способ точной посадки воздушных судов
Классы МПК: | B64F1/00 Оборудование на аэродромах или палубах авианосцев |
Автор(ы): | Тельминов М.М., Фисенко А.Г., Довгань А.С. |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Монацит" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-05-05 публикация патента:
27.02.2003 |
Изобретение относится к области аэронавигации с применением излучения магнитного поля и используется для точной посадки воздушных судов на взлетно-посадочную полосу (ВПП), для чего вдоль образующих линий ВПП прокладывают в горизонтальной плоскости большой замкнутый электропроводящий контур, соединяют его через источник переменного тока с частотой
1 электрическим проводником, проложенным вдоль осевой линии ВПП. Внутри большого контура прокладывают малый электропроводящий контур и подключают его к источнику тока с частотой
2. Проводники контуров прокладывают на определенном расстоянии от боковых и торцевых линий ВПП, создают напряженность магнитного поля с частотами
1 и
2 с заданной топографией, измеряют векторы магнитных полей бортовыми компонентными магнитометрами, определяют курс, дальность до торца ВПП и высоту воздушного судна с помощью бортового вычислительного устройства. Технический результат заключается в повышении точности автоматической посадки судна. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
Формула изобретения
Способ точной посадки воздушных судов на взлетно-посадочную полосу (ВПП), включающий создание магнитного поля путем прокладывания систем наземных электрических проводников, измерение составляющих вектора магнитного поля измерителями, установленными на борту судна, отличающийся тем, что вдоль образующих линий ВПП прокладывают в горизонтальной плоскости большой замкнутый электропроводящий контур, соединяют его с источником переменного тока с частотой![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области навигационных систем с использованием излучения и изменения магнитной составляющей электромагнитных волн и может быть применено для точной и в автоматическом режиме посадки воздушных судов на взлетно-посадочную полосу (ВПП). Известные способы посадки судов основаны на измерении излучаемых источниками электромагнитных волн и их отраженных составляющих для определения высоты и скорости снижения, для формирования в пространстве линий курса и глиссады планирования судна [1]. В настоящее время используется несколько радиомаячных систем посадки: отечественные СП-50, СП-68, СП-70, СП-75, СП-90 и международная JLS. В состав системы JLS входят три маркерных, курсовой и глиссадный радиомаяки. Недостатками современных способов посадки воздушных судов на ВПП, основанных на приеме и измерении высокочастотных электромагнитных полей, являются: искажение волнового процесса в ближней области, что приводит к резкому увеличению погрешности определения координат судна в верхнем полупространстве по отношению к ВПП; из-за дискретного расположения маркерных радиомаяков появляется некоторая неопределенность в определении дальности до торца ВПП при нахождении воздушного судна в промежутке между радиомаяками. Увеличение погрешности измерения координат судна, его высоты и связи этих параметров со скоростью воздушного судна приводят к необходимости визуальной (слепой) посадки. Использование магнитного поля для точной посадки судов требует специального способа его создания, предусматривающего значение магнитной индукции, направления векторов, частоты, градиента. В работе [2] рассмотрен способ точной посадки с использованием индукции магнитного поля, задаваемого проводником с током, проложенным по центру вдоль ВПП. Этот способ доказывает только принципиальную возможность использования в аэронавигации. Наиболее близким аналогом является система, которая содержит электрические проводники, проложенные от зоны руления до площади погрузки и выгрузки (посадки и высадки). Электрические проводники создают магнитное поле, которое принимается бортовой системой, определяющей направление движения самолета по траектории прокладки электрического проводника [3]. Достоинством такой системы является ее простота по сравнению с существующими навигационными системами. Однако она не может быть использована для обеспечения надежной посадки воздушных судов, так как не обеспечивает координат судна относительно ВПП в верхнем полупространстве, скорости, снижения, высоты полета. Целью изобретения является повышение точности посадки воздушного судна. Эта цель достигается тем, что вдоль образующих линий ВПП прокладывают в горизонтальной плоскости (XZ) большой замкнутый электропроводящий контур, соединяют его через источник переменного тока с частотой![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199005/969.gif)
С помощью поля ИП1 движение воздушного судна стабилизируется таким образом, чтобы проекция его траектории на плоскость XZ лежала на оси O. Для этого используются как горизонтальные (Нх и Нz), так и вертикальная (Ну) компоненты вектора напряженности магнитного поля
