Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Офицеров Петр Леонидович

Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля
<
Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Офицеров Петр Леонидович. Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.18 / Офицеров Петр Леонидович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича].- Санкт-Петербург, 2010.- 162 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2919

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Анализ математических и компьютерных методов и моделей динамики полета вертолета 8

1.1 Методы и модели пилотирования вертолета 8

1.2 Спутниковые навигационные системы 9

1.3 Радиолокационные системы 23

1.4 Радиотехнические системы 24

1.5 Оптические системы 27

1.6 Акустические системы 28

1.7 Радиоакустические системы 29

1.8 Бортовое навигационное и пилотажное оборудование вертолетов 35

1.9 Перспективные разработки систем посадки вертолета 52

1.10 Выводы 59

Глава 2 Математический метод полета и посадки вертолета на палубу корабля 61

2.1 Атмосферные условия 61

2.2 Движение и качка корабля 63

2.3 Описание метода 72

2.3.1 Посадка вертолета из точки зависания 78

2.3.2 Движение вертолета по глиссаде снижения 79

2.3.3 Полет вертолета на эшелоне 81

2.3.4 Прогнозирование и корректировка полета вертолета 86

2.3.5 Определение безопасности посадки 87

2.4 Выводы 88

Глава 3 Компьютерная модель посадки вертолета на палубу корабля 89

3.1 Описание модели 89

3.2 Математические функции и алгоритмы решения модели 92

3.3 Визуализация модели 109

3.4 Выводы 117

Глава 4 Экспериментальная проверка разработанного метода посадки вертолета 119

4.1 Методика проведения эксперимента 120

4.2 Пример одного решения компьютерной модели 121

4.3 Сравнение функций предложенного метода с функциями сушествующих методов 126

4.4 Выводы 127

Заключение 128

Литература 129

Введение к работе

Использование вертолетной техники для решения различных задач

морских судов является весьма целесообразным. Такими задачами могут быть:

разведка погоды, поиск и спасание людей, перевозка грузов и людей с одного

судна на другое, поиск рыбных косяков и морских животных и другие.

Особенностью вертолетной техники является относительно небольшой

радиус действия, что приводит к необходимости обеспечения надежной

посадки на палубу корабля в любых погодных условиях, которые на больших

морских просторах могут резко меняться.

Посадочные площадки для вертолетов, как правило, небольших размеров и

чем меньше судно, тем больше оно подвержено бортовой и килевой качке, что

осложняет посадку вертолета. Сильный меняющийся по скорости и

направлению ветер, сложные условия видимости, туман, дождь, снегопад,

грозовые разряды, недостаточный обзор нижней полусферы из- кабины

вертолета создают проблемы экипажу вертолета при посадке.

Компьютерное моделирование и управление все больше внедряется во многие области деятельности человека, в том числе, решает ряд важнейших задач по управлению авиационной техникой.

Теория динамики полета вертолета весьма сложна, и не всегда можно получить необходимые математические решения для моделирования динамики полета вертолета. Известны современные теоретические труды таких ученых как Володко A.M., Брамвелла А.Р.С., Михеева Р.А., Берестова Л.М., Бравермана А.С. и др.

В последнее время начинает активно развиваться легкая и сверхлегкая авиация различных типов летательных аппаратов, таких как самолеты, вертолеты, автожиры, летающие площадки и тарелки. Обеспечение их навигационным оборудованием и системами контроля окружающего воздушного пространства, взлетом и посадкой, создание автоматических компьютерных систем управления является весьма актуальным.

5 Несмотря на имеющиеся достижения, остается актуальной задача

исследования возможностей посадки вертолета в сложных погодных условиях

на ограниченные площадки и на палубу корабля. Существующие средства

автоматизации управления вертолетом и особенно посадкой не решают

полностью эти проблемы.

Экипажу вертолета необходимо предоставить компьютерные средства с

визуализацией необходимых символьных и графических данных для

прогнозирования и принятия решений в ходе посадки, как в

автоматизированном, так и в ручном способе посадки.

