RU2365523C2 - Способ и устройство измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата - Google Patents
Способ и устройство измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365523C2 RU2365523C2 RU2007140249/11A RU2007140249A RU2365523C2 RU 2365523 C2 RU2365523 C2 RU 2365523C2 RU 2007140249/11 A RU2007140249/11 A RU 2007140249/11A RU 2007140249 A RU2007140249 A RU 2007140249A RU 2365523 C2 RU2365523 C2 RU 2365523C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- measurements
- lidars
- measurement points
- flight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/426—Scanning radar, e.g. 3D radar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W2001/003—Clear air turbulence detection or forecasting, e.g. for aircrafts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к технике оценки условий полета летательного аппарата. Предложены способ и устройство для измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата. Устройство содержит систему измерения, включающую в себя лидары, установленные на летательном аппарате с возможностью осуществления в полете двенадцати измерений аэродинамической скорости вокруг летательного аппарата. Система измерения выполняет упомянутые двенадцать измерений в четырех разных точках измерения, всякий раз по трем заданным осям. Имеется центральный блок, который при помощи измерений, выполняемых упомянутой системой измерения, и заданной математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамической скорости на основании двенадцати переменных, определяет поле аэродинамической скорости вокруг летательного аппарата. Данное поле характеризует турбулентность воздуха вокруг летательного аппарата. Группа изобретений обеспечивает измерение турбулентности с повышенными точностью и надежностью. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу и устройству измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата, в частности транспортного самолета.
Более конкретно, хотя и не исключительно, измеряемую турбулентность можно использовать для оценки имитирующих моделей, которые можно использовать для проверки характеристик самолета в лабораторных условиях, при проектировании или до полета этого летательного аппарата; и, в частности, для выбора наиболее действенной модели из числа возможных теоретических моделей.
Для этих целей необходимо особо точное и надежное выполнение измерений.
Известно, что помимо естественной однородности поля аэродинамической скорости (или поля турбулентности) вокруг летательного аппарата также имеется возмущение этого поля вблизи него, нередко - на расстоянии свыше нескольких десятков метров, которое создается при пролете летательного аппарата. Это возмущение остается в турбулентном следе, создаваемом при пролете летательного аппарата. Эти обстоятельства затрудняют выполнение точных измерений.
Изобретение относится к эффективному и надежному способу измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата, в частности транспортного самолета; причем этот способ обеспечивает возможность устранения упомянутых недостатков.
Согласно изобретению упомянутый способ характеризуется следующим:
а) во время полета летательного аппарата выполняют двенадцать измерений аэродинамической скорости вокруг упомянутого летательного аппарата при помощи установленных на летательном аппарате лидаров; причем упомянутые измерения выполняют в четырех разных точках измерения, всегда согласно трем заданным осям; и
б) при помощи упомянутых двенадцати измерений и заданной математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамической скорости как функцию двенадцати переменных, определяют поле аэродинамической скорости вокруг летательного аппарата, характеризующее упомянутую турбулентность воздуха.
Таким образом, при помощи такого изобретения получают особо точное и надежное измерение турбулентности. В частности:
- с одной стороны, в связи с использованием лидаров различные точки измерения удалены от летательного аппарата, и поэтому, как упомянуто ниже, обеспечивается возможность выполнения измерений в зонах, не изменяемых при пролете летательного аппарата, и, поэтому, возможность измерения фактической турбулентности; и
- с другой стороны, упомянутая математическая модель (первого порядка, описывающая поле аэродинамической скорости как функцию двенадцати переменных), которую используют для определения турбулентности, учитывает гипотезу, согласно которой поле аэродинамической скорости не является единообразным в разных точках измерения, что соответствует действительности. Эта модель учитывает, с одной стороны, гипотезу, согласно которой первые производные в поле аэродинамической скорости являются единообразными, тем самым предполагая использование двенадцати переменных (три составляющих и девять первых производных).
Известно, что турбулентность воздуха вызывается неединообразным полем аэродинамической скорости и поэтому представляет собой беспорядочное возмущение воздуха, подвергающегося течению, в котором элементарные струйки перемешиваются вместо сохранения своей индивидуальности.
Помимо этого, лидар является устройством, позволяющим определять положение и расстояние до препятствия за счет отражения от него оптического светящегося излучения, обычно испускаемого лазером. Термин «лидар» (лазерный локатор) является сокращением фразы «световое детектирование и измерение дальности» [Light Detection and Ranging]. Работа лидара основана на принципе транспонирования применяемого в радиоэлектронике принципа радара в область оптики и свечения.
Каждый лидар измеряет, в назначенной ему точке измерения, три составляющих аэродинамической скорости соответственно в соответствии с упомянутыми тремя заданными осями: измеряет для каждой составляющей эффект Доплера лазерного луча, испускаемого или обратно рассеиваемого частицами, присутствующими в заданном объеме вокруг упомянутой точки измерения.