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-2t.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-3t.gif)
где
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-4t.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-5t.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-6t.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-7t.gif)
Интегрированием уравнения (1) по длине проводников, указанных на фиг.1 для указанного на этой же фигуре мгновенного направления тока, можно найти значения компонент вектора напряженности магнитного поля в произвольной точке А, расположенной в верхнем полупространстве (для краткости все промежуточные вычисления опущены). Таким образом, суммарное магнитное поле от ИП1 в точке А по компонентам:
Hx=Hx5+Hx6+Hx7,
Hy=Hy1+Hy2+Hy3+Hy4+Hy5+Hy6+Hy7, (2)
Hz=Hz1+Hz2+Hz3+Hz4. Если воздушное судно над осью OZ (точка Р, фиг.1), то магнитные поля проводников П1, П2 и П3, П4 взаимно компенсируются и тогда имеем более простую картину:
Hy=Hy5+Hy6+Hy7, (3)
Hz=0. На фиг.2 изображено поле в плоскости ХУ, а на фиг.3 - в плоскости УZ. В первом случае z=500 м, что соответствует равному удалению от концов проводников. Во всех случаях для расчета измерения полей использованы следующие значения параметров уравнений: l=1000 м; b=2000 м; d=3000 м; I1=I2=10 А. На фиг. 4 показано сечение суммарного поля от проводников П5, П6 и П7 в плоскости ХУ, проходящей через точку z=500 м. Эта составляющая меняет знак при переходе через плоскость YZ и характеризуется большим значением производной dH/dx при небольших x. Напряженность магнитного поля торцевых проводников П1-П4 быстро падает с приближением к плоскости УZ, в которой суммарное поле от этих проводников равно нулю, вследствие взаимной компенсации. Для источника ИП2 магнитное поле отыскивается для случая x=0, т.е. в плоскости УZ (точка Р на фиг.1). Суммарное поле от ИП2 в точке Р по компонентам:
Hy=Hy8+Hy9+Hy(10,11), (4)
Hz=Hz8+Hz9+Hz(10,11),
Hx=0. Составляющая Нz от ИП2 на небольших и средних высотах y мала, поэтому для определения дальности наиболее пригодна составляющая Ну. На фиг.5 показана зависимость Ну от z для трех постоянных значений высоты полета y=100, 200 и 300 м. Произведем оценку некоторых погрешностей. Пусть воздушное судно находится на заключительном этапе посадки перед касанием с ВПП, причем симметрично относительно проводника 6. Примем, что расстояние всех трех датчиков бортовых магнитометров [2] от ВПП y=3 м, а расстояние датчиков, расположенных на крыльях от плоскости Y, также равно 3 м. При токе 2I1=20 А амплитуда Нх на центральном датчике составит 1,062 А/м или 1,33
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/8226.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199004/956.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199004/956.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199020/960.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/8226.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-8t.gif)
Рассмотрим худший вариант, когда определение высоты полета производится с помощью датчика на крыле по компоненте Нх. Поскольку угловое разрешение датчика на каждой компоненте
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199039/945.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-9t.gif)
Величина
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199003/177.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199003/177.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199003/177.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199039/945.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199039/945.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
Пусть амплитуда поля равна Но, тогда можно получить, что
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-10t.gif)
отсюда
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-11t.gif)
или
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-12t.gif)
Здесь
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/8771.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199039/945.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199039/945.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/916.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199012/946.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199472/2199472-13t.gif)
т. е. теоретически
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199012/946.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199004/956.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/8226.gif)
![способ точной посадки воздушных судов, патент № 2199472](/images/patents/271/2199002/8226.gif)
1. В.В. Глухов и др. "Авиационное и радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов", изд. Транспорт, 1983 г., 141 с. 2. Патент России 2095293, 1993 г. 3. Патент Франции 2007336, кл. В 64 F 1/00, 1970 (прототип).
Класс B64F1/00 Оборудование на аэродромах или палубах авианосцев