СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ ПОПАДАНИЯ ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ В ВОЗДУХОЗАБОРНИК ВОЗДУШНОГО СУДНА С ТУРБОРЕАКТИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
METHOD FOR DETERMINING THE CONDITIONS OF ENTRY OF FOREIGN OBJECTS IN THE AIR INTAKE OF AN AIRCRAFT WITH A TURBOJET ENGINE

Изобретение относится к области самолетостроения и может быть использовано при разработке конструктивных мер по предупреждению попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна на этапах взлета и посадки.
1
2
1
1
2
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ определения условий подхода снаряда к мишени и устройство для его осуществления (пат. № 2518853, Рос. Федерация: МПК G01P 3/66 / Ефанов В.В., Мужичек С.М., Мелехов А.Е., Мелехов С.Е., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный авиационный инженерный университет» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации. Заявл. 13.09.11; опубл. 10.06.14, Бюл. №16), заключающийся в измерении скорости снаряда, в изготовлении датчиков в виде линеек фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, фиксации сработавших элементов фотоприемников первого и второго датчиков в момент пролета снаряда, определении координат движения метаемого тела, выдаче информации о скорости метаемого тела и координат его пролета относительно первого и второго датчиков, причем размещают первый и второй датчик на расстоянии - m, первый датчик и мишень на расстоянии - m, фиксируют динамику изменения координат снаряда и на этой основе определяют координаты попадания снаряда в мишень в виде выражений: , , где x, y, x, y - координаты пролета снаряда относительно первого и второго датчиков,  - коэффициент, определяют углы подхода снаряда к мишени в виде выражений: , , где X, Y - координаты вектора движения снаряда.
Основным недостатком прототипа является низкая точность определения скорости снаряда или другого постороннего предмета, поскольку при оценке скорости постороннего предмета путем измерения временного интервала его движения относительно двух разнесенных в пространстве датчиков отсутствует учет направления его движения, то есть проводится определение только продольной составляющей вектора скорости.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна за счет учета направления его движения.
1
2
1
2
z
1
1
2
2
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения условий подхода снаряда к мишени и устройстве для его осуществления, заключающемся в изготовлении двух датчиков в виде линеек фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем размещают первый и второй датчики на расстоянии m, а первый датчик относительно мишени или плоскости выходной апертуры воздухозаборника на расстоянии m, фиксации сработавших элементов фотоприемников первого и второго датчиков в моменты t и t пролета постороннего предмета, определении координат движения постороннего предмета, измерении продольной составляющей скорости постороннего предмета V, выдаче информации о координатах его пролета относительно первого и второго датчиков, фиксации динамики изменения координат постороннего предмета и на этой основе определении координат попадания постороннего предмета в плоскость выходной апертуры воздухозаборника в виде выражений: , , где x, y, x, y - координаты пролета постороннего предмета относительно первого и второго датчиков,  - коэффициент условия размещения второго датчика и плоскости выходной апертуры воздухозаборника, определении углов подхода постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника с помощью выражений: , , где X, Y - координаты вектора движения постороннего предмета, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно определяют скорость постороннего предмета с учетом направления его движения согласно выражению: , выдают уточненную информацию о скорости постороннего предмета на дополнительный индикатор.
За счет этого происходит повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна.
Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно, после определения косинуса угла α подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, уточняют скорость постороннего предмета, поскольку вектор скорости движения постороннего предмета является произвольным в направлении плоскости выходной апертуры воздухозаборника и в большинстве случаев отличается от строго горизонтального. Учет произвольного направления движения постороннего предмета возможен при определении его скорости согласно выражению: . Этим достигается указанный в изобретении результат.
Структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем, может быть представлена, например, по аналогии с прототипом на фиг. 1, где цифрами обозначены: 1, 2 - первый и второй датчик, 3, 4 - первый и второй измерительный прибор, 5, 6, 7, 8 - первый, второй, третий и четвертый элемент ИЛИ, 9, 10 - первый и второй блок логики, 11 - вычислитель условий подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, 12 - индикатор углов подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, 13 - индикатор координат попадания постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника, 14 -излучающие диоды, 15 - фотоприемники, 16 - источник питания, 20 - индикатор уточненной скорости постороннего предмета.
