Интегрированная система резервных приборов для самолетов и вертолетов

 

Интегрированная система резервных приборов для самолетов и вертолетов относится к резервным системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем. Интегрированная система резервных приборов для самолетов и вертолетов (в дальнейшем - ЛА), выполненная в виде отдельного блока, содержит ЖК-индикатор, датчики полного и статического давлений, соединенные трубопроводами с бортовыми зондами полного и статического давлений, электронные средства для вычисления полного и статического давлений, модуль пространственной ориентации с автономными датчиками инерциальных измерений, осуществляющими вычисление пространственного положения ЛА (угол тангажа, угол крена), электронные средства для вычисления данных о приборной скорости, барометрической высоты, вертикальной скорости и числа М, средства для приема информации от бортовой навигационной системы БИНС, информации от бортового магнитного зонда, радиосредств и приемника температуры торможения, средства для вычисления пространственного положения и курса с учетом коррекции по данным БИНС, средства для вычисления курса с коррекцией по информации магнитного зонда и данных от радиосредств, а также электронные средства преобразования скорректированных сигналов в нужную форму и вывода их на экран индикатора и в бортовые системы.

Заявляемая система относится к резервным системам измерения и индикации, обеспечивающим пилотирование самолетов и вертолетов (в дальнейшем - ЛА) в случае отказа основных пилотажно-навигационных систем.

Обычно на приборной панели современного ЛА расположены пилотажные индикаторы, отображающие по данным от основных бортовых систем пространственное положение ЛА, данные по высоте и скорости. На панели также расположены резервный авиагоризонт, резервный высотомер, резервный указатель скорости и резервный вариометр, не входящие в состав основной системы индикации, которые необходимы для отображения данных о пространственном положении, высоте, приборной скорости и вертикальной скорости. Эти приборы работают автономно без взаимодействия с другими системами и датчиками. В случае отказа основной системы измерения и индикации, пилот может использовать необходимую для пилотирования информацию от этих резервных приборов и продолжить полет до ближайшего пункта посадки.

Известен также патент «Комбинированные резервные приборы для самолета» [1]. Данное изобретение относится к резервным приборам, которые выдают информацию о трех основных параметрах для пилота самолета, а именно: информацию о приборной скорости, которая вычисляется на основе измерения динамического давления, о барометрической высоте самолета, вычисляемой на основе измерения

статического давления, и о пространственном положении самолета, вычисляемом на основе данных от автономных инерциальных датчиков, размещенных в модуле пространственной ориентации. Конструктивно «Комбинированные резервные приборы для самолета» выполнены в виде отдельного блока.

В частности, в нем предусматривается замена трех механических резервных указателей электронными комбинированными устройствами, дисплей которых изготовлен на ЖК-кристаллах, на экране которого отображаются три основные параметра, соответствующие режиму полета, а именно: высота, приборная скорость и пространственное положение самолета. Система резервных устройств имеет свои собственные инерциальные средства определения пространственного положения самолета и свои собственные измерительные средства для измерения статического и динамического давлений, соединенные с бортовыми пневматическими измерительными зондами и электронные средства для вычисления высотно-скоростных параметров полета ЛА.

Приборная скорость измеряется обычным способом путем вычисления из динамического давления, которое является разностью между полным давлением и статическим давлением.

Барометрическая высота, измеряемая системой резервных устройств, вычисляется также общепринятым методом на основе статического давления, с использованием уравнения Лапласа для стандартной атмосферы.

Объектом изобретения являются комбинированные резервные приборы для самолета, измеряющие и индицирующие приборную скорость, барометрическую высоту самолета и пространственное положение самолета и соответственно содержащие:

- два пневматических входа для измерения давления: один для полного давления, соединенный с зондом полного давления, который расположен на борту самолета, а другой - для статического давления, соединенный с зондом статического давления;

- электронный датчик давления, подсоединенный к пневматическому входу полного давления;

- электронный датчик, подсоединенный к пневматическому входу статического давления;

- модуль для проведения измерений пространственного положения ЛА, содержащий инерциальные датчики;

- электронное вычислительное устройство, вычисляющее приборную скорость на основе полного и статического давлений, барометрическую высоту на основе измеренного статического давления, число М на основе отношения динамического давления к статическому, пространственное положение самолета (углы тангажа, крена) на основе информации от инерциальных датчиков.