Целью работы является повышение безопасности посадки вертолета на

палубу корабля в сложных погодных условиях путем создания эффективного

компьютерного моделирования и средств автоматизированной посадки. Эта

цель достигается путем решения следующих основных задач:

  1. Анализ методов и моделей динамики полета и посадки вертолета.

  2. Исследование и разработка математического метода моделирования посадки вертолета на палубу корабля.

  3. Исследование и разработка компьютерной модели посадки вертолета на палубу корабля в сложных погодных условиях.

  4. Разработка алгоритмов решения и визуализации компьютерной модели посадки вертолета на палубу корабля в сложных погодных условиях.

  5. Экспериментальная проверка разработанного метода и сравнение с существующими методами.

Новыми научными результатами являются:

новый метод комплексного использования средств определения местоположения и ориентации вертолета относительно вертолетной палубной посадочной площадки корабля;

новый подход к математическому описанию модели посадки вертолета на палубу корабля с учетом сложных погодных условий, типов корабля и вертолета;

предложение использования из точки зависания радиоакустических локаторов, которые обеспечивают точность и помехоустойчивостью измерений и дают необходимые результаты при полной отсутствии видимости;

результаты исследования процессов полета и управления вертолетом, положение вертолета относительно посадочной палубы корабля при выполнении посадки, обеспечивающие создание методик визуального управления вертолетом в сложных погодных условиях при движении корабля.

Результаты исследований и разработок докладывались на 4 научных конференциях, семинарах и совещаниях.

Результаты диссертационной работы использованы:

в ЗАО «НИИ Проблем Автоматизации» при разработке специального методического и программного обеспечения при создании локаторов 3 см диапазона и оптических локаторов диапазонов 1,06, 1,56 мкм комплексов для измерения отражающих характеристик морских объектов;

в ОАО НЛП «Конверсия» в НИОКР С-24 МЭ при моделировании процессов распознавания кораблей;

- в учебном процессе кафедры «Инженерной машинной графики» Санкт-
Петербургского ГУТ при чтении лекций и проведении практических занятий по
дисциплине компьютерная графика.

Практическая ценность работы. Математический аппарат моделирования посадки позволяет моделировать процесс посадки для различных типов вертолетов и кораблей и создавать системы автоматической или автоматизированной посадки с визуальным контролем. Результаты исследования процессов полета и управления вертолетом, положения вертолета относительно палубы корабля при выполнении посадки являются основой для создания методик пространственного управления вертолетом в сложных погодных условиях при движении корабля.

Основные положения, выносимые на защиту: результаты анализа математических и компьютерных методов и моделей динамики полета вертолета;

математический метод движения и посадки вертолета на палубу корабля;

компьютерная модель посадки вертолета на палубу корабля;

алгоритм посадки вертолета с использованием радиоакустических локаторов;

алгоритмы визуализации при посадке вертолета;

результаты проверки и сравнения разработанного и известных методов.

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, 4 из них - в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 107 наименований, и двух приложений. Работа изложена на 137 страницах текста, в т.ч. 35 рисунков; объем приложения составляет 26 страниц.

В первой главе рассмотрены методы и модели, описывающие динамику полета и посадки вертолета и проведен детальный анализ навигационных систем.

Во 2-й главе рассматривается созданный метод комплексного использования современных средств навигации для посадки вертолета на палубу корабля в сложных погодных условиях, основанный на представлении описания полета вертолета из точки пространства, в которой экипаж вертолета принял решение о посадке на палубу корабля до момента касания шасси вертолета палубной площадки.

В 3-й главе описывается разработанная на базе предложенного метода посадки вертолета на качающуюся палубу корабля математическая модель и алгоритмы ее обработки.

В 4-й главе приводятся методика проведения экспериментов и основные результаты проведенных проверок и сравнений с другими методами.

