многофункциональный самолет
Классы МПК: | B64C15/12 с помощью поворотно установленных реактивных двигателей G01C23/00 Комбинированные приборы, определяющие более чем одну навигационную величину, например для авиации; комбинированные устройства для измерения двух и более параметров движения, например расстояния, скорости, ускорения F41G3/22 для оружия на транспортных средствах, например на самолетах |
Автор(ы): | Симонов М.П., Погосян М.А., Барковский А.Ф., Джанджгава Г.И., Бекетов В.И., Бражник В.М., Герасимов Г.И., Калибабчук О.Г., Кольнер А.И., Максаков К.П., Москалев П.Б., Негриков В.В., Орехов М.И., Панков О.Д., Писков В.В., Поляков В.Б., Репрев Ю.А., Сухоруков С.Я., Семаш А.А. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "ОКБ Сухого" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-12-27 публикация патента:
10.01.2002 |
Изобретение относится к технике управления самолетами-истребителями и самолетами тактической авиации в ближнем воздушном бою. Многофункциональный самолет содержит комплект средств поражения и противодействия, систему параметров движения самолета, систему воздушных параметров, систему обзорно-прицельных параметров, индикационно-управляющую систему и бортовую вычислительную систему с вычислительно-логическими модулями объединенной базы данных, отображения синтезированной информации, навигации и комплексной обработки информации, стабилизации и управления самолетом и двигательной установкой, применения средств поражения и ввода-вывода-управления информационным обменом, формирования воздушных параметров при выполнении сверхманевров и управления самолетом и двигательной установкой при выполнении сверхманевров. Системы связаны каналом информационного обмена систем, а модули в бортовой вычислительной системе - каналом внутреннего информационного обмена. Самолет обладает расширенными функциональными возможностями, поскольку в нем обеспечивается восстановление воздушных параметров при их недостоверности, а также формирование управляющих сигналов для сверхманевров и применения средств поражения и противодействия при выполнении сверхманевров. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Многофункциональный высокоманевренный самолет, содержащий комплект средств поражения и противодействия, а также взаимосоединенные входами-выходами с его входом-выходом и между собой по каналу информационного обмена систем систему параметров движения самолета, систему воздушных параметров, систему обзорно-прицельных параметров, индикационно-управляющую систему и бортовую вычислительную систему, включающую в себя взаимосоединенные по каналу внутреннего информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных, отображения синтезированной информации, навигации и комплексной обработки информации, стабилизации и управления самолетом и двигательной установкой, применения средств поражения и ввода-вывода-управления информационным обменом, второй вход-выход последнего из которых подключен к входу-выходу бортовой вычислительной системы, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен вычислительно-логическими модулями формирования воздушных параметров при выполнении сверхманевров и управления самолетом и двигательной установкой при выполнении сверхманевров, введенными в состав бортовой вычислительной системы и взаимосоединенными между собой и вышеупомянутыми вычислительно-логическими модулями бортовой вычислительной системы по ее каналу внутреннего информационного обмена.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области применения самолетов-истребителей и многофункциональных самолетов тактической авиации в ближнем воздушном бою. Из известных аналогов ([1] , Фомин А. В. "СУ-27. История истребителя", М. , РА Интервестник, 1999 г. , стр. 71-245; [2] , Гришутин В. Г. "Лекции по авиационным системам стрельбы", Киев, КВВАИУ, 1982 г. , стр. 354-357; [3] , Сборник "Новости зарубежной науки и техники", ГосНИИАС, N 11, 1992 г. , стр. 15-20). Наиболее близким является, приведенный в [1] боевой комплекс, содержащий высокоманевренный самолет, комплект средств поражения и противодействия, систему параметров движения самолета, систему воздушных параметров, систему обзорно-прицельных параметров, индикационно-управляющую систему, бортовую вычислительную систему. При выполнении в воздушном бою эффективных маневров (сверхманевры) типа "Хук", "Кобра", "Колокол" ([1] , стр. 81-84) с большими углами атаки 80o-110o и малыми составляющими истинной воздушной скорости, система воздушных параметров фактически становится неработоспособной, так как выдает ложные воздушные параметры. В данной ситуации экипаж выполняет упомянутые сверхманевры интуитивно, а применения средств поражения типа ракет воздух-воздух практически невозможно, что является недостатком ближайшего аналога. