УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ОПОВЕЩЕНИЯ ПИЛОТА ВОЗДУШНОГО СУДНА ОБ ОПАСНОЙ СКОРОСТИ СНИЖЕНИЯ

Полезная модель относится к технике бортовых систем раннего предупреждения приближения к земле и может быть использована для формирования сигнала оповещения пилота об опасной скорости снижения на конечном участке захода на посадку.
Расследование летных происшествий, обусловленных грубой посадкой показало, что большая их часть обусловлена нарушением ограничений по вертикальной скорости снижения (далее по тексту скорость снижения) на конечном участке захода на посадку. Поэтому сигнал оповещения пилота об опасной скорости снижения (сигнал ОСС) входит в состав сигналов сигнализации, формируемых в системах раннего предупреждения приближения к земле (СРППЗ).
В известных системах СРППЗ задается статическая область сигнализации, определяющая допустимую скорость снижения в зависимости от высоты полета (устройство фирмы Honeywell, Enhanced Ground Proximity Warning System (EGPWS) Mark VII, http://www.honeywell.com/sites/aero/Egpws-Home.htm).
стд
стд
стд
стд
стд
стд
стд
стд
Если совокупность значений текущей скорости снижения и истинной высоты от радиовысотомера оказываются в пределах предустановленной области сигнализации, выдается сигнал оповещения пилота об ОСС. Граничные значения по скорости снижения для высот полета, соответствующих конечному участку захода на посадку, выбираются исходя из условия движения по линии глиссады, причем для высоты пролета над торцом взлетно-посадочной полосы (высота 15 м) модуль значения максимально допустимой скорости снижения (У) вычисляется как V=К·W+ΔV, где К - стандартный градиент глиссады (5%), W - максимальная приборная скорость при движении по глиссаде (290-295 км/ч), ΔV - погрешность измерения вертикальной скорости (≈1 м/с), и составляет примерно 5 м/с. На фиг.2 граничная линия статической области сигнализации обозначена пунктирной линией.
max
Однако, максимальная приборная скорость захода на посадку и пофешность измерения вертикальной скорости отличаются для различных типов самолетов (W=310 км/ч для Ан-124-100, Wmax=210 км/ч для Як-40). Эти
отличия приводят к тому, что для самолетов с малыми посадочными скоростями сигнализация выдается с запаздыванием и при предпосылке к грубой посадке пилот не будет своевременно оповещен, при этом при посадке больших самолетов с полной загрузкой (большие посадочные скорости) СРППЗ может выдавать ложные сигналы. Однако, даже в пределах одного типа система может работать не оптимально при посадке на различных аэродромах, так как градиент глиссады на некоторых аэродромах отличается от стандартного (для самолетов категории А и В до 6,5%, для категорий С и D до 6,1%). И таким образом, при посадке в горных аэродромах (как правило, на них градиент больше стандартного) СРППЗ может выдать ложную сигнализацию, особенно если на самолете используется датчик вертикальной скорости с большой погрешностью.
Наиболее близким к настоящей полезной модели по технической сущности и решаемой задаче является устройство для формирования сигнала оповещения пилота воздушного судна об ОСС, содержащее блок сравнения, к раздельным входам которого подключены датчик вертикальной скорости, радиовысотомер и блок формирования статической области сигнализации, а его выход является выходом устройства (устройство СРПБЗ ВНИИРА-Навигатор, http://www.naviaat.ru/airborne equipment/).
Недостатком устройства является использование для формирования сигнала оповещения пилота воздушного судна об ОСС статической области сигнализации, что приводит к снижению своевременности выдачи сигнала ОСС и повышению вероятности ложных срабатываний СРППЗ для самолетов и аэродромов с характеристиками, отличающимися от стандартных.
Задачей полезной модели является обеспечение повышения безопасности ВС на заключительном этапе конечного участка захода на посадку.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении своевременности выдачи сигнала ОСС и снижении вероятности ложных срабатываний СРППЗ в реальных условиях.
Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что в устройство для формирования сигнала оповещения пилота воздушного судна (ВС) об опасной скорости снижения, содержащее блок сравнения, к раздельным входам которого подключены датчик вертикальной скорости, радиовысотомер и блок формирования статической области сигнализации, а его выход является выходом устройства, введены последовательно соединенные датчик навигационных координат ВС, блок памяти
градиентов глиссады и блок формирования динамической области сигнализации, к второму входу которого подключен блок памяти типа ВС, а выход соединен с дополнительным входом блока сравнения.
Повышение своевременности выдачи сигнала ОСС, т.е. увеличение времени на принятие решения пилотом, и снижение вероятности ложных срабатываний СРППЗ достигается за счет учета при формировании динамической области сигнализации характерных особенностей конкретных ВС и аэродрома посадки. Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - структурная электрическая схема заявляемого устройства;
на фиг.2 - рисунок, поясняющий принцип формирования области сигнализации.
Устройство для формирования сигнала оповещения пилота воздушного судна (ВС) содержит датчик 1 вертикальной скорости, радиовысотомер 2, блок 3 формирования статической области сигнализации и блок 8 формирования динамической области сигнализации, выходы которых подключены к раздельным входам блока 4 сравнения. Последовательно соединенные датчик 5 навигационных координат ВС и блок 6 памяти градиентов глиссады подключены к первому входу блок 8 формирования динамической области сигнализации, к второму входу которого подключен блок 7 памяти типа ВС.
