Способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна Советский патент 1993 года по МПК B64C13/50 

Изобретение относится к авиации, а именно к летной эксплуатации и разработке систем автоматического управления воздушных судов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна, заключающийся в выведении воздушного судна на режимы прямолинейного горизонтального полета, замере путевой скорости, продольной перегрузки и часового расхода топлива, а также параметров полета. Недостатком указанного спосо- ба является низкая точность и эффективность. Моделирование этого способа для самолета Ил-96-300 показывает,

что при шаге изменения числа Маха 0,006 и расчете минимального километрового расхода топлива по результатам осреднения 30 замеров на каждом шаге точность определения выдерживания числа MLOI, соответствующего отклонению километрового расхода топлива на 1% от минимального значения, характеризуется стандартным отклонением 0,0162.

Цель изобретения - повышение экономичности на прямолинейных участках горизонтального полета.

Поставленная цель достигается тем, что в способе оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна, заключающемся в выведении воз

XI

(Л

о

со

ушного судна на режимы прямолинейного оризонтального полета, замере путевой корости, продольной перегрузки и часового расхода топлива, воздушное судно переодят в режим ускоренного или замедленного полета в заданном интервале продольного ускорения через равные инервалы времени производят замеры путевой скорости, продольного ускорения или перегрузки, часового расхода топлива, по ним определяют расход топлива .формируют массив текущих параметров, включающий аданное количество их текущих, значений, сравнивают его с аналогичным массивом полученным в окрестности минимума, по результатам сравнения определяют оптимальную скорость полета, соответствующую границе статистически значимого отличия сравниваемых массивов и. п ерево- дят воздушное судно в режим полета с выдерживанием оптимальной скорости. Кроме замеров путевой скорости, продольного ускорения, часового расхода топлива, производят также замеры вертикальной скорости, воздушной скорости или чирел Маха полета. В качестве критериев эффективности могут использоваться Километровый или часовой расходы топлива (с учетом приведения измеренных расходов топлива к условиям горизонтального полета с постоянной воздушной скоростью), себестоимость полета или потеря прибыли. Удовлетворяющие заданным ограничениям на изменения продольного ускорения и вертикальной скорости, а также на отклонения критериев эффективности от текущего среднего значения последовательно заносятся в базовый массив значений критерия эффективности. После его заполнения аналогичным образом формируется массив текущих значений критерия, имеющих одинаковую размерность с базовым массивом. После первоначального формирования массива текущих значений критерия производится определение статистической значимости отличия массива текущих значений критерия от /базового массива. В случае, статистической незначи- мости отличия производится обработка данных следующего замера полетной информации, включение полученного критерия вГ качестве последнего элемента массива текущих значений критериев с соответствующим сдвигом ранее полученных значений и исключением бывшего первого элемента массива. Проверяется статистическая значимость отличия вновь .сформированного массива текущих значений критериев от стартового массива и т.д. до достижения скорости, при которой отличие массивов становится статистически значимым. При этом, если среднее значение критериев в массиве текущих значений меньше среднего значения для базового массива, то массив текущих значений принимается за новый базовый массив и процесс изменения скорости и оптимизации продолжается. В противном случае цикл оптимизации прекращается ив качестве оптимального принимается режим, соответствующий предпоследнему значению скорости. Эта скорость может поддерживаться .системой управления до следующего цикла или по ней производится определение рекомендуемого для этого ре- жймз значения воздушной скорости или числа Маха и соответствующих поправок

ДУ Л/рекрЛЭ-А/опт(1) ИЛИ ДМ Мрекрлэ - Мопт (2)

которые вводятся в систему управления. ./. : . . ...

До проведения очередного цикла оптимизации с.истема управления поддерживает рекомендованную скорость с учетом этих поправок

Урек Л/рекрЛЭ + AV (3) Мрек МрекрЛЭ+ ЛМ .: (4)

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что в процессе оптимизаций производится непрерывное изменение скорости в заданных интервалах продольного ускорения; для сравнения режимов используются массивы критериев эффективности, элементы которых получены при изменении скоро- стив районе минимума критерия и в районе текущих значений скорости (например, километровых расходов топлива), обеспечивающих минимизацию дополнительного 0 критерия (например, себестоимости полета); замеры полетных параметров проводятся через равные интервалы времени или скорости. Для.самолетов в наиболее общем виде локальный критерий эффективности, рассчитанный по данным измерений полетной информации и заданным экономическим характеристикам, может быть выражен в виде:

Xi тАт йй51 (1+ К пх 0 + L), (5)