В приложении 1 приведен исходный текст программы трехмерной визуализации вертолета на экране дисплея в двух проекциях, написанной на

C++.

В приложении 2 показаны отображения на экранах бортового и диспетчерского

дисплеев некоторых положений посадки вертолета на палубу корабля.

Бортовое навигационное и пилотажное оборудование вертолетов

ПКВ служит для улучшения характеристик устойчивости и управляемости вертолета и для автоматизации управления его траекторным движением.

Пилотажный комплекс представляет собой аналоговое вычислительное устройство, в которое входят: - система траєкторного (автоматического) управления (СТУ); - система директорного (полуавтоматического) управления (СДУ); - система гашения колебаний груза на внешней подвеске (СГК); - вертолетный унифицированный автопилот (ВУАП); - центральный пульт управления (ЦПУ). В ПКВ поступают данные от датчиков информации и навигационного комплекса вертолета. Датчиками информации являются: - радиовысотомер (РВ), - малогабаритная гировертикаль (МГВ), - корректор-задатчик высоты (КЗВ), - корректор-задатчик приборной скорости (КЗСП), - датчики системы внешней подвески (СВП), ДИСС и другие навигационные системы, входящие в НК вертолета. Принцип действия пилотажного комплекса вертолета основан на измерении датчиками комплекса и взаимодействующих с ним систем параметров движения вертолета и преобразования полученной информации в управляющие сигналы. Вырабатываемые ПКВ управляющие сигналы обеспечивают автоматизацию демпфирования и стабилизации вертолета по крену, курсу и тангажу, выдерживания заданной скорости и барометрической высоты висе-ния, полета по ЛЗП, полета с огибанием рельефа местности, вертикального снижения до высоты принятия решения, гашения колебаний груза на внеш 37 ней подвеске, выдачи директорных сигналов на отклонение командных стрелок приборов индикации в различных режимах. Вычисленные управляющие сигналы поступают в ВУАП, который управляет непосредственно комбинированными агрегатами управления вертолетом (КАУ). При выполнении вышеперечисленных процессов КАУ производят соответствующие изменения углов установки лопастей несущего и рулевого винтов. При отключении ПКВ летчик может пилотировать вертолет вручную (РУ). В зависимости от вида решаемых задач могут использоваться режимы: «Висение», «Маршрут», «Высота» и «Посадка». При этом некоторые датчики и системы могут отключаться на соответствующих пультах управления. Вся информация, необходимая летчику для управления полетом вертолета по заданной траектории, выдается на двух приборах: пилотажном командном приборе (ПКП) (рисунок 1.2) и планковом навигационном приборе (ПНП) (рисунок 1.3). Положения элементов пилотажно-командного прибора: 1— циферблат крена; 2 — шкала тангажа; 3 — флажок бленкера отказа команды по крену; 4 — единый индекс команд по крену и тангажу; 5 — флажок бленкера отказа команды по тангажу; 6 — символ вертолета; 7 —шкала отклонения от глиссады; 8 — индекс отклонения от глиссады; 9 — флажок бленкера отказа авиагоризонта; 10 — шкала отклонения от курсовой зоны; 11 — кремальера установки начального тангажа; 12 — указатель скольжения; 13 — шкала крена; 14 — индекс крена; 15 — совмещенный индекс малой высоты и отклонения от курсовой зоны; 16— кнопка тест-контроля; 17 — флажок бленкера отказа радиовысотомера; 18 — шкала отклонения от заданной величины общего шага несущего винта; 19 — индекс отклонения от заданной величины общего шага НВ. Пилотажно-командный прибор представляет собой указатель дистанционного горизонта с подвижными индексами команд по крену и тангажу. Отклонение их от нулевого положения означает необходимость изменения углов крена и тангажа до прихода этого индекса к символу вертолета. На приборе индицируются: крен, тангаж, скольжение, отклонение от глиссады и курсовой зоны, малая высота, отклонение общего шага несущего винта от заданной величины. Имеются бленкеры, показывающие отказ индикации какого-либо параметра. На панели прибора помещены также кнопка тест-контроля работы прибора и ручка установки начального тангажа. Планковый навигационный прибор является указателем курса и других параметров полета. Курс вертолета отсчитывается по вращающейся шкале 2 прибора против неподвижного верхнего треугольного индекса 3. Заданный курс устанавливается подвижным индексом 20 с помощью кремальеры 17. На шкале курса вращаются две стрелки. Стрелка с треугольным индексом 12 указывает курсовой угол на шкале 1 и пеленг радиостанции по шкале 2. На приборе летчика стрелка 12 может показывать азимут, измеренный с помощью РСБН. Подключение этой стрелки к тому или иному датчику производится переключателем на пульте управления. Вторая стрелка с перекрестьем 8 устанавливается штурманом вручную кремальерой 73 на значение заданного путевого угла этапа по шкале 2. На приборах летчиков стрелка устанавливается автоматически на значение ЗПУ, введенное штурманом. В центральной части прибора имеются вращающаяся шкала 14 и планка 16, указывающая отклонение вертолета от ЛЗП при полете по маршруту или от курсовой линии маяка при посадке. На правой части прибора по шкале 9 и подвижному треугольному индексу 11 определяется отклонение вертолета от глиссады планирования при посадке. В верхней части неподвижной шкалы 1 имеется подвижный индекс 5, связанный с ДИСС, для отсчета угла сноса по этой шкале. При полете но ЛЗП с учетом УС стрелки 5, 7(5 и индекс 5 образуют одну линию. Слева вверху расположен счетчик дальности 22, справа — счетчик заданного путевого угла 6 на приборе штурмана или азимута маяка РСБН на приборе летчика. Здесь же помещены два указателя (бленкера) 10 и 19 — сигнализаторы работы курсового и глиссадного канала посадочной системы и бленкер отказа курсовой системы 4. Следовательно, ПНП получает сигналы от КС «Гребень». РСБН, ДИСС, средневолнового и УКВ АРК, аппаратуры, работающей с системами посадки. Подключение соответствующих систем обеспечивается переключателями на пультах управления летчика и штурмана.