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей комплекса посредством восстановления воздушных параметров в диапазоне недостоверной работы (и при отказах) системы воздушных параметров, формирования управляющих сигналов для выполнения сверхманевров, применения средств поражения и противодействия при выполнении сверхманевров. Достигается указанный технический результат тем, что боевой комплекс воздушного боя, содержащий высокоманевренный самолет и механически к нему подсоединенный комплект средств поражения и противодействия; установленные на высокоманевренном самолете взаимосоединенные входами-выходами по каналу информационного обмена систем между собой и с входами-выходами высокоманевренного самолета и комплекта средств поражения и противодействия, систему параметров движения самолета, систему воздушных параметров, систему обзорно-прицельных параметров, индикационно-управляющую систему, бортовую вычислительную систему, включающую взаимосоединенные по каналу внутреннего информационного обмена вычислительно-логические модули объединенной базы данных, отображения синтезированной информации, навигации и комплексной обработки информации, стабилизации и управления самолетом и двигательной установкой, применения средств поражения и противодействия, ввода-вывода-управления информационным обменом, второй вход-выход которого подключен к входу-выходу бортовой вычислительной системы, дополнительно снабжен вычислительно-логическими модулями формирования воздушных параметров при выполнении сверхманевров и управления самолетом и двигательной установкой при выполнении сверхманевров, введенными в состав бортовой вычислительной системы, взаимосоединенными между собой и вышеупомянутыми вычислительно-логическими модулями бортовой вычислительной системы по ее каналу внутреннего информационного обмена. На фиг. 1 представлена блок-схема комплекса, содержащего:1 - системы параметров движения самолета СПДС,
2 - система воздушных параметров СВП,
3 - система обзорно-прицельных параметров СОПП,
4 - индукационно-управляющая система ИУС,
5 - бортовая вычислительная система БВС,
6 - высокоманевренный самолета ВМС,
7 - комплект средств поражения и противодействия КСП,
8 - канал информационного обмена систем КИОС. Двойной линией обозначено механическое соединение (крепление) КСП 7 к ВМС 6. На фиг. 2 представлена блок-схема БВС 5, содержащая вычислительно-логические модули (ВЛМ):
9 - ввод-вывод - управление информационным обменом ВВУО,
10 - навигация и комплексная обработка информации НКОИ,
11 - стабилизация и управление самолетом и двигательной установкой СУСД,
12 - применение средств поражения и противодействия ПСПП,
13 - отображение синтезированной информации ОСИ,
14 - объединенная база данных ОБД,
15 - формирование воздушных параметров при выполнении сверхманевров ФВПС,
16 - управление самолетом и двигательной установкой при выполнении сверхманевров УСДС,
17 - канал внутреннего информационного обмена КВИО. ВВУО 9 является стандартным устройством ([4] , Преснухин Л. Н. , Нестеров П. В. "Цифровые вычислительные машины", М. , Высшая школа, 1981 г. , стр. 394-406), обеспечивающим ввод-вывод в (из) ВЛМ БВС6, управление внутренним информационным обменом по КВИО 17 и информационным обменом между системами комплекса, ВМС 6 и КСП 7 по КИОС 8. НКОИ 10, СУСД 11, ПСПП 12, ОСИ 13, ОБД 14 и дополнительно введенные ВЛМ ФВПС 15 и УСДС 16 выполнены по стандартной схеме на стандартных вычислительных блоках ([4] , стр. 30, 31) - взаимосоединенных в запоминающем устройстве и процессоре с выходом на КВИО 17. СПДС 1 содержит ([5] , Помыкаев И. И. и др. "Навигационные приборы и системы", М. , Машиностроение, 1983 г. , стр. 380) физически разнородные датчики параметров движения самолета (например, инерциально-спутниковую систему, радиовысотомер, цифровую карту высот рельефа местности), формирует и выдает по КИОС 8 во взаимодействующие системы и через вход-выход БВС 6, через ВВУО 9 по КВИО 17 в ВЛМ БВС 6 сигналы параметров движения самолета:
- составляющие местоположения самолета
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/955.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/955.gif)
- составляющие путевой скорости движения в земной системе координат - vi,
- углы эволюций самолета (курс, крен, тангаж) -
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/947.gif)
- составляющие угловой скорости -
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-2t.gif)
- составляющие линейных ускорений (перегрузок) - ni. СВП 2 формирует и выдает ([5] стр. 44-51) по КИОС 8 во взаимодействующие системы воздушные параметры:
- углы атаки и скольжения
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/945.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177001/946.gif)
- модуль истинной воздушной скорости vи,
- составляющие истинной воздушной скорости vиi,
- температуру наружного воздуха Т,
- приборную скорость v0,
- число Маха M,
- скоростной напор q,
- абсолютную барометрическую высоту Ha,
- сигнал u
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177005/8805.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/945.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-3t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
