых имеет два положения, соответствующие двоичным значениям 0 или 1. Выходы задатчйков 6-9 связаны с соответствующими блоками хранения параметра ветра 1.1-13, причем выход задатчика 6 связан со всеми блоками хранения. Блоки 14-13 представляют собой постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Код адреса необходимого параметра т, поступающий в регистр адреса ПЗУ, формируется по методу относительнбй адресации, т.е. является составным из двух кодов, подаваемых по входам каждого ПЗУ. При этом код наименования аэропорта поступает на все блоки хранения, Таким образом из каждого блока хранения выбирается одно необходимое значение т. Для обеспечения безопасности полета в расчете на худший случай с помощью блока выбора максимума 14 определяется наибольшее т, которое поступает в вычислитель 2 для расчета в соответствии с формулой (1). Блок выбора максимума пред-1 ставляет собой схему, состоящую из трех сумматоров-вычитателей, с помощью которых осуществляется последовательное попарное сравнение четырех значений т. То есть на вход одного сумматора-вычйтателя подается любая пара значений т, на вход

0 другого - оставшаяся пара. Затем большие числа из каждой пары подаются на вход третьего сумматора-вычислителя, где и определяется итоговое максимальное значение. Код данного значения преобразуется с

5 помощью цифроаналогового преобразователя в напряжение, подаваемое в вычислитель 2; . -... На фиг.5 представлена принципиальная схема указателя и показана его связь с

0 вычислителем 2 и задатчиком скорости 4,

Указатель представляет собой прибор, состоящий из двух каналов: канала отработки и индикации прогнозируемого значения скорости ветра vz и канала ввода скорости

5 ветра у земли vio. Работа канала скорости Vz основана на преобразовании электрического сигнала, пропорционального vz, в механическое перемещение стрелки отсчетного устройства указателя с помощью следящей

0 системы, работающей по принципу самоуравновешивающегося моста. Электрический сигнал, пропорциональный скорости vz, поступает из вычислителя 2 в указатель в виде напряжения UL В указателе это на5 пряжение сравнивается с напряжением U2, снимаемым с диагонали вг мостовой схемы. К диагонали аб этой мостовой схемы подводится опорное напряжение Uon. Напряжение, подаваемое на вход усилителя 17.

0 равно разности напряжений Ui и U2, т.е. UBx Ui-U2. В установившемся режиме напряжения Ui и U2 равны, следовательно, . В случае изменения на задатчике 3 требуемой высоты полета, вычислитель 2 пе5 ресчитывает значение vz и с выхода усилителя 17 на управляющую обмотку двигателя 18 поступает напряжение. Двигатель через редуктор 19 будет перемещать щетку потенциометра 20 в направлении выравнивания

0 напряжения U2 с напряжением UL Одновременно двигатель перемещает стрелку 21 отсчетного устройства 22. Ввод скорости УЮ осуществляется поворотом рукоятки 4, рас- положенной на лицевой стороне прибора.

5 Поворот рукоятки через редуктор 23 передается на щетку потенциометра 24 и одновременно на стрелку 25. С потенциометра 24 снимается напряжение Щ, пропорциональное vio, которое поступает в вычислитель 2. Прогностический расчет

скорости ветра на заданной высоте в пограничном слое атмосферы согласно формулы (1) показал 85% совпадения расчетных величин с фактическими значениями на примере конкретного аэропорта. Соответствующая реализация данной формулы в макете заявляемого устройства подтвердила физическую возможность построения устройства. Знание экипажем воздуШного судна прогнозируемых значений скорости ветра на заданной высоте взлета или посадки в конкретном аэропорту позволит выбрать правильный способ пилотирования и прежде всего, режим работы двигателей, или принять правильное решение б продолжении посадки или взлета, что, в конечном итоге, приведет к повышению безопасности полетов. ,., .;.;..:-;:.: .,. ../

Изобретение относится к бортовым ави- ацйЬШйМ средствам метеорологического обеспечения полетов, а именно к приборам для определения скорости ветра. Сущность изобретения: устройство дополнительно снабжено задатчиком условий посадки 5, состоящим из четырех задатчйков кодов, наименования аэропорта 6. вертикального температурного градиента 7. сезона 8 и времени суток 9. Задатчики кодов и эадатчик скорости ветра у земной поверхности и соответственно подсоединены к блокам хранения параметра ветра, которые через блок выбора максимума 14 и цифроаналоговый преобразователь 16 подсоединены к вычислителю, который также соединен с задатчиком высоты 3 и задатчиком скорости ветра у земной поверхности. 5 ил.

Формула изобретения Устройство для определения характеристик ветра, содержащее задатчик высоты и задатчик скорости ветра, измеренной у земной поверхности, соединенные через вы- числитель с блоком индикации, о т л и ч а ю- щ е е с я feM, что, с целью повышения информативности за счет обеспечения вбз- можности прогнозирования скорости ветра на произвольных высотах, оно снабжено блоком задатчйков условий посадки с задат- чиками кеда наименования аэропорта, кода вертикального тёмпёратурногб градиента, кода сезона и кода времени суток и трейя блЬкамй хранения параметра ветра/первые и вторые входы которых соединены соответ-

Пз. 2.

ственно с задатчиком кода наименования аэропорта и задэтчикбм кода сезона, третьи входы первого и второго блоков хранения пйрамётров ветра поДкслючёны cootBefCT- вённо к выходам задатчикбв кода времени суток и кода Вертикального температурного градиента, а третий вход третьего блока хранений параметраi вёгра подключен через введенный аналого-цифровой преобразователь к выходу задатчйка скорости ветра у земной noeepixHOCTM, при этом выходы блоков хранения параметров ветра подключе- ны Ц вычйслй1:елк введенные последовательно сЬединенные блок выбора Максимума и цифроаналоговый преобразователь; - .. .vV -:: - ;-T ::. .-.-.. ; :.

Яс/. ч.

OfS .«tf.

врем чсгс

uyrhCHi

ipusi.S.