Движение вертолета по глиссаде снижения

Аналогичным образом выполняется полет по заданной траектории в вертикальной плоскости. 2.3.4 Прогнозирование и корректировка полета вертолета

При движении на эшелоне экипаж вертолета часто использует автопилот, устанавливает крейсерскую скорость полета и время от времени корректирует направление и высоту полета, чтобы прибыть в намеченную точку.

Эти действия необходимо выполнять, потому, что вертолет пересекает различные зоны атмосферы, где меняются давление, температура, влажность, направление и сила ветра.

В морских условиях измерить или получить по радиосвязи эти характеристики практически невозможно. Поэтому в точке корректировки получают с помощью спутниковой, радиолокационной или радиотехнической систем координаты местонахождения вертолета и заново определяют направление движения к кораблю. В точке корректировки также необходимо иметь координаты местоположения корабля, так как на него воздействуют течения и ветры, которые изменяют скорость и направление движения корабля.

В ходе таких корректировок и изменений направлений полета вертолет перемещается не по прямой линии, а по некоторой сложной кривой линии, которая удлиняет расстояние полета, а следовательно, и расход топлива, что в морских условиях немаловажно.

Автопилот корректирует снос вертолета и отклонение от курса, однако эта корректировка инерциальна и не достаточна эффективна. При ручном управлении эффект корректировки снижается.

