УСТРОЙСТВО ХОЛОДНОЙ ПРИСТРЕЛКИ АГРЕГАТА ВООРУЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
DEVICE FOR COLD SIGHTING OF AIRCRAFT WEAPONS ASSEMBLY

Изобретение относится к техническим системам диагностирования авиационной техники и может быть использовано, например, для согласования направления осей оружия, установок авиационного вооружения со строительной осью летательного аппарата в соответствии с требуемой точностью.
Известно, что холодная пристрелка агрегата вооружения ЛА проводится с целью согласование направления осей пристреливаемых агрегатов вооружения (Федеральные авиационные правила инженерно-авиационного обеспечения государственной авиации (ФАП ИАО): книга первая. М.: ООО «Тисо Принт», 2009. с. 83). Пристрелку проводят, в частности, с использованием приспособлений для холодной пристрелки. Известны приспособления для холодной пристрелки, содержащие пристрелочную мишень, которая устанавливается перед летательным аппаратом на определенном месте и фиксированном расстоянии, приспособления для ориентации летательного аппарата в горизонтальной плоскости, базовое приспособление, для привязки пристрелочной мишени к системе координат летательного аппарата, трубки холодной пристрелки или угломерного приспособления, для измерения установочных углов агрегатов вооружения (Сергушин В.В., «Юстировка и пристрелка авиационного вооружения», изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, М: 1990 г., с. 5-21).
С помощью таких устройств производится последовательная взаимная привязка всех пристреливаемых агрегатов вооружения летательного аппарата.
Недостаток существующих приспособлений холодной пристрелки заключается в низкой технологичности, так как предполагает трудоемкие мероприятия по установлении пристрелочной мишени перед летательным аппаратом на определенном месте и фиксированном расстоянии, установке приспособлений для ориентации летательного аппарата в горизонтальной плоскости и выставка летательного аппарата в плоскости горизонта, установке базового приспособления и проверке точности согласования базового приспособления с плоскостью симметрии летательного аппарата и строительной горизонтали фюзеляжа, ориентации трубки холодной пристрелки или угломерного приспособления в агрегате вооружения с последующим ручным (на глаз) определением ошибок пристрелки в вертикальной Δε и горизонтальной плоскости Δβ и сравнения полученных значений с заданными. Указанные мероприятия предполагают значительные временные затраты и не исключают появления различного рода ошибок, в том числе не исключается «человеческий фактор» при измерении ошибок пристрелки в вертикальной и горизонтальной плоскости.
Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости процесса холодной пристрелки и влияния «человеческого фактора» при измерении установочных углов агрегата вооружения. Аналогов не выявлено.
Технический результат достигается тем, что устройство холодной пристрелки агрегата вооружения летательного аппарата, согласно изобретения, состоит из пристрелочной мишени, первой видеокамеры, а также второй и третьей видеокамер, блока распознавания растровых изображений, последовательно соединенных пульта ввода и блока определения ошибок пристрелки, выход которого является выходом устройства, при этом выходы первой, второй и третьей видеокамеры соединены с соответствующими входами блока распознавания растровых изображений, первый, второй, третий выходы которого соединены с вторым, третьим и четвертым входом блока определения ошибок пристрелки соответственно.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство холодной пристрелки агрегата вооружения летательного аппарата состоит из пристрелочной мишени, первой видеокамеры, а также второй и третьей видеокамер, блока распознавания растровых изображений, последовательно соединенных пульта ввода и блока определения ошибок пристрелки, выход которого является выходом устройства, при этом выходы первой, второй и третьей видеокамеры соединены с соответствующими входами блока распознавания растровых изображений, первый, второй, третий выходы которого соединены с вторым, третьим и четвертым входом блока определения ошибок пристрелки соответственно. Это позволяет не использовать приспособления для ориентации летательного аппарата в горизонтальной плоскости и не выставлять летательный аппарат в плоскости горизонта, не устанавливать базовое приспособление и не проверять точность согласования базового приспособления с плоскостью симметрии летательного аппарата и строительной горизонтали фюзеляжа. Трудоемкость исключаемых мероприятий составляет три человеко-часа, кроме того, использование элементов технического зрения при измерении координат пристрелочной мишени исключает появление ошибок пристрелки, по сравнению с ручным методом определения ошибок пристрелки и сравнения полученных значений с заданными.
