CC BY
104
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
в заданную точку с обеспечением необходимых требований по безопасности полетов. Задача осложняется тем, что в указанных выше труднодоступных районах практически отсутствует единое радионавигационное поле, что существенно осложняет вопрос проводки ВС по маршруту, вывода его в заданную навигационную точку и обеспечения посадки в местах, для этого не предназначенных.
Решение задачи создания единого радионавигационного поля для всей РФ в обозримом будущем не ставится, так как размещение соответствующей радионавигационной аппаратуры на земле и создание необходимой инфраструктуры в труднодоступных и отдаленных районах экономически невозможно из-за огромных материальных и других затрат.
Естественным путем решение указанной задачи является использование спутниковых навигационных систем типа ГЛОНАСС и GPS [4; 5].
Однако на данный момент система ГЛОНАСС развернута примерно на 30 % своих возможностей (используется в ИСЗ вместо требуемых ГУ) и в ближайшей временной перспективе ожидать ввода ее в полнообъемную эксплуатацию нереально. Система GPS не предусматривает возможности обеспечения навигации ВС над всей территорией России и может это сделать только при совместном использовании с системой ГЛОНАСС.
Таким образом, возникает важная и актуальная научная проблема обеспечения навигации ВС авиации различного назначения в отдаленных и труднодоступных районах России. Обратим внимание, что эта проблема по существу распадается на 2 взаимосвязанных проблемы: проблема проводки воздушного судна по маршруту в отсутствии единого радионавигационного поля, вывода ВС в заданную точку, где отсутствуют специальные навигационные реперные ориентиры и проблема обеспечения посадки ВС в местах, для этой цели не предназначенных.
Указанную проблему можно попытаться решать с помощью установки дополнительных средств навигации на борту ВС в виде автономных устройств, и на-
пример, радиометрическое оборудование или иного. Однако установка дополнительного оборудования не всегда желательна, а для ряда типов ВС и невозможна.
Поэтому рассматривается вариант решения сформулированной выше проблемы путем использования штатного бортового радиотехнического оборудования в качестве навигационного средства, одновременно решающего задачу навигации ВС по маршруту и обеспечение посадки ВС на необорудованные площадки при сохранении заданного уровня безопасности полетов.
В этой связи возникает важная научно-техническая задача обеспечения навигации ВС при доставке грузов и людей в труднодоступные районы страны в условиях отсутствия единого радионавигационного поля путем использования для этих целей штатного бортового радиотехнического оборудования.
Библиографические ссылки
1. Крыжановский Г. А. Введение в прикладную теорию управления воздушным движением. М. : Машиностроение, 1984. 208 с.
2. Организация управления воздушным движением / В. И. Алешин, Ю. П. Дарымов, Г. А. Крыжановский др. М. : Транспорт, 1988. 264 с.
3. Управление воздушным движением / Т. Г. Ано-дина, С. В. Володин, В. П. Куранов, В. И. Мокшанов. М. : Транспорт, 1988. 229 с.
4. Вычужанин В. Б. Повышение точности отображения воздушной обстановки за счет перехода на спутниковую технологию навигационных определений ВС при УВД с автоматическим зависимым наблюдением // Научный вестник МГТУ ГА. 2007. № 112. С. 121-124.
5. Вычужанин В. Б. Повышение эффективности принятия решений диспетчером УВД по устранению конфликтных ситуаций при использовании СРНС // Научный вестник МГТУ ГА. 2007. № 112. С. 125-128.
© Кривенко С. А., 2014
УДК 621.396.932.1
С. А. Кривенко Научный руководитель - Р. А. Акзигитов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА НА ВОЗДУШНОМ УЧАСТКЕ ТРАЕКТОРИИ
Рассматривают метод решения задачи движения системы «груз-парашют».
На начальной стадии проектирования, когда многих исходных данных еще не имеется, а требуется знать хотя бы приближенные значения условий приводнения, применяют приближенный метод решения задачи движения системы «груз-парашют».
Метод заключается в том, что систему заменяют материальной точкой, масса которой равна массе груза и парашюта, сила аэродинамического сопротивле-
ния равна сумме сопротивлений груза и парашюта. Кроме того, рассматривается движение в вертикальной плоскости при отсутствии ветра.