Назначение обозначенных цифрами 1-16 элементов структурной схемы ясно из их названия и соответствует описанию прототипа. Работа первого 9 и второго 10 блоков логики, состоящих из матриц 17 элементов И, матриц 18 триггеров и блоков 19 индикации, осуществляется аналогично прототипу.
Работа заявляемого способа определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем осуществляется следующим образом. При попадании постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна срабатывает первый датчик 1 вследствие прерывания оптической связи комбинации излучающих диодов 14 и фотоприемников 15. Достижение однозначности такой взаимосвязи излучающих диодов и принимающих фотоэлементов может быть достигнуто за счет использования линз специальной формы. Сигналы с выходов фотоприемников 15 датчика 1 через первые 5 и вторые 6 элементы ИЛИ поступают одновременно на запуск первого 3 и второго 4 измерительного прибора и на первые и вторые входы первого 9 блока логики. В момент пролета постороннего предмета через второй датчик 2 происходит срабатывание следующей комбинации чувствительных элементов линейки фотоприемников 15. Сигналы с выходов фотоприемников 15 второго 2 датчика через третий 7 и четвертый 8 элемент ИЛИ поступают одновременно на остановку первого 3 и второго 4 измерительного прибора и на первые и вторые входы второго 10 блока логики.
z
2
1
Таким образом, обеспечивается определение продольной составляющей скорости V постороннего предмета путем измерения временного интервала t-t его движения относительно двух разнесенных в пространстве датчиков.
Код сигнала, поступающий на первые и вторые входы блока 9 логики, соответствует координатам пролета постороннего предмета относительно первого 1 датчика и обеспечивает срабатывание определенной комбинации матрицы 17 элементов И, сигналы с выхода которых обеспечивают срабатывание комбинации матрицы 18 триггеров, сигналы с выхода которых обеспечивают индикацию координат пролета постороннего предмета относительно первого датчика 1 блоком индикации 19.
Аналогично определяются координаты постороннего предмета относительно второго датчика 2.
Вычислитель 11 условий подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника может быть изготовлен, например, на основе микроконтроллера и обеспечивает определение углов подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, координат его попаданий на эту плоскость и скорости постороннего предмета с учетом углов подлета.
1
2
Для определения координат попадания постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника предварительно устанавливают второй датчик 2 относительно первого 1 на расстояние m, а первый датчик относительно плоскости выходной апертуры воздухозаборника на расстояние m.
Сигналы, соответствующие координатам пролета постороннего предмета относительно первого 1 и второго 2 датчиков, поступают с выходов первого 9 и второго 10 блоков логики на первые и вторые входы вычислителя 11 условий подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника.
Вычислитель 11 определяет координаты попаданий постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника в соответствии с приведенными выражениями:
и
1
1
2
2
где x, y, x, y - координаты пролета постороннего предмета относительно первого и второго датчиков соответственно,  - коэффициент, определяющий условия размещения второго датчика 2 и плоскости выходной апертуры воздухозаборника относительно первого датчика 1.
Вычислитель 11 определяет углы подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника с помощью выражений:
где X, Y - координаты вектора движения постороннего предмета. При этом координаты X, Y вектора движения постороннего предмета при условии Z=0 определяются в соответствии с выражением:
При этом длина вектора движения постороннего предмета при условии Z=0 определяется в соответствии с выражением:
2
1
Согласно предлагаемому изобретению, третья группа входов вычислителя 11 дополнительно соединена с выходами первого 3 и второго 4 измерительных приборов, благодаря чему на основе измеренных временных интервалов t-t вычислитель 11 определяет скорость постороннего предмета с учетом направления его движения в соответствии с выражением:
С выходов вычислителя 11 сигналы поступают на соответствующие входы индикатора 12 углов подлета постороннего предмета к плоскости выходной апертуры воздухозаборника, индикатора 13 координат попадания постороннего предмета на плоскость выходной апертуры воздухозаборника и дополнительно индикатора 20 уточненной скорости движения постороннего предмета.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности определения скорости попадания постороннего предмета в воздухозаборник воздушного судна.
Предлагаемый способ определения попадания посторонних предметов в воздухозаборник воздушного судна с турбореактивным двигателем практически применим, так как для его реализации могут быть использованы типовые элементы, широко распространенные в области электротехники и электроники.