0

5

0

5

0

5

5

0

5

Vnyrl v К5 v m

lm 1000K2C3/(Ci+KiC2), где Очас - часовой расход топлива;

Vnyri-путевая скорость; Пх - продольная перегрузка;

К - аэродинамическое качество самолета; .

tm - индекс стоимости топлива;

С1,С2.Сз - стоимость 1 тонны топлива, прибыль на 1 тонну топлива и сумма зависящих от размеров движения составляющих стоимости летного часа соответственно;

К1,К2,Кз - параметры, задающие вид критерия эффективности;

i - индекс элемента массива значений критерия.5

Зависимост ь (5) позволяет задавать в качестве основного един из 5-ти критериев эффективности:

-Mi,oi, соответствующее отклонению километрового расхода на 1 % отминималь- 10 ного значения (, , ),

. - километровый расход топлива (, . 0), . - .- часовой расход топлива ((, ), 15

- себестоимость (, ,

- прибыль от рейса с учетом возможноти проведения дополнительных рейсов на

сэкономленном топливе ()

Для определения статистической зна- 20 имости изменения критерия эффективноти целесообразно использовать условие (е di)/n

ti

tn-ia

(6)

25

Ve df -1Ј di)7n : - n (n - 1)

di Xi1-Xi° - -.л де di-- разность пар критериев эффектна- ости базового массива (Х°) и массива текуих значений (X); 30 n - размерность массивов;

5

10

15

20

25

30

tn-i,tt -односторонний критерий Стью- дента с уровнем значимости а .

Если после обработки результатов очередного, замера полетной информации вы-, полняется условие (6), то среднее значение разности пар критерием при текущем и базовом значении скорости отличаются стати- .стически значимо. Предлагаемый способ разработан для реализации в стандартном пилотажно-навигационном оборудовании самолетов Ил-96-300, Ту-204 и др., в вычислительной системе самолетовождения ВС.С- 85 и в модифицированном ПНО самолетов Ил-86, Ту-154М, Ил-52М, оборудованных пи- лотажно-навигационными комплексами Жасмин, Сирень и СОРП-1-62, СОРП-1- .86 и т.п. Точность определения оптимальной скорости для самолетов Ил-96-300 по сравнению с прототипом при одинаковом количестве обрабатываемых на каждом шаге оптимизации замеров увеличивается в 3,5 раза , а по сравнению с аналогом-в 2,5 раза. С учетом точностей определения и выдерживания рекомендуемых чисел М среднеквадратичные отклонения чисел М от оптимальных составляет для заявляемого способа 0,0081, а-для-аналогэ - 0,013. Применение заявляемого способа позволяет экономить на крейсерском режиме полета самолета 3-5% расходуемого топлива, что составляет 40-700 т топлива на 1 самолет Ил-96-300 в год.

Изобретение относится к автоматическому управлению полетом,а именно к способам оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна. Цель изобретения - повышение экономичности на прямолинейных участках траектории. Для достижения поставленной цели предлагается перевести воздушное судно в режим ускоренного или замедленного полета в заданном интервале продольного ускорения, через равные интервалы времени или скорости произвести замеры путевой скорости, продольного ускорения или перегрузки, часового расхода топлива, определить по ним расход топлива, сформировать массив текущих параметров, включающий заданное количество их текущих значений, сравнить его с аналогичным массивом, полученным в окрестности минимума, по результатам сравнения определяют оптимальную скорость полета, соответствующую границе статистически значимого отличия сравниваемых массивов, и переводят воздушное судно в режим полета с выдерживанием оптимальной скорости. ел

Формул а изобретения

Способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета., воздушного судна, включающий выведение воздушного судна на режим прямолинейного горизонтального полета, измерение путевой скорости, продольной перегрузки и часозого расхода топлива, о т л и ч а ю- щ и и с я тем,.что, с целью.повышения экономичности на прямолинейных участках горизонтального полета,, воздушное судно переводят в режим ускоренного или замедленного полета в заданном интервале продольного ускорения, через равные интервалы времени производят замеры пуСоставитель Б.

Редактор С. КулаковаТехред М.Моргентал

тевой скорЬсти, продольного ускорения или перегрузки, часового расхода топлива, определяют по ним расход топлива, формиру- ют массив текущих параметров,, включающий заданное количество их текущих значений, сравнивают его с аналогичным массивом, полученным в окрестности минимума расхода топлива, по результатам сравнения определяют оптимальную скорость полета, соответствующую границе статистически значимого отличия

сравниваемых массивов, и переводят воздушное судно в режим полета с выдерживанием оптимальной скорости.

тал

Лужанский

Корректор С. Патрушева