В этом случае уравнения движения системы принимают вид [1; 2]:
mddV = -X - mg sin 6; dt
Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »
Vd 0 , mV — = -mg cos t dt
dx dt dy dt
= V cos 0;
= V sin 0.
В этих уравнениях т - суммарная масса груза и парашюта; V - скорость движения; X - сила лобового сопротивления; 8 - угол наклона траектории; х, у -координаты траектории.
В выписанных уравнениях следует учитывать переменность плотности воздуха и зависимость коэффициента лобового сопротивления от числа Маха.
Естественно, уравнения решаются численным методом, причем здесь имеется возможность оценить влияние тормозного парашюта.
Алгоритм решения задачи состоит в следующем:
1) ввод исходных данных:
- параметры груза: масса, площадь миделевого сечения, коэффициент лобового сопротивления при нулевом угле атаки и нулевом числе Маха;
- условия постановки: высота сбрасывания, скорость сбрасывания, начальный угол наклона траектории;
- параметры парашютной системы: площадь и коэффициент сопротивления тормозного парашюта, высоту раскрытия тормозного парашюта;
2) решение уравнений движения системы одним из численных методов. На каждом шаге интегрирования определяются характеристики движения (скорость, координаты траектории, угол наклона касательной к траектории к горизонту), а также изменение внешних условий (плотность воздуха), коэффициента сопротивления. Останов программы должен произойти, когда высота достигнет нулевого значения.
Представленный приближенный метод обладает существенной простотой и, в то же время, позволяет получить достаточно точные результаты, на основании которых можно судить о баллистических свойствах исследуемой системы груз-парашют [3].
Формула для вычисления величины коэффициента сопротивления парашюта имеет вид:
си = 0.5^+р2 -1)Л2/¡(Ь)/2(к„).
Здесь с^0 - коэффициент воздухопроницаемости ткани, из которой сделан купол парашюта; к1 - коэффициент, характеризующий гидравлические потери; в - коэффициент, учитывающий увеличение скорости обтекания парашюта воздухом в районе его миделе-вого сечения;
A =
+ (1 - К )2 -
2 (аК )2 cw0 аК (1 - К )
1 + Х
(1 +^)2
Cw0 + (1 - К )2
функция, характеризующая конструктивные особенности парашюта; кп = ¥0!¥„ - коэффициент конструктивной воздухопроницаемости; ¥0 - площадь полюсного отверстия; ¥п - площадь парашюта; X - коэффициент гидравлических потерь;
f (L)=■
L - 0.39
0.135 + 0.87Ь
функция, зависящая от длины строп; Ь - длина стропы, отнесенная к радиусу купола парашюта в раскрое;
/2(кп) = 1 - кп -
функция, зависящая от конструктивной проницаемости парашюта.
Для парашютов типа плоский круг принимают:
к «1; а = 0.64; X = 0.06; в = 1.26. Коэффициент воздухопроницаемости ткани С„0 зависит от многих факторов. Основными из них являются толщина нити и стиль ткани. В таблице представлены значения этого коэффициента для некоторых тканей.
Для предварительной оценки значения коэффициента сопротивления парашюта были выбраны:
- ткань № 3, Cwo = 158.7;
- коэффициент искусственной воздухопроницаемости Кп = 0.2;
- безразмерная длина стропы Ь = 3;
- газодинамические параметры
В этом случае коэффициент аэродинамического сопротивления парашюта Сп = 0,55.
Коэффициенты воздухопроницаемости некоторых парашютных тканей
№ ткани 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cw0 81.35 76,7 158,7 220 334,3 606 1353,6 83,5 43,2 77,08
Библиографические ссылки
1. Егупов Н. Д. Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления. М. : Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.
2. Grimble M. J. Robust industrial control: Optimal design approach for polinomial systems. Prentice Hall. 1994. Р. 433-456.
3. Лэ Хи Фонг. Демпфирование колебаний груза, подвешенного под вертолетом, при управлении его продольным движением с помощью нейронной сети // Авиакосмическое приборостроение. М., 2003. № 10. С. 54-60.
© Кривенко С. А., 2014