В данной работе предлагается ввести расчет промежуточных контрольных точек полета на эшелоне с учетом пролета предыдущего участка. Исполь 87 зуем для этого метод сплайна, когда траектория движения к следующей точке рассчитывается с учетом траектории движения от предыдущей точки. Сплайн — непрерывная кривая, которая проходит через три, и более точек и характер прохождения этой кривой через следующую точку зависит от двух предыдущих. В сущности это и есть прогноз движения с учетом предыдущего. Пространственный сплайн по своей сути есть траектория полета вертолета. Чем меньше временной интервал между промежуточными точками, тем выше прогноз дальнейшего поведения кривой полета. Как было показано выше, временной интервал не может быть меньше, чем Вычисление сплайна возможно на бортовом компьютере. 2.3.5 Определение безопасности посадки Для принятия решения экипажем посадки вертолета на палубу качающегося и двигающегося корабля в сложных погодных условиях необходимо определить все условия, при которых посадка будет безопасной. Критерии безопасности следующие: - посадка невозможна (красный свет); - посадка может быть опасной (желтый свет); - посадка безопасна (зеленый свет). Условия посадки: - атмосферные условия (видимость, осадки, ветер, давление, температура, влажность, течение, волнение); - тип и техническая оснащенность корабля; - тип и техническая оснащенность вертолета; - классность (ограничения по минимуму) экипажа; - опыт экипажа (налет, разные типы вертолетов, должность). Разрешение на посадку регламентируется инструкциями по производству полетов и инструкциями по летной эксплуатации вертолетов. Решение о посадке принимает командир экипажа и оно контролируется диспетчером посадки. Между командиром экипажа и диспетчером осуществляется радиосвязь. Принятие решения о посадке несет большую ответственность и связано с жизнью людей и большой стоимостью вертолета. В данной работе предлагается компьютерная модель, которая позволит при заданных условиях определить критерии безопасности посадки из точки, в которой принимается решение о посадке. 2.4 Выводы 1. Особенностью метода является то, что он ориентирован на повышение безопасности посадки вертолета на палубу корабля при полном отсутствии ви димости за счет: - применения радиоакустических систем измерения, совместно с широко используемыми спутниковыми, радиолокационными и радиотехническими средствами навигации; - выполнения расчетов по навигации на трех участках полета вертолета (эшелоне, глиссаде снижения, посадке); - вычисления момента касания шасси вертолета посадочной палубной площадки качающегося и двигающегося корабля; - применения для экипажа и диспетчеров компьютерных систем визуализации трехмерного отображения движения на эшелоне, по глиссаде снижения и посадки на палубу корабля. 2. Предложенный математический метод позволяет создать пространст венную компьютерную модель динамики полета и посадки вертолета, разрабо тать для нее алгоритмы и методики визуализации моделируемых объектов, что имеет большое практическое значение для реализации предложенного метода.

Математические функции и алгоритмы решения модели

При отключении вертолета от заданного режима полета летчик, реагируя на это изменение, воздействует на органы управления. Вертолет начинает возвращаться к первоначальному положению. Информация об этом воспринимается летчиком и является, как бы обратной связью в замкнутой системе управления.

В зависимости от того, с какой интенсивностью вертолет возвращается к первоначальному положению, летчик соответствующим образом регулирует на интенсивность воздействия на органы управления.