- ВВУО 9, осуществляющий порядок взаимного информационного обмена между ВЛМ БВС 5 по КВИО 17, прием-передачу данных по первому входу-выходу от взаимодействующих ВЛМ по КВИО 17, прием-передачу сигналов от взаимодействующих систем по второму входу-выходу, подключенному ко входу-выходу БВС 5, осуществляет порядок информационного обмена между системами по КИОС 8;
- ОБД 14, являющийся устройством запоминания введенных перед полетом (например, через ИУС 4) параметров маршрута полета, заданных параметров выполняемых маневров (в том числе и сверхманевров), параметров типовых целей и средств противодействия противника и другие заданные параметры. С выхода-входа ОБД 14 сигналы вышеупомянутых параметров через КВИО 17 поступают во взаимодействующие ВЛМ;
- ОСИ 13, в котором векторно-растровым способом формируются кадры изображений по текущим режимам полета, в частности в ближнем воздушном бою формируется кадр изображения с отображением взаимного положения атакуемого и атакующего самолетов с наложением всех параметров, необходимых для принятия экипажем решений, и текстовых подсказок. С входа-выхода ОСИ 13 сигналы кадров изображений через КВИО 17, первый вход-выход ВВУО 9, второй вход-выход ВВУО 9, вход-выход БВС 5, КИОС 8 поступают на вход-выход ИУС 4 для отображения на многофункциональных индикаторах и индикаторе на лобовом стекле;
- НКОИ 10, в котором по поступившим от СПДС 1 и СВП 2 параметрам при u<0 осуществляется взаимная коррекция данных физически разнородных датчиков, например коррекция координат местоположения
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/955.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-4t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177026/916.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177042/964.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-5t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-6t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-7t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-8t.gif)
(здесь
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-9t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-10t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-11t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-12t.gif)
стремится к действительному значению П. При выполнении сверхманевра и выхода на большие углы атаки
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/945.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177005/8805.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-13t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-14t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-15t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-16t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-17t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-18t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-19t.gif)
- СУСД 11, в котором для всех режимов полета (кроме режима выполнения сверхманевров) формируются сигналы стабилизации и управления самолетом и сектором газа и направлением вектора тяги двигательной установки ([7] , Михалев И. А. и др. "Системы автоматического управления самолетом", М. , Машиностроение, 1971 г. , стр. 187-391; [2] , стр. 235, 236) как функции параметров состояния самолета, воздушных параметров и при выполнении боевых маневров как функции относительного движения цели относительно самолета, сигналы
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177001/948.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177001/948.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177001/948.gif)
- дополнительно введенный ВЛМ ФВПС 16 по поступившим сигналам при выполнении сверхманевров формирующий модуль истинной воздушной скорости
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-20t.gif)
угол атаки
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-21t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-22t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-23t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177042/964.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-24t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-25t.gif)
приборную скорость
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-26t.gif)
и скоростной напор
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-27t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177005/8226.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-28t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-29t.gif)
- дополнительно введенный ВЛМ УСДС 16 по команде, заданной экипажем с ИУС 4 на выполнение конкретного сверхманевра в воздушном бою, на основе параметров состояния самолета, параметров движения цели относительно самолета, измеренных воздушных параметров (при u < 0) и сформированных в ФВПС 15 воздушных параметров (при u