- электронные устройства (вычислитель) для обеспечения индикации приборной скорости, барометрической высоты и пространственного положения самолета.

Комбинированные резервные приборы [1] представляют собой удлиненное одноблочное шасси, на котором размещены измерительные датчики давлений, модуль инерциальных датчиков, вычислитель и жидкокристаллический дисплей, занимающий переднюю часть панели.

К недостаткам данных резервных приборов следует отнести ограниченность выводимой на индикатор информации, необходимой для обеспечения безопасности полета, например, отсутствие информации о курсе, а также недостаточная точность измерения параметров пространственной ориентации из-за недостаточной точности встроенных в прибор гироскопических датчиков и датчиков линейных ускорений.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание системы резервных приборов, обладающей расширенными функциональными возможностями.

Технический результат выражается в повышении точности вычисляемых пилотажно-навигационных параметров, а также увеличении объема информации, выводимой на экран индикатора.

Решение поставленной задачи осуществляется тем, что заявляемая измерительная система резервных приборов для самолетов и вертолетов выполнена в виде отдельного блока. Система содержит ЖК-индикатор, датчики полного и статического давлений, соединенные трубопроводами соответственно с бортовыми зондами полного и статического давления, вычислитель для вычисления полного и статического давлений, модуль пространственной ориентации с гирометрическими и акселерометрическими инерциальными датчиками, вычислительные средства которого осуществляют вычисление пространственного положения летательного аппарата (угол тангажа, угол крена). Система резервных приборов также содержит вычислитель для вычисления и отображения на индикаторе данных о скорости, барометрической высоте, вертикальной скорости и числе М. Система дополнительно содержит устройство ввода-вывода для приема информации от бортовой навигационной системы БИНС, информации от бортового магнитного зонда, радиосредств и приемника температуры торможения.

Система содержит также средства для вычисления пространственного положения и курса с учетом коррекции по данным от БИНС, средства для вычисления курса с коррекцией по информации магнитного зонда и по данным от радиосредств, электронные средства для индикации вычисленных аэрометрических параметров (скорость, высота, вертикальная скорость, числа М), параметров пространственного положения (углы крена и углы тангажа), а также электронные средства для вывода в бортовые системы всех скорректированных индицируемых параметров.

На лицевой панели прибора размещены жидкокристаллический экран и устройства управления, содержащие две многофункциональные кремальеры, органы управления: регулировка яркости ЖК экрана, датчик внешней

освещенности экрана. Многофункциональные кремальеры обеспечивают ввод барокоррекции, заданной высоты, заданного курса, заданной скорости, программирование маршрута полета.

Отличительной особенностью заявляемой системы является то, что система резервных приборов содержит электронные средства для вычисления скорректированных воздушных параметров ЛА путем комплексирования информации воздушных параметров, вычисленных по данным от встроенных в резервную систему датчиков статического и полного давлений, с информацией от основной системы воздушных сигналов (высота, скорость, число М, вертикальная скорость) и выдачу скорректированных данных на ЖК-индикатор и в бортовые системы.

Другой отличительной особенностью заявляемой резервной системы является также то, что она содержит средства для вычисления скорректированных параметров пространственного положения ЛА путем комплексирования информации о пространственном положении ЛА от встроенного в резервную систему модуля пространственной ориентации, содержащего инерциальные датчики, с информацией от основной навигационной системы, данных с магнитного зонда и выдачу скорректированных данных в вычислитель, который преобразует полученную информацию в нужную форму и передает ее на ЖК-индикатор и в бортовые системы.

Следующей отличительной особенностью системы является также то, что система содержит на лицевой панели жидкокристаллический экран, на обрамлении которого размещены органы управления, содержащие две многофункциональные кремальеры, орган управления регулировкой яркости ЖК-экрана, датчик внешней освещенности экрана. Многофункциональные кремальеры обеспечивают ввод барокоррекции, заданной высоты, заданного курса, заданной скорости и программирование плана полета.