Структурная схема приспособления приведена на фигуре 1, где обозначены: 1 - пристрелочная мишень, 2 - видеокамера, 3 - пульт ввода данных, 4 - блок распознавания растровых изображений, 5 - блок определения ошибок пристрелки.
Пристрелочная мишень 1 предназначена для проверки соответствия направления осей пристреливаемых агрегатов вооружения строительной оси летательного аппарата и устанавливается перед летательным аппаратом на переносном основании. Она может быть выполнена, например, в виде пристрелочного поля, на котором размещены в ромбовидном порядке и на определенном расстоянии друг от друга пять круговых вершин (см., например, Федяев В.Н., Зледенный Н.П., Хачетлов И.А., Черных А.В. Алгоритм распознавания структуры пристрелочной мишени автоматизированной системы холодной пристрелки установок авиационного вооружения. Сборник научных статей по материалам VIII Международной научно-практической конференции «Академические Жуковские чтения», 2-е направление «Современное состояние и перспективы развития авиационного вооружения», 25-26 ноября 2020 г. ВУНЦ ВВС «ВВА» (г. Воронеж), с. 161-165).
Видеокамеры 2 предназначены для преобразования оптического изображения в цифровой поток видеоданных из которого получают растровое изображение пристрелочной мишени 1.
Первую видеокамеру 2.1 устанавливают в контролируемый агрегат вооружения, таким образом, чтобы направление оптической оси видеокамеры совпадало с направлением продольной оси агрегата вооружения летательного аппарата.
Вторую 2.2 и третью видеокамеры 2.3 устанавливают на конструкции летательного аппарата, таким образом, чтобы они располагались симметрично относительно строительной оси летательного аппарата на известном расстоянии друг от друга и направление оптических осей видеокамер совпадало с направлением строительной оси летательного аппарата.
В качестве видеокамер 2.1, 2.2, 2.3 может быть использована, например, видеокамера Levenhuk (см. https://www.levenhuk.ru/products/levenhuk-kamera-cifrovaya-t800-plus/#more. Дата обращения 08.12.2021 г.).
Пульт ввода данных 3 предназначен для ввода в блок определения ошибок пристрелки 5 информации о пристреливаемом агрегате вооружения (тип и порядковый номер), на основании которой блок определения ошибок пристрелки 5 будет использовать соответствующие установочные координаты и требуемые установочные углы при определении ошибок пристрелки. Пульт ввода данных 3 может быть выполнен, например, на базе многофункционального пульта управления установленном в кабине летательного аппарата (Демин А.Н., Зледенный Н.П., Плиплин А.А. Обзорно-прицельные системы летательных аппаратов. Прицельная система вертолета Ми-28Н. ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж). 2019 г., с. 10-13).
Блок распознавания растровых изображений 4 предназначен для распознавания пяти круговых вершин, расположенных в ромбовидном порядке, на растровых изображениях полученных от видеокамер 2. Блок распознавания растровых изображений 4 может быть выполнен, например, на базе 32-разрядного микроконтроллера Intel i386 (https://ru.wikipedia.org/wiki/Intel_80386. Дата обращения 08.12.2021 г.) со специальным программным обеспечением MatLab (см. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С.Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006. 616 с. 501-530) с пакетом расширения «Image Processing Toolbox», в котором существуют готовые решения по распознаванию геометрических примитивов (например, окружностей) (см. справку MatLab). Методика распознавания пристрелочной мишени 1 описана в работах (Федяев В.Н., Зледенный Н.П., Хачетлов И.А., Черных А.В. Алгоритм распознавания структуры пристрелочной мишени автоматизированной системы холодной пристрелки установок авиационного вооружения. Сборник научных статей по материалам VIII Международной научно-практической конференции «Академические Жуковские чтения», 2-е направление «Современное состояние и перспективы развития авиационного вооружения», 25-26 ноября 2020 г. ВУНЦ ВВС «ВВА» (г.Воронеж), с. 161-165, Федяев В.Н., Зледенный Н.П., Порываев Д.А., Шеенко Д.С. Способы распознавания положения пристрелочной мишени автоматизированной системой холодной пристрелки комплексов авиационного вооружения. Сборник научных статей по материалам III Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы состояния, развития и эксплуатации авиационного вооружения «Калибр» 27-28 февраля 2020 г. - Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», с. 455-463).
Блок определения ошибок пристрелки 5 предназначен для определения угловых координат и угла наклона пристрелочной мишени 1 в картинной плоскости для каждого растрового изображения полученного от видеокамер 2, и ошибок углового положения агрегата вооружения, относительно связанной системы координат в вертикальной Δε и горизонтальной плоскости Δβ.
