Современные бортовые вычислительные системы

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 629.7.052

Д. А. Харитонов Научный руководитель - А. М. Игошин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СОВРЕМЕННЫЕ БОРТОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Рассматриваются бортовые вычислительные системы, устанавливаемые на современные воздушные суда и работающие в составе с бортовыми базами аэронавигационных данных, а также данных рельефа местности.

Современные воздушные суда оборудуются бортовыми цифровыми вычислительными устройствами отечественного и зарубежного производства. Бортовое оборудование способно обеспечить автоматизированный полет на всех этапах: взлет, набор высоты, маршрут на эшелоне, снижение, посадка и руление до места стоянки. Вся нагрузка по автоматизированной навигации полёта ложится на цифровую авионику: вычислительную систему самолётовождения (ВСС), спутниковую навигационную систему (СНС), а также систему предупреждения приближения земли (СППЗ).

СНС - обеспечивает пилота и другие системы навигационными данными, полученными путем измерения сигналов от навигационных искусственных спутников Земли. В настоящее время действует две спутниковых навигационных системы - ГЛОНАСС

Спутниковая навигационная система - бортовая многофункциональная система (БМС) используется в авиации для обеспечения максимальной безопасности полетов.

Бортовая многофункциональная система (БМС) новое поколение спутниковых навигационных систем, которые существенно повышает эффективность и безопасность полетов воздушных судов и обеспечивает точную зональную навигацию (P-RNAV).

БМС позволяет не только оборудовать перспективные воздушные суда, но и заменить эксплуатируемые спутниковые навигационные системы предыдущего поколения: СНС-3, КЪ^90В, TNL-2000 Арр+, Garmin 155/165.

Обеспечивает точный заход на посадку по системе спутниковой навигации с использованием информации от бортовой аппаратуры приема дифференциальных данных (АПДД) в стандарте ICAO (RTCA).

Содержит мировую, периодически обновляемую, топографическую и аэронавигационную базу данных со схемами стандартных процедур. Позволяет производить ручной ввод или выбор требуемого плана полета.

БМС без дополнительных блоков сопряжения может обмениваться информацией с датчиками навигационных и посадочных систем в цифровой и аналоговой форме. Резервы вычислительных ресурсов и каналов информационного обмена позволяют наращивать функциональные возможности системы.

БМС создает вертикальный профиль полета и осуществляет навигацию в вертикальной плоскости.

БМС автоматически контролирует вертикальный профиль полета с учетом:

- ограничения на высоту полета воздушных трасс,

- минимальной высоты полета вне трасс,

- минимальной безопасной высоты.

Аэронавигационная база данных БМС обновляется в соответствии с циклом AIRAC каждые 28 дней и содержит информацию о следующих типах объектов:

- аэропорты и взлетно-посадочные полосы;

- радиотехнические средства навигации и посадки;

- точки маршрута;

- именованные точки, принадлежащие терминальным процедурам вылета (SID), прилета (STAR) и захода на посадку (APPROACH);

- трассы (AIRWAYS);

- взлетно-посадочные полосы (RUNWAYS);

- минимальные безопасные высоты (MSA);

СППЗ - предупреждает экипаж об опасности

столкновения ЛА с земной поверхностью. Система непрерывно анализирует положение ЛА относительно земли с целью выявления опасной тенденции и заблаговременного предупреждения экипажа в следующих случаях:

- когда ЛА приближается к поверхности земли слишком близко или слишком быстро;

- при потери высоты на взлете или при уходе на второй круг;

- при полете вблизи земной поверхности в непосадочной конфигурации (не выпущено шасси, закрылки не в посадочном положении);

- при отклонении вниз от глиссады на этапе захода на посадку

Система раннего предупреждения близости земли СРПБЗ используется на самолетах гражданской авиации.

Система раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ) в соответствии с требованиями ИКАО обязательна на борту каждого самолета.

Установка СРПБЗ на любой самолет не требует дополнительного блока сопряжения и дополнительных настроек. После подсоединения к навигационным системам и датчикам СРПБЗ сама распознает тип конфигурации самолетного оборудования и автоматически выбирает нужные сигналы.