Такой подход к рассмотрению функций управления поможет лучше представить работу автопилота. Включим автопилот (замкнем тумблер В1). Теперь уже имеются две замкнутые системы управления - "вертолет-летчик" и "вертолет-автопилот". Если летчик не вмешивается в управление, функционирует только одна замкнутая система - "вертолет-автопилот". Этот режим называется режимом стабилизации, так как автопилот стремится поддерживать неизменным режим полета. Если летчик вмешивается в управление, работают две замкнутые системы - "вертолет-автопилот" и "вертолет-летчик". Этот режим называется режимом управления. Рассмотрим кратко каждый режим. Режим стабилизации. Структурная схема автопилота представлена на рисунке 3.10. Допустим, что вертолет совершает прямолинейный горизонтальный полет. Под действием каких-то возмущений вертолет начинает отклоняться по направлению. В автопилот поступают два сигнала: с курсовой системы - сигнал изменения направления Т-ис датчика угловой скорости - сигнал угловой скорости (йу. Эти сигналы, суммируются, усиливаются и поступают на рулевой агрегат, который перемещает орган управления (в данном случае изменяет шаг хвостового винта) на величину 5н, пропорциональную входному сигналу. отклонения штоков рулевых агрегатов; - отклонения шага хвостового винта, автомата-перекоса, общего шага несущего винта; Уз, з з - углы крена, курса, тангажа, задаваемые от ручек центровки; Yo, vo - углы крена, тангажа, задаваемые компенсационными датчиками. Положение контактов реле на схеме соответствует режиму синхронизации. Под действием изменения шага хвостового винта вертолет начинает возвращаться к первоначальному положению, следовательно, начинает уменьшаться сигнал Ч , а вслед за ним и шаг хвостового винта 5Н. При возвращении вертолета в первоначальное положение, если порции изменения шага хвостового винта 5И выбраны правильно в зависимости от сигналов и Шу (в случае отсутствия постоянно действующих возмущений), имеют место равенства W = 0, яу =0, 5н =0, т.е. автопилот возвращает вертолет в первоначальное положение, и шаг хвостового винта остается прежним. Таким образом, закон управления автопилота имеет следующий вид 8Н = h х +juy х соу, где /V - передаточное число автопилота по углу направления (коэффициент пропорциональности между величиной изменения шага хвостового винта и сигналом угла F); juy - передаточное число автопилота по угловой скорости направления (коэффициент пропорциональности между величиной изменения шага хвостового винта и сигналом угловой скорости соу). В каналах крена и тангажа режим стабилизации и закон управления аналогичны только что описанным. Поэтому для каналов направления, крена и тангажа можно задать закон управления в общем виде - перемещение органов управления; 4х - угловое отклонение вертолета от стабилизируемого положения; со - угловая скорость вращения вертолета; - передаточное число автопилота по углу; ju - передаточное число автопилота по угловой скорости. Если же канал тангажа используется и для стабилизации скорости полета, то режим стабилизации происходит следующим образом. Допустим, что под действием каких-то возмущений изменилась скорость полета вертолета. Сигнал изменения скорости полета AV поступает с корректора скорости в автопилот на вход сервопривода и вызывает перемещение органа управления (наклон автомата перекоса в продольном направлении). Наклон автомата перекоса вызывает изменение угла тангажа вертолета и, как следствие, изменение скорости полета в сторону возвращения её к первоначальной. Закон управления канала тангажа при стабилизации скорости имеет вид x coz, где iv - передаточное число автопилота по скорости полета (коэффициент пропорциональности между величиной отклонения угла тангажа вертолета и сигналом изменения скорости полета).

Пример одного решения компьютерной модели

При последовательном процессе определения видимости поверхностей вначале выводятся на экран видимые точки первой поверхности, затем второй и так до последней поверхности.