На этапе а), в первом осуществлении используют четыре лидара, каждый из которых выполняет измерения в одной из упомянутых четырех точек; и во втором предпочтительном осуществлении используют три лидара, из которых два выполняют каждое из измерений в одной из упомянутых точек измерения, и третий лидар выполняет измерения в двух последующих моментах во время полета летательного аппарата, чтобы тем самым можно было выполнять измерения в двух разных точках измерения, которые соответствуют двум остающимся точкам измерения.
В рамках данного изобретения упомянутые лидары можно расположить в любом месте на летательном аппарате, где они смогут выполнять упомянутые измерения (при том условии, что выбранные места будут разными по отношению друг к другу). Но в конкретном осуществлении, применимом для упомянутого второго предпочтительного осуществления, упомянутые лидары соответственно расположены на первом переднем правом иллюминаторе, первом переднем левом иллюминаторе и на крыле летательного аппарата.
Далее предпочтительно, если упомянутые заданные оси отходят от летательного аппарата и ориентированы вперед. Таким образом используемая система отсчета привязана к летательному аппарату.
Изобретение также относится к устройству для измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата.
Согласно изобретению упомянутое устройство характеризуется тем, что содержит:
- систему измерения, содержащую лидары, которые установлены на летательном аппарате и которые выполняют в полете летательного аппарата двенадцать измерений аэродинамической скорости вокруг упомянутого летательного аппарата; при этом упомянута система измерения выполняет упомянутые измерения в четырех разных точках измерения, всегда согласно трем заданным осям; и
- центральный блок, который - при помощи измерений, выполняемых упомянутой системой измерения, и при помощи заданной математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамической скорости как функцию двенадцати переменных, - определяет поле аэродинамической скорости, присутствующее вокруг летательного аппарата и характеризующее упомянутую турбулентность воздуха.
В первом осуществлении упомянутый центральный блок установлен на летательном аппарате и определяет турбулентность воздуха во время полета летательного аппарата.
Во втором предпочтительном осуществлении устройство согласно изобретению также содержит записывающее средство для записи в базе данных измерений, выполняемых упомянутой системой измерения; и упомянутый центральный блок определяет турбулентность воздуха на земле после полета по измерениям, записанным в полете в упомянутой базе данных.
Упомянутая система измерения также содержит:
- либо четыре лидара, каждый из которых выполняет измерения в одной из упомянутых четырех точек измерения;
- либо три лидара. В этом случае два из упомянутых лидара выполняют каждое из измерений в одной из упомянутых точек измерения, и третий лидар выполняет измерения в двух последовательных моментах во время полета летательного аппарата, чтобы таким образом можно было выполнять измерения в двух разных точках измерения, соответствующих двум остальным точкам измерения. В этом примере упомянутые лидары соответственно расположены в первом переднем правом иллюминаторе, первом переднем левом иллюминаторе и на крыле летательного аппарата.
Прилагаемый чертеж поясняет возможную реализацию изобретения. Чертеж представляет собой блок-схему измерительного устройства согласно изобретению.
Устройство 1 согласно изобретению, схематически представленное на чертеже, предназначено для измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата (не показано), в частности транспортного самолета. Известно, что турбулентность воздуха соответствует возмущению, налагаемому на усредненное движение воздуха, и состоит из беспорядочных, непрерывно трансформирующихся движений. Турбулентность встречается внутри или вблизи облаков (например - в грозовом облаке, в котором сосуществуют противоположно направленные вертикальные потоки). В безоблачном небе турбулентность также происходит либо вблизи земли, либо особенно на очень большой высоте вблизи реактивных потоков.
Согласно изобретению упомянутое измерительное устройство 1 содержит:
- систему 2 измерения, содержащую множество лидаров L1, L2, L3, L4. Эти лидары L1, L2, L3, L4, перечисляемые ниже, установлены на летательном аппарате и предназначены для выполнения, в полете упомянутого летательного аппарата, упоминаемых ниже двенадцати измерений М1-М12 аэродинамической скорости согласно приводимым ниже пояснениям. Эти измерения М1-М12 выполняют за бортом летательного аппарата вблизи него, но, тем не менее, по меньшей мере на заданном расстоянии от упомянутого летательного аппарата, например на расстоянии 30 м, по меньшей мере. Упомянутая система 2 измерения обеспечивает выполнение упомянутых двенадцати измерений в четырех разных точках измерения, всякий раз с тремя измерениями в данной точке измерения, соответственно согласно трем заданным осям X, Y, Z; и
- центральный блок 3, который с помощью измерений, выполняемых упомянутой системой 2 измерения, и при помощи интегральной математической модели определяет поле аэродинамической скорости в упомянутой близости от летательного аппарата, характеризующее упомянутую турбулентность воздуха. Эта математическая модель является моделью первого порядка, которая описывает поле аэродинамической скорости как функцию двенадцати переменных.