СРПБЗ одинаково надежно работает с современным цифровым бортовым оборудованием и с традиционным аналоговым. Это подтверждает ее успеш-

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

ная эксплуатация на следующих самолетах: Ту-154М, Ту-204, Ту-214, Ту-334, Ил-62М, Ил-76МД, Ил-76ТД, Ил-86, Ил-114, Як-40, Як-42, С-80, Бе-200.

По цифровым или аналоговым линиям связи система обменивается информацией с бортовыми датчиками высоты и скорости, навигационно-посадочными и радиолокационными системами, бортовыми приемоизмерителями спутниковых навигационных систем, бортовыми переговорным устройствами, светосигнальными устройствами и бортовыми индикаторами.

Если воздушное судно не имеет штатных приемо-измерителей спутниковых навигационных систем, СРПБЗ поставляться со встроенным приемоизмери-телем СНС нового поколения (GPS/ГЛОНАСС).

Для отображения рельефа местности могут быть использованы любые бортовые многофункциональные индикаторы, имеющие интерфейс ARINC-429 или ARINC-453 (708), в том числе специализированный индикатор СРПБЗ (СРПБЗ-М) и бортовая многофункциональная система БМС.

СРПБЗ существенно повышает безопасность полета, даёт экипажу полную информацию о текущей ситуации и обеспечивает возможность уйти от наземного препятствия, не нарушая комфорт пассажиров воздушного судна.

ТТА-128 (система раннего предупреждения приближения к земле (со встроенным приемоиз-мерителем СНС). Система выполнена в виде малогабаритного блока, внутри которого размещен вычислительный сменный носитель базы данных, необходимые органы управления и индикации, а также плата приемоизмерителя Глонасс/GPS. Этим обеспечивается простота установки, сокращение линий связи, удобство эксплуатации и обслуживания системы.

Использование современной элементной базы и операционной системы реального времени обеспечивает высокое быстродействие. Время готовности к работе 6 секунд. В системе реализованы все режимы систем класса СППЗ (GPWS), функция оценки местности в направлении полета (FLTA), предупреждение о преждевременном снижении (PDA), режимы речевого уведомления о проходе предопределенных высот, функция формирования изображения подстилающей поверхности. Помимо требуемых, реализованы дополнительные режимы и алгоритмы, повышающие безопасность полета и осведомленность экипажа о текущей ситуации, снижающие количество ложных срабатываний.

Вычислительная система самолетовождения ВСС-95-1В. Вычислительная система самолетовож-

дения ВСС-95 предназначена для решения задач навигации. Она обеспечивает:

- прием от загрузчика данных (ЗД) и упаковку навигационной базы данных (НБД);

- планирование предстоящего полета путем выбора из базы данных соответствующего маршрута и ввода исходных данных для полета;

- инициализацию активного плана полета;

- модификацию плана полета на земле и в воздухе по необходимости;

- вычисление текущих координат местоположения самолета по данным навигационных систем;

- непрерывную и разовую коррекцию координат по данным спутниковой навигационной системы (СНС) и/или радиотехнических систем;

- вычисление навигационных параметров и формирование информационных сигналов для контроля за выдерживанием заданного плана полета;

- формирование управляющих сигналов для выдерживания заданного маршрута полета в горизонтальной плоскости;

- прогноз определенных параметров вертикального профиля полета;

- оперативные изменения плана полета;

- автоматическую и ручную настройку, а также управление режимами работы радиотехнических средств (РТС) навигации, посадки и связи;

- управление и контроль при начальной выставке инерциальных систем (ИНС);

- индикацию режимов навигации и выходных параметров СНС и ИНС;

- автоматический непрерывный контроль собственной работоспособности, а также исправности сопрягаемых с ВСС систем.

На самолете установлено два вычислителя ВСС-95-1В (ВСС1 и ВСС2).

Данные современные вычислительные системы повышают уровень надежности, удовлетворяют современным требованиям точности. Обеспечивают автоматизированное пилотирование воздушным судном, тем самым снижая физическую и психическую нагрузку экипажа. В данный момент развитие вычислительной техники является одним из перспективных развитий авиации.

Библиографические ссылки

1. Бортовые информационные системы: Курс лекций Кучерявый А. А.

2. URL: http://avia.transas.ru/

3. Филиал ОАО ВНИИРА «ВНИИРА-Навига-тор». URL: http://www.airshow.ru.

© Харитонов Д. А., Игошин А. М., 2010