В системе также предусмотрено вычисление гиромагнитного курса и его индикация, а также взаимодействие с системой посадки и радиомаяками.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором обозначено:

1 - датчик полного давления ДД рп;

2 - датчик статического давления ДД рст.;

3 - устройство обработки и преобразования сигналов УОПС;

4 - первая кодовая линия связи КЛС;

5 - вычислитель В;

6 - модуль пространственной ориентации МПО;

7 - вторая кодовая линия связи КЛС;

8 - устройство ввода-вывода УВВ;

9 - магистраль информационного обмена МИО;

10 - жидкокристаллический индикатор ЖКИ;

11 - устройство управления яркостью УУЯ;

12 - устройство управления режимами работы УУР.

Заявляемая резервная система работает следующим образом. В процессе полета сигналы от встроенных в систему датчиков полного и статического давлений 1 и 2 и сигнала от бортового датчика температуры торможения потока (не входит в состав системы) поступают в устройство обработки и преобразования сигналов УОПС 3. Устройство УОПС обрабатывает эти сигналы, вычисляет полное Рп и статическое Рст давления и температуру торможения потока (Тп), а также корректирует сигналы с датчиков давлений в зависимости от температуры окружающей среды. Скорректированные сигналы давлений (Рст, Р п) и сигнал Тп из УОПС по первой кодовой линии связи 4 (канал RS-232) поступают в вычислитель 5. Вычислитель 5 на основе полученных сигналов с блока УОПС 3 вычисляет

по известным зависимостям основные пилотажные параметры: приборную скорость Vпр, истинную скорость Vист, абсолютную высоту Н абс, относительную высоту Нотн, вертикальную скорость Vв, температуру наружного воздуха Тст, число М.

С помощью гироскопических датчиков, датчиков линейных ускорений и электронных вычислительных средств, размещенных в модуле пространственной ориентации МПО 6, вычисляются основные параметры положения летательного аппарата по осям X, Y, Z - угол крена, угол тангажа, гироскопический курс. Данные о пространственном положении ЛА с МПО по второй кодовой линии связи 7 (канал RS-232) передаются в вычислитель 5.

Данные от бортовой навигационной системы БИНС, бортового магнитного зонда, радиосредств принимаются устройством ввода-вывода УВВ 8 и по командам контроллера вычислителя 5 по магистрали информационного обмена 9 поступают в вычислитель, который преобразует полученные сигналы в нужную форму и передает их в модуль МПО 6. МПО содержит вычислительные средства, с помощью которых, в зависимости от приоритета, осуществляется корректировка пространственного положения ЛА с учетом полученных данных от бортовых систем. Сигналы скорректированных параметров пространственного положения из МПО 6 поступают в вычислитель 5, который преобразовывает полученные сигналы и сигналы вычисленных пилотажных параметров (Vпр, V ист, Набс, Нотн , Vв, Тст, число М) в форму, удобную для индикации, и выдает их на ЖКИ 10.

Сигналы БИНС используются в резервной системе для коррекции основных инерциальных параметров ЛА, вычисленных автономными гироскопическими датчиками и датчиками линейных ускорений, размещенными в модуле МПО 6. При выходе из строя системы БИНС, резервная система корректирует вычисленные навигационные параметры с использованием информации от магнитного зонда.

Резервная система работает в режимах:

- автономный режим,

- режим с коррекцией от БИНС.

В автономном режиме система за счет внутренних средств осуществляет измерение, вычисление и индикацию приборной скорости, истинной скорости, барометрической высоты, вертикальной скорости, числа М, углы крена и тангажа, магнитного курса.

В режиме с коррекцией от БИНС система осуществляет измерение, вычисление приборной скорости, истинной скорости, барометрической высоты, вертикальной скорости, числа М, углов крена, тангажа и проводит коррекцию инерциальных параметров с использованием данных от системы БИНС, преобразовывает вычисленные и скорректированные параметры в нужную форму и индицирует их на экране ЖКИ. В этом режиме система вместо магнитного курса индицирует гиромагнитный курс.

Система имеет возможность взаимодействия с радио системой ближней и дальней навигации и осуществлять радионавигацию, при этом на экране ЖК-индикатора индицируется:

- направление на маяки,

- дальность до маяков.

Система также имеет возможность взаимодействовать с приводными радиомаяками и осуществлять заход на посадку по глиссаде.