Блок определения ошибок пристрелки 5 может быть выполнен, например, на базе 32-разрядного микроконтроллера Intel i386 (https://ru.wikipedia.org/wiki/Intel_80386. Дата обращения 08.12.2021 г.) со специальным программным обеспечением MatLab «Image Processing Toolbox» (https://www.mathworks.com/products/image.html). Геометрическое решение задачи определения ошибок наводки показано в работе (Федяев В.Н., Косарев Г.Г., Порываев Д.А. Автоматизированная система холодной пристрелки установок авиационного вооружения. Сборник научных статей по материалам VII Международной научно-практической конференции «Академические Жуковские чтения», 2-е направление «Современное состояние и перспективы развития авиационного вооружения», 20-21 ноября 2019 г. ВУНЦ ВВС «ВВА» (г.Воронеж), с. 293-297).
Пульт ввода данных 3, блок распознавания растровых изображений 4 и блок определения ошибок пристрелки 5 могут размещаться как внутри летательного аппарата, так и объединятся единым корпусом, например, на базе планшетного компьютера (https://ru.wikipedia.org/wiki/Планшетный_компьютер).
Устройство работает следующим образом. Для выполнения мероприятий по пристрелке агрегатов вооружения летательного аппарата на произвольном расстоянии перед ним устанавливают пристрелочную мишень 1, таким образом, чтобы она находилась в области пересечения угловых полей зрения видеокамер 2.
Видеокамеры 2.2 и 2.3 устанавливают на летательный аппарат симметрично относительно строительной оси на известном расстоянии друг от друга, перед началом пристрелочных мероприятий, таким образом, чтобы направления оптических осей видеокамер совпадали с направлением строительной оси летательного аппарата.
Растровые изображения пристрелочной мишени 1 с видеокамер 2.2 и 2.3 подаются на 2-й и 3-й входы блока распознавания растровых изображений 4, в котором распознаются круговые вершины пристрелочной мишени 1. Распознанные изображения пристрелочной мишени 1 со 2-го и 3-го выхода блока распознавания растровых изображений 3 передаются на 3-й и 4-й входы блока определения ошибок пристрелки 5 соответственно, который определяет метрические координаты центра пристрелочной мишени 1 относительно связанной с летательным аппаратом системы координат.
В контролируемый агрегат вооружения устанавливается видеокамера 2.1, растровое изображение с которой подается на 1-й вход блока распознавания растровых изображений 4, который распознает круговые вершины пристрелочной мишени 1. Распознанное растровое изображение пристрелочной мишени 1 с 1-го выхода блока распознавания растровых изображений 3 передается на 2-й вход блока определения ошибок пристрелки 5, который определяет метрические координаты центра пристрелочной мишени относительно визирной линии видеокамеры 2.1. Учитывая метрические координаты центра пристрелочной мишени 1 относительно связанной с летательным аппаратом системы координат, полученные в результате анализа растровых изображений от видеокамер 2.2 и 2.3, определяются ошибки углового положения видеокамеры 2.1, а соответственно и самого агрегата вооружения, относительно связанной системы координат в вертикальной Δε и горизонтальной плоскости Δβ.
При пристрелке агрегата вооружения посредством пульта ввода данных 3 на 1-й вход блока определения ошибок пристрелки 5 передается информация о типе и номере пристреливаемого агрегата вооружения, согласно которого блок определения ошибок пристрелки 5 будет использовать соответствующие установочные координаты и требуемые установочные углы при определении ошибок углового положения контролируемого агрегата вооружения.
Для пристрелки остальных агрегатов вооружения необходимо повторить мероприятия, предварительно установив видеокамеру 2.1 в контролируемый агрегат вооружения летательного аппарата.
Полученные результирующие ошибки углового положения агрегата вооружения учитываются при формировании параметра прицеливания бортовой цифровой вычислительной машиной.
Применение предлагаемого изобретения позволит сократить временные затраты на выполнение пристрелочных мероприятий, за счет произвольного позиционирования видеокамеры в агрегате вооружения и исключения операций по выставке летательного аппарата в плоскости горизонта, ручной привязки пристрелочной мишени к связанной с летательным аппаратом системе координат, ручному определению ошибок холодной пристрелки и сравнения полученных значений с заданными, использование элементов технического зрения позволит минимизировать «человеческий фактор» при определении результирующих ошибок углового положения агрегата вооружения.