Датчик 1, радиовысотомер 2 и блок 3 не имеют конструктивных особенностей по сравнению с прототипом.
Блок 4 сравнения отличается от соответствующего блока прототипа наличием четвертого дополнительного сигнального входа, по которому принимаются параметры сформированной динамической области сигнализации. При этом сигнал ОСС вырабатывается относительно сформированной динамической области. Если параметры сформированной динамической области сигнализации сопровождаются признаком отказа (неисправность датчика 5 навигационных координат и/или отсутствие (отказ) базы данных блоков 6 и/или 7), блоком 4 используются значения статической области сигнализации, сформированные блоком 3, и устройство работает аналогично прототипу.
Датчик 5 навигационных координат ВС обеспечивает выдачу текущих координат воздушного судна и общеизвестен.
впп
В блок памяти 6 заносятся значения градиентов глиссады (К) для всех аэродромов, на которые может осуществляется посадка ВС. База данных блока памяти 6 организована таким образом, чтобы можно было извлечь значение
градиента глиссады для каждого из порогов всех взлетно-посадочных полос (ВПП) аэродрома, так как, в общем случае, градиенты могут отличаться. Поэтому при работе с базой вначале извлекается запись, соответствующая ближайшему аэродрому, затем внутри нее находится ближайшая полоса и далее ближайший порог.
В блок памяти 7 типа ВС заносится значение максимально допустимой приборной скорости движения ВС на глиссаде (Wmax) и погрешность используемого на нем датчика вертикальной скорости (ΔVy).
ym
ym
впп
max
Блок 8 обеспечивает формирование динамической области сигнализации, причем положение левой нижней граничной точки (V) области (см. фиг.2) вычисляется в соответствии с формулой: V=K·W+ΔVy.
Устройство работает следующим образом.
т
т
ym
ym1
ym2
Датчик 1 вертикальной скорости и радиовысотомер 2 измеряют текущую вертикальную скорость (V) и истинную высоту (Н) ВС, соответственно. Датчик 5 определяет широту и долготу ВС, на основе которых из блока 6 извлекается градиент глиссады для порога ВПП, на которую осуществляется посадка. Из блока 7 памяти типа ВС берется значение максимальной приборной скорости движения данного ВС на глиссаде и погрешность измерения вертикальной скорости используемого датчика 1. В блоке 8 вычисляется максимальная допустимая скорость снижения (V) и формируется динамической области сигнализации в осях "скорость снижения - истинная высота". На фиг.2 эта область расположена справа от сплошных линий, линия 1 соответствует малоскоростным самолетам с граничной точкой V, линия 2 соответствует самолетам с большими скоростями захода на посадку с граничной точкой V.
т
т
В блоке 4 сравнения вырабатывается сигнал оповещения ОСС, если совокупность текущей вертикальной скорости V и истинной высоты Н находится внутри сформированной динамической области сигнализации. Рассмотрим, например, точки "А" и "В" положения самолета на фиг.2 в осях области сигнализации. Устройство-прототип для точки "А" при его использовании на самолете, имеющем маленькие скорости захода на посадку, например, Як-42, Ан-74, не выдало бы сигнализацию (точка расположена вне области сигнализации), в то время как текущая скорость снижения является опасной на рассматриваемой высоте для этих типов самолетов. В заявляемом устройстве область сигнализации ограничена линией "1" (см. фиг.2) и при скорости VT=Va сигнализация об ОСС выдается. В точке "В" устройство-прототип выдаст
сигнализацию (точка находится внутри области), в то время как, например, для самолета Ан-124-100, садящегося с загрузкой или Ил-62, снижающегося по нестандартной глиссаде, эта сигнализация ложная и будет отвлекать внимание экипажа на ответственном участке полета. В заявляемом устройстве область сигнализации ограничена линией "2" (см. фиг.2) и сигнализация для VT=Vb не будет выдаваться.
Технический результат полезной модели, заключающийся в повышении своевременности выдачи сигнала ОСС и снижении вероятности ложных срабатываний СРППЗ в реальных условиях, подтвержден результатами летных испытаний в составе системы раннего предупреждения приближения к земле ТТА-12 и TTA-12S, установленных на самолетах Ан-124-100, Ил-62, Ту-154М, Як-42, Ан-74, Ил-76.
Анализ 62 заходов на посадку самолета Ан-124-100 при использовании статической области сигнализации (как в прототипе), показал, что ложная сигнализация (скорость снижения не являлась опасной для конкретных условий посадки) была в 14 посадках, что составляет 22,5%. Такой большой процент ложных срабатываний обусловлен большими посадочными скоростями самолета. Для самолета Ту-154М ложные сигнализации, в среднем, появляются в 2-3% заходов на посадку и в основном обусловлены посадкой на аэродромах с нестандартной глиссадой. Использование динамической области сигнализации в заявляемой полезной модели позволило полностью исключить проблему ложных сигнализаций по указанным причинам. При этом на самолетах, имеющие малые посадочные скорости, например, Як-42, Ан-74 использование заявляемой полезной модели позволяет повышать своевременность предупреждения об ОСС. Для опасных скоростей снижения 6 и 7 м/с сигнализация выдается соответственно на 10 и 8 секунд раньше, чем в прототипе.