Кроме того, система позволяет осуществлять пилотирование ЛА по заданному маршруту с использованием планируемых промежуточных пунктов маршрута ППМ.

Система имеет также возможность с помощью вычислителя осуществлять вычисление скорректированного пространственного положения и скорректированного гиромагнитного курса с использованием данных с модуля пространственной ориентации, данных от бортовой навигационной системы и магнитного зонда, а также вычислять скорректированные аэрометрические данные (высота, скорость, вертикальная

скорость) по данным от датчиков полного и статического давлений и данным от инерциальных датчиков модуля пространственной ориентации, преобразование скорректированных аэрометрических данных и данных скорректированного пространственного положения и курса в нужную форму и передачу их по магистрали информационного обмена на ЖК-индикатор и через устройства ввода-вывода в бортовые системы.

Резервная система выполнена в виде отдельного блока. На передней панели размещен ЖК-индикатор, на задней панели размещены датчики полного и статического давлений. В средней части размещены модуль пространственной ориентации, источник электропитания и вычислитель.

Датчики давлений, датчики измерения инерциальных параметров выполнены в микроминиатюрном исполнении, что позволяет резко снизить габариты системы.

Электронные средства системы выполнены на основе современных элементов. Так вычислитель построен на основе процессора типа SMP5PC-266 ф.Digital Logic;

устройство обработки и преобразования сигналов - на основе микроконтроллера ATmega 128-16 AI ф. Atmel;

устройство ввода-вывода - на основе ПЛИС АСЕЕХ EP1K100Q 1208-2 и ОЗУ (NVRAM) ф.Aitera;

кремальеры - на базе оптических кремальер 62S11-Н9-Р ф.Grayhill.

Система содержит встроенное программное обеспечение.

Источники информации:

1. Патент США №6564628, МПК G 01 C 21/00, публ. 20.05.2003 г.

1. Интегрированная система резервных приборов для самолетов и вертолетов, выполненная в виде отдельного блока, содержащая ЖК-индикатор, датчики полного и статического давлений, соединенные трубопроводами с бортовыми зондами полного и статического давлений, модуль пространственной ориентации с автономными датчиками инерциальных измерений и электронными вычислительными средствами, соединенный с вычислителем, отличающаяся тем, что содержит устройство обработки и преобразования сигналов, входы которого соединены с выходами датчиков полного и статического давлений и с бортовым датчиком температуры торможения, а выход - с вычислителем, устройство ввода-вывода, соединенное через магистраль информационного обмена с вычислителем, причем на лицевой панели системы размещен экран ЖК-индикатора, на обрамлении которого установлены органы управления, содержащие устройство управления яркостью ЖК-экрана, соединенное с ЖК-индикатором, и устройство управления режимами работы системы, соединенное с вычислителем.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство ввода-вывода, содержит адаптер для приема информации от бортовой системы воздушных сигналов.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство ввода-вывода, содержит адаптер для приема информации от бортового магнитного зонда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, к автомобилям с колесным торможением, устройствам выявления и устранения блокировки колес при торможении, в частности, к антиблокировочным системам (АБС) позволяющим значительно повысить эффективность торможения при неблагоприятных дорожных условиях, с сохранением устойчивости и управляемости

Малогабаритный датчик уровня давления (дд) относится к области измерительной техники и может быть использован для измерения давления газов и жидкости.

Полезная модель относится к области нелинейной фотоники, и может быть использована в отрасли лазерного приборостроения, лазерных технологий, оптических систем передачи и обработки информации, а также при создании разного рода оптических датчиков и устройств

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства и обеспечение его работы по сигналам с видами доступа МДЧР, МДВР и МДКР

Полезная модель относится к средствам учета индивидуального, общего (для коммунальных квартир) и коллективного (общедомового) потребления электрической энергии, газа, тепловой энергии, горячей и холодной воды и может применяться для создания автоматизированных или измерительных систем учета в сфере жилищно-коммунального хозяйства

Полезная модель относится к области микробиологии, и может применяться в медицине, фармацевтике, ветеринарии и бальнеологии при проведении контроля стерилизации автономными биологическими индикаторами (далее - БИ).
Наверх