Системи керування маловисотним польотом повітряних суден з електроємнісними перетворювачами

Розроблені структура методу розрахунків при математичному моделюванні ємнісних перетворювачів, алгоритмічне та програмне забезпечення моделювання впроваджено у ДККБ “Луч”, ВО ім. Артема.

Розроблені структури систем керування маловисотним польотом з ємнісними вимірювачами геометричних параметрів наближення ПС до земної поверхні впроваджено у розробках ДККБ “Луч”, ВО ім. Артема.

Публікації: За темою дисертації опубліковано 12 наукових праць (4 авт. свідоцтв, 3 статті у виданнях, перелік яких затверджений ВАК України, та 5 тез доповідей на наукових конференціях).

Структура та обсяг роботи: Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 66 найменувань та додатків. Обсяг роботи складає 154 сторінок машинописного тексту.

Зміст дисертаційної роботи

У вступі розкрита важливість досліджень і обґрунтована їх актуальність, сформульовані ціль і задачі дисертаційної роботи, зазначені наукова новизна і практична значимість роботи.

У першому розділі дається аналіз статистичних даних за 40-літній період (1958-1997 роки) експлуатації цивільних літаків у СРССР-СНД. 15% від загальної кількості катастроф обумовлені сутичками літаків із місцевістю. З метою пошуку шляхів запобігання авіаційних подій і підвищення безпеки польотів проведено аналіз маловисотних режимів польоту ПС. Як показує проведений аналіз режимів польоту ПС на малих висотах переважна кількість особливих ситуацій, аварій і катастроф припадає саме на ці режими. Аналіз обладнання сучасних ПС показав: режими зльоту для всіх типів ПС не автоматизовані, для магістральних і середньо магістральних літаків, а також для деяких типів вертольотів автоматизоване маневрування при заході на посадку і зниження по глісаді по сигналах курсоглісадній системи, легкомоторна авіація систем автоматичного керування не має.

Таким чином, безпека польоту в основному забезпечується тільки ступенем навченості і досвідом пілотів. Існуючі інструментальні засоби об'єктивного контролю параметрів польоту не мають необхідну і достатню точність, що є одним з чинників відсутності в системах керування контурів керування маловисотними режимами. Необхідна точна інформація про геометричні параметри наближення до земної поверхні або перешкод: геометрична висота, дальність до перешкоди й інші оцінки рельєфу місцевості поблизу ПС. З метою оцінки ефективності застосування для інформаційного забезпечення польотів на малих і надмалих висотах проведені огляд і аналіз методів і існуючих інструментальних засобів виміру геометричних параметрів наближення ПС до земної поверхні. Розглянуто локаційні методи (радіотехнічний, лазерний, акустичний, іонізаційний), локатори переднього огляду, інерціальній метод, електроємнісний метод. Розглянуто також вітчизняні і закордонні системи попередження про небезпечне зближення з землею. Аналіз показав таке. Найбільше поширеними є методи локації: радіотехнічний, лазерний. Проте за своїх специфічних властивостей радіо і лазерні висотоміри широкого застосування в складі систем автоматичного керування не одержали.

Електроємнісний метод, на наш погляд, найбільше прийнятний для виміру малих висот. Науково-дослідні роботи в цьому напрямку проводилися в Англії (1963-70 р.) і в СРСР: ВНДІЗАНГ – Краснодар, КІІЦА – Київ (1972-76 р.)

Ємнісний засіб виміру висоти використовує залежність зміни електричної ємності між розташованими на крилах або фюзеляжі повітряного судна пластинами конденсатора (електродами) при наближенні до них поверхні землі, води й ін., причому починаючи з деякий відстані до цієї поверхні при зменшенні висоти польоту ємність суттєво збільшується. У загальному випадку ємність змінюється при внесенні в електромагнітне поле такого конденсатора будь-яких об'єктів, електричні властивості яких відрізняються від електричних властивостей середовища, у якому утворене електромагнітне поле конденсатора. У такий спосіб вимір висоти польоту ємнісним методом зводиться до виміру інформаційної ємності у системі електродів ємнісного перетворювача. На міжелектродну ємність впливає відстань до земної поверхні, що може бути використане для виміру висоти польоту. На відміну від локаційних, ємнісної засіб виміру висоти дає інтегральну оцінку висоти. Якщо на шляху проходження ПС виявиться зміні рельєфу місцевості (схил горі, яр, ліс), то це змінить картину електромагнітного поля ємнісного перетворювача і дозволить одержати попереджуючу інформацію про зміну рельєфу.

Для з'ясування механізму утворення цих змін, проектування найкращої конфігурації електромагнітного поля, утвореного системою електродів, складу, геометрії і розмірів системи електродів, а також пошуку шляхів формування бажаної конфігурації електромагнітного поля проведено теоретичні й експериментальні дослідження.

Задачі досліджень:

Розробка методик та устаткування для проведення експериментальних досліджень електроємнісних перетворювачів;

Експериментальні дослідження й аналіз отриманих результатів:

Проведення математичного моделювання електромагнітних полів ємнісних перетворювачів з неоднорідним полем з метою побудови характерної картини силового поля;

Аналіз отриманих результатів із метою виявлення механізму взаємодії електромагнітних полів ємнісних перетворювачів із земною поверхнею;

Синтез конструкцій систем електродів перетворювачів для рішення задач автоматизації польотів на малих висотах;

Розробка методів виміру і структур вимірювачів геометричних параметрів наближення до земної поверхні;

Розробка структур систем автоматичного керування для літака і вертольота для маловисотних режимів польоту.

У другому розділі дається опис експериментальних досліджень і метрологічне забезпечення вимірів геометричної висоти польоту шляхом проведення напівнатурного масштабного моделювання і проведення льотних випробувань макету ємнісного перетворювача на літаку Ан-2.

Для лабораторних досліджень по вивченню характеру зміни ємності між електродами в залежності від висоти і властивостей підстильної поверхні була створена експериментальна установка, що забезпечує вертикальне переміщення досліджуваної моделі літака з розташованими на ній електродами