Предлагаемый метод визуализации вертолета, сформированного из поверхностей второго порядка, работает быстро и обладает реалистичностью. В процессе моделирования вертолет управляется с клавиатуры и принимает любые положения в пространстве. Этот метод используется на третьем этапе полета, и вертолет-корабль приближается (масштабируется) как угодно близко и не теряет своей реалистичности. В векторном методе при большом масштабировании модели распадаются на кусочки плоскостей и теряют свою точность формы и реалистичность. Для визуализации траекторий движения вертолета на эшелоне и глиссаде снижения, а также различных информационных табло используется растровый метод построения изображений. Для визуализации всех изображений используются контрастные цвета. 1. Предложенная модель реализует метод посадки вертолета на палубу корабля и ориентирована на компьютерное моделирование полета вертолета на всех трех этапах полета. 2. Модель построена по принципу решения ее в обратном порядке по отношению выполнения полета вертолета. 3. Решения модели предусмотрены в каждой контрольной точке выполнения полета. 4. Число контрольных точек полета определяется на каждом этапе полета. 5. В данной главе показаны все функции, формулы и алгоритмы, необходимые для решения модели. 6. Функции, формулы и алгоритмы модели адаптированы к реальному полету вертолета, его навигационному оборудованию и системам управления. 7. Предложенные алгоритмы позволяют создать компьютерные программы для решения модели. 8. В модели предусмотрена визуализация результатов решения модели на экране дисплея в виде графического цветного реалистического отображения точного положения вертолета относительно посадочной площадки корабля (с использованием масштабирования) на самом ответственном третьем этапе полета вертолета вплоть до касания всех точек шасси палубной посадочной площадки. 9. В модели предусмотрена визуализация результатов решения модели на экране дисплея в виде табло, на котором отображаются все цифровые параметры полета вертолета с окраской в красный, желтый и зеленый цвет для опасных, критических и нормальных значений. 10. Модель может быть использована для различных типов кораблей и вертолетов. Для проведения экспериментальной проверки предложенного метода и модели необходимо разработать комплекс следующих компьютерных программ [64-69, 104-107]: - Общая управляющая программа, которая работает в цикле по числу контрольных точек полета с момента начала полета к кораблю и заканчивая работу при касании палубы шасси вертолета или решением о невозможности посадки. Управляющая программа вызывает необходимые программы в ходе эксперимента в зависимости от результатов решений; - Программа ввода данных - констант и переменных, необходимых для решения модели (с клавиатуры или внешних датчиков); - Программа обработки данных спутниковых, радиолокационных и радиотехнических навигационных систем о местоположении корабля и вертолета в контрольной точке полета вертолета; - Программа определения числа контрольных точек на отдельных этапах полета; - Программа обработки данных измерений РАЛ; - Программа вычисления поправок при движении вертолета к следующей контрольной точке с учетом прогнозирования; - Программа определения уровня безопасности посадки вертолета; - Программа графической визуализации на экране дисплея движения вертолета на эшелоне, включая отображение на табло необходимых цифровых, символьных параметров и уровня безопасности посадки вертолета; - Программа графической визуализации на экране дисплея движения вертолета на глиссаде снижения, включая отображение на табло необходимых цифровых, символьных параметров и уровня безопасности посадки вертолета; - Программа графической визуализации на экране дисплея движения вертолета на линии снижения из точки зависания, включая отображение на табло необходимых цифровых, символьных параметров и уровня безопасности посадки вертолета; - Программа записи результатов эксперимента в архивный файл. Перечисленный комплекс программ охватывает все основные функции для проведения экспериментального моделирования. Цель методики проведения эксперимента: - проверить работоспособность модели; - проверить решения модели при различных погодных условиях, типах кораблей и вертолетов; - сравнить различные решения модели; - определить погрешности расчетов и выявить адекватность модели реальным процессам посадки вертолета. Для реализации этой цели необходимо выполнить следующие действия: - в качестве исходных данных выбирать реальные характеристики корабля и вертолета; - число типов вертолетов и кораблей должно быть не менее двух для каждого эксперимента; - исходные данные направления и скорости движения конкретного корабля и вертолета должно быть не менее двух для каждого эксперимента; - погодные условия необходимо задать для трех различных случаев, при которых возможные решения о безопасности посадки были бы невозможно, опасно и разрешено; - число контрольных точек на каждом этапе полета вертолета должно быть не менее трех, чтобы проверить алгоритмы прогнозирования, исключая начальную точку полета, точку начала глиссады, точку зависания и центр посадочной площадки; - временной интервал между контрольными точками устанавливать в пределах 2-4 с (2-2,5; 2,5-3,0; 3,0-3,5; 3,5-4); - осуществлять визуальный контроль проведения эксперимента; - производить записи результатов эксперимента в отдельный файл с дальнейшей возможностью их чтения и анализа; - провести анализ полученных решений и их сравнения.

Похожие диссертации на Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля