CC BY
17УДК 62-527.7; 629.7.064
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПАРКОВКИ ВОЗДУШНОГО СУДНА
Мельников Василий Дмитриевич, учащийся; Обособленное структурное подразделение Национального педагогического университета им. Драгоманова «Детская инженерная академия», Киев, Украина Мельников Дмитрий Евгеньевич, ассистент; Национальный авиационный университет, Киев, Украина
Аннотация: В статье рассматриваются существующие и использующиеся системы парковки (докования) воздушных судов. Кратко рассматриваются их достоинства и недостатки. Авторами предложена не используемая на практике в настоящее время система парковки воздушного судна, основанная на применении устройства, оснащенного датчиками линии В статье описывается принцип его функционирования. Предлагаемое устройство позволит автоматизировать процесс докования воздушных судов, повысив тем самым его надежность и облегчить труд членов экипажа. В статье также показаны>1 пути совершенствования изделия, а также указывается направление исследований, что позволит перейти к серийному выпуску. Сфера применения предлагаемого устройства — аэропоры, оснащенные бетонными взлетно-посадочными полосами Идея применения данного устройства и принцип его действия получили позитивную оценку в рамках ХУ Международной научно-технической конференции «АВИА-2021», которая состоялась 20-22 апреля 2021 года в Национальном авиационном университете (Киев, Украина).
Ключевые слова: самолёт; парковка; система; автоматическая.
AUTOMATED AIRCRAFT PARKING SYSTEM
Melnikov Vasily Dmitrievich, student; Separate structural subdivision of the National Pedagogical Dragomanov University.
"Children's Engineering Academy", Kiev, Ukraine Melnikov Dmitry Evgenievich, assistant; National Aviation University, Kiev, Ukraine
Abstract: The article examines the existing and used aircraft parking (docking) systems. Their advantages and disadvantages are briefly discussed. The authors have proposed a currently not used in practice aircraft parking system based on the use of a device equipped with line sensors. The article describes the principle of its functioning. The proposed device will allow automating the process of aircraft docking, thereby increasing its reliability and facilitating the work of the crew members. The article also shows the ways to improve the product, and also indicates the direction of research, will allow you to go to serial production. The scope of the proposed device is airports equipped with concrete runways. The idea of using this device and the principle of its operation were positively assessed within the framework of the ХУ International Scientific and Technical Conference "АУ1А-2021", which took place on April 20-22, 2021 at the National Aviation University (Kiev, Ukraine). Keywords:plane;parking; system; automatic.
Для цитирования: Мельников, В. Д. Автоматизированная система парковки воздушного судна / В. Д. Мельников, Д. Е. Мельников. - Текст : электронный // Наука без границ. - 2021. - № 6 (58). - С. 6064. - URL: https://nauka-bez-granic.ru/NQ-6-58-2021/5-58-2021/
For citation: Melnikov V.D., Melnikov D.E. Automated aircraft parking system // Scince without borders, 2021, no. 6 (58), pp. 60-64.
Постановка проблемы
Пилот гражданского воздушного судна (ВС), особенно большого размера, сам не может доставить самолёт к месту стоянки. Хотя пилоту открывается большой обзор из его кабины, он не может точно вести самолёт. Сейчас парковка лайнера без посторонней помощи не только не возможна, но и строго запрещена.
В настоящее время в авиации широко применяется несколько систем автоматического визуального позиционирования воздушных судов (Stand guidance system), называемых также системами докирования воздушного судна. Они представляют собой устройства в автоматическом режиме, выдающие информацию экипажу самолета о его точном положении при заходе на стоянку в аэропорту. Существующие системы Различают визуальную систему сопровождения докования (Visual Docking Guidance System (VDGS)) и проводящую систему визуального сопровождения докования (A-VDGS) [1].
Visual Docking Guidance Systems подразделяются на:
- азимутальную систему сопровождения носовой стойки (Azimuth Guidance for Nose-In Stand, AGNIS), являющуюся одной из наиболее применяемых систем сопровождения, состоящей из двух линий цветных фонарей, установленных рядом — при нахождении на середине ВПП пилот видит два зелёных огня, а при смещении с нее один из огней будет казаться ему красным;
- параллаксная система помощи (Parallax Aircraft Parking Aid, PAPA) используется вместе с системой AGNIS и информирует экипаж о времени остановки. Устройство не содержит движущихся частей или электронного оборудования; оно представляет собой большую серую коробку без одного или нескольких краев и с большим прямоугольным вырезом спереди. Для наблюдателя из-за явления параллакса создается впечатление, что внутри коробки в направлении задней части при изменения угла обзора передвигается белый указатель или светоотражатель, хотя на самом деле он фиксирован. Рядом с вырезом есть специальные отметки, по которой определяют точку остановки самолета;
- Светофорная система с зелёным и красным сигналами, устанавливаемая рядом с огнями AGNIS. Сигналы обычно круглые и устанавливаются вертикально, чтобы не путать их с квадратными фонарями AGNIS того же цвета;
- Зеркало. В сочетании с AGNIS одно или два зеркала устанавливаются в кабине самолетов небольшого размера, чтобы экипаж мог видеть наземные отметки относительно передней стойки самолета, чтобы добраться до зоны стыковки. Обычно используются два зеркала, установленные под разными углами для адаптации к разным высотам самолета [2].