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177005/8805.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/977.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/945.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-30t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-31t.gif)
(здесь
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/945.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/977.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-32t.gif)
(здесь
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177119/920.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-33t.gif)
(здесь F1, F2 - заданные функции времени), которые с входа-выхода УСДС 16 через КВИО 17, ВВУО 9, с входа-выхода БВС 5 через КИОС 8, ИУС 4 поступают на вход-выход ВМС 6 для управления двигательной установкой, обеспечивающей составляющие вектора тяги Р1= x1(t), P2= x2(t). Тогда движения в замкнутой системе при
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-34t.gif)
будет
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-35t.gif)
соответственно
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177119/920.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177042/964.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177042/964.gif)
(здесь p - оператор дифференцирования,
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177042/964.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-36t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-37t.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177119/920.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177119/920.gif)
vи= vи3(t),
где по заданным функциям времени
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177119/920.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/947.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/947.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/947.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/947.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177042/8594.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177004/947.gif)
- в ВЛМ ПСПП 12 при выполнении воздушного боя на сверхманеврах в соответствии с тактикой воздушного боя, если ВМС 6 является атакуемым, то в начале выполнения сверхманевра по команде экипажа, поступающей в КСП 7, осуществляется пуск средств противодействия (дипольные отражатели радиолокационного излучения, ложные тепловые цели), при этом команда заданного времени пуска формируется на основе параметров относительного движения атакующего и атакуемого самолетов в ПСПП 12 и поступает в ИУС 4 для принятия решения экипажем. Пуск средств противодействия может осуществляться в процессе завершения сверхманевра, когда ВМС 6 становится атакующим и соответственно вышеупомянутые средства обеспечивают увод прицельных средств и средств поражения противника на ложные цели. При применении в качестве средства противодействия самонаводящихся ракет воздух-воздух типа ([1] , стр. 244, 245) в ПСПП 12 проводится расчет гарантированной дальности пуска
Dг= D1+D2+D3+Dп-Dс,
где D1 - дальность, пройденная ракетой на неуправляемом участке ее полета после схода с ВМС 6, D2 - дальность, пройденная ракетой на активном участке ее работающего двигателя, D3 - дальность, пройденная ракетой на пассивном участке ее полета с отработавшим двигателем и эффективными аэродинамическими характеристиками, Dп - дальность, пройденная противником за время полета ракеты p; Dc(tp)= Dc - дальность, пройденная самолетом за время полета, за время tp. Модели движения во времени скорости полета ракеты на первом, втором и третьем участках (j= 1; 2; 3) ее движения, ВМС (j= 4) и атакуемого самолета противника (j= 5) vji(t) хранятся в ОБД 14 и через КВИО 17 поступают в ПСПП 12, где формируются гарантированная дальность за время полета ракеты tp
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-38t.gif)
при этом начальными условиями каждого участка движения ракеты являются конечные условия движения предыдущего участка, а начальными условиями первого участка являются составляющие воздушной скорости ВМС 6 в момент схода ракеты, определяемые
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/2177897-39t.gif)
Dм= DБ+D(tB),
где DБ, tB поступают из ОБД 14, D(tB) считается по вышеприведенной зависимости Dг за время tB. Головка самонаведения ракеты (ГСНР) имеет угловой раствор по азимуту Ap1 и углу места
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177897/8810.gif)
![многофункциональный самолет, патент № 2177897](/images/patents/294/2177113/966.gif)
Класс B64C15/12 с помощью поворотно установленных реактивных двигателей
Класс G01C23/00 Комбинированные приборы, определяющие более чем одну навигационную величину, например для авиации; комбинированные устройства для измерения двух и более параметров движения, например расстояния, скорости, ускорения
Класс F41G3/22 для оружия на транспортных средствах, например на самолетах