A-VDGS подразделяются на:
- Проводящую систему визуального сопровождения докования Honeywell Advanced Visual Docking Guidance), являющуюся бесконтактной. Исполь-
зуется система видеонаблюдения со встроенным видеодатчиком, которая использует чувствительный графический процессор для обнаружения совершившего посадку самолета и сравнения сгенерированных изображений с изображениями самолетов, доступными в базе данных с изображениями самолётов. Контроллер докования обрабатывает изображение и предоставляет параметры отслеживания, отображающиеся на специальном дисплее для пилотов, установленном на терминале, для остановки самолёта на отведенном ему месте стоянке. Все установленные устройства A-VDGS подключены к центральному компьютеру, а через него - ко всем другим наземным системам;
- Разработанная компанией FMT система определения местоположения и информирования самолёта (англ. the Aircraft Positioning and Information System (APIS++), которая отображает азимутальные ориентиры и предоставляет пилоту информацию, начиная с двухсот метров до места стоянки и до момента поворота перпендикулярно к ее осевой линии. Наряду с этим, устройство предоставляет данные о степени приближения к месту стоянки и выдает сигнал остановки. Азимутальный проводник использует в своей работе лазерный луч, используемый для измерения расстояния до остановки. Сантиметровый лазер с частотой импульса 9,6 кГц позволяет осуществить остановку воздушного судна в нужной позиции и работает независимо от атмосферных условий;
- В системе Safedock Safegate используются инфракрасные лазеры для обеспечения точности позиционирования самолета до 10 см. Красная и жёлтая стрелки указывают пилоту
правильное направление движения, обеспечивающее выравнивание самолёта по осевой линии. Имеется также разновидность системы, которая указывает положение самолёта относительно осевой линии. В обоих случаях, когда ВС приближается к стоп-линии, центральная полоса исчезает [2-3].
Предлагаемая система
Как видим, подавляющее большинство систем докования требуют непрерывного взаимодействия с пилотом ВС. Авторами предлагается система, которая позволит полностью автоматизировать этот процесс. Для этого предлагается использовать световые датчики линии, находящие широкое применение в различных современных электронных устройствах. Они просты в эксплуатации, дешевы и надежны.
Использование таких датчиков предполагает нанесение на рулежную полосу специальной разметки, как показано на рис. 1. Разметка наносится цветом, максимально контрастным к цвету ВПП и остающимся таковым при неблагоприятных погодных условиях.
На шасси самолёта устанавливается выдвижное устройство с полоской датчиков линии, имеющее доступ к системе управления шасси. Устройство включается после посадки самолёта в размеченной зоне. Для учёта погрешности в расчёте местоположения самолёта после посадки количество линий выбрано порядка десяти штук, с таким расчетом, чтобы хотя бы одна из линий гарантированно находилась под предлагаемым парковочным датчиком. В дальнейшем эти линии сводятся в одну основную. Датчик «захватывает» одну из этих линий и ведёт самолёт по ней к месту парковки, условно изображенному на рис. 1 в виде прямоугольника.
Рисунок 1 - Схема разметки докования воздушного судна
Принцип работы устройства покажем на примере установки на полоске шести датчиков (рис. 2-6). На рисунке условно показаны установленные на полоске датчики, а также парковочная линия и их взаимное расположение.
Если средние два датчика «видят линию», то самолёт едет вперёд (рис. 2).
Если же ещё один датчик справа или слева видит линию, то самолёт плавно поворачивает направо (или налево соответственно) (рис. 3).
□ □
□ □ □
а
Рисунок 2 - Движение прямо
Рисунок 3 - Плавный поворот
Если центральный левый (правый) датчик перестаёт улавливать линию, то самолёт поворачивает сильнее в соответствующую — левую (правую) — сторону (рис. 4). Таким же образом производится дальнейшая корректировка маршрута на протяжении всего времени следования ВС до парковоч-ной зоны.
□ □ □
При уходе самолета с линии парковке по тем или иным причинам (рис. 5), выполняется стабилизация его траектории с помощью доворота в соответствующую сторону, противоположную направлению его поворота.
В случае, когда все датчики улавливают линию (рис. 6), самолёт останавливается.
□ □ □ □
Рисунок 4 - Крутой поворот
Рисунок 5 - Уход с линии парковки
Рисунок 6 - Остановка самолёта
Скорость поворота ВС зависит от скорости его движения по рулежной полосе и выбирается оптимальной в зависимости от типа ВС.
Чем больше датчиков будет установлено на устройстве, тем точнее оно будет вести самолёт по линии до места парковки. Выбор их конкретного количества требует проведения практических экспериментов.
Таким образом, система парковки самолёта полностью автоматизируется и участие людей в ней не понадобится. Хотя, разумеется, пилот ВС
на любом этапе будет иметь возможность отключить предлагаемый автомат парковки и взять управление в свои руки.
Выводы
Авторы считают, что предложенная система является весьма перспективной с точки зрения ее простоты, надежности, возможности доработки и совершенствования за счет установки более чувствительных и безотказных датчиков, а также усовершенствования программного кода. Система является новой и ещё нигде не реализованной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Stand Entry Guidance Systems. Available at: https://www.skybrary.aero/index.php/ Stand_Entry_Guidance_Systems
2. Visual Aids Handbook. Available at: https://web.archive.org/web/20150630170535/http:// www.caa.co.uk/docs/33/CAP637%20Visual%20Aids%20Handbook.pdf
3. GB Airports Flight Simulator addon, Gate guide. Available at: http://www.gbairports. co.uk/ea2k/gateguide/gateguide.htm
Материал поступил в редакцию 31.05.2021 © Мельников В.Д., Мельников Д.Е., 2021