При помощи этого изобретения обеспечивают особо точное и надежное измерение турбулентности. В частности:
- с одной стороны, за счет применения лидаров L1, L2, L3, L4 разные точки измерения удалены от летательного аппарата, в результате чего возможно:
* выполнение измерений в зонах, не затронутых возмущением от пролета летательного аппарата; и поэтому
* измерение фактической турбулентности атмосферы по траектории летательного аппарата, но в удалении от возмущений, создаваемых летательным аппаратом; и
- с другой стороны, упомянутая математическая модель (первого порядка, описывающая поле аэродинамической скорости как функцию двенадцати переменных), используемая для определения турбулентности, учитывает гипотезу, согласно которой поле аэродинамической скорости не является единообразным в разных точках измерения, что соответствует действительности. Эта модель учитывает, с другой стороны, гипотезу, согласно которой первые производные в упомянутом поле аэродинамической скорости являются единообразными, тем самым предполагая использование двенадцати переменных (три составляющих и девять первых производных, упоминаемых ниже).
Лидары L1, L2, L3, L4 являются устройством, позволяющим определять положение и расстояние до препятствия за счет отражения ими оптического светящегося излучения. Термин «лидар» происходит от сокращения фразы «световое детектирование и измерение дальности» [Light Detection and Ranging]. Работа лидара основана на принципе транспонирования применяемого в радиоэлектронике принципа радара в область оптики или свечения.
Каждый лидар L1, L2, L3, L4 измеряет в соответствующей точке измерения три составляющих аэродинамической скорости соответственно в соответствии упомянутыми заданными тремя заданным осями X, Y и Z, измеряет для каждой составляющей эффект Доплера лазерного луча, испускаемого или обратно рассеиваемого частицами, естественно присутствующими в заданном объеме вокруг упомянутой точки измерения.
В первом осуществлении устройство 1 согласно изобретению содержит четыре лидара L1, L2, L3, L4. Каждый из этих четырех лидаров L1-L4 выполняет три измерения на одной из упомянутых четырех точек.
Во втором предпочтительном осуществлении упомянутое устройство 1 содержит только три лидара L1, L2 и L3. Первый лидар L1 выполняет три измерения в первой из упомянутых точек измерения; второй лидар L2 выполняет три измерения во второй из упомянутых точек измерения и третий лидар L3 выполняет три измерения всякий раз в одном и том же положении по отношению к летательному аппарату, но в двух последовательных моментах во время полета летательного аппарата, чтобы таким образом можно было выполнять измерения в двух разных точках измерения (находящихся друг от друга на расстоянии, характеризующем полет летательного аппарата между этими двумя моментами).
В рамках данного изобретения упомянутые лидары L1, L2, L3, L4 можно расположить в любом местоположении (на летательном аппарате), где они могут выполнять упомянутые измерения (при том условии, что эти местоположения взаимно разные). Согласно конкретному осуществлению применительно к самолету и во втором излагаемом выше предпочтительном осуществлении: упомянутые лидары L1, L2 и L3 соответственно расположены на первом переднем правом иллюминаторе, первом переднем левом иллюминаторе и на крыле самолета.
Упомянутые оси X, Y и Z отходят от летательного аппарата и соответствуют, например, в случае самолета продольной оси самолета, причем средняя ось проходит через крылья и расположена под прямым углом по отношению к упомянутой продольной оси и оси, которая перпендикулярна к плоскости, образуемой двумя предыдущими осями.
В продольном направлении точки измерения должны быть достаточно удалены от летательного аппарата, например - на 30 м, и на них не должны воздействовать создаваемые летательным аппаратом возмущения. Помимо этого, в боковом направлении две точки измерения должны достаточно далеко отстоять друг от друга, чтобы можно было выполнять разные измерения, но не слишком далеко, чтобы удовлетворять линейным приближениям, учитываемым в теоретической модели. Боковое расстояние между двумя точками измерения предпочтительно не должно превышать размаха крыла летательного аппарата.
Как указано выше, центральный блок 3 определяет турбулентность воздуха (в виде поля аэродинамической скорости) при помощи математической модели первого порядка, которая описывает поле аэродинамической скорости как функцию двенадцати переменных.
Двенадцать переменных, учитываемых в этой математической модели:
- три составляющих Wx, Wy, Wz воздушного потока W в соответствии с упомянутыми осями X, Y и Z;
- три первых производных воздушного потока W по оси Х:
dWx/dx, dWy/dx, dWz/dx;
- три первые производные воздушного потока W по оси Y: 
dWx/dу, dWy/dу, dWz/dу и
- три первые производные воздушного потока W по оси Z:
dWx/dz, dWy/dz, dWz/dz.
Конкретнее, упомянутый центральный блок 3 определяет упомянутое поле аэродинамической скорости - по упомянутой математической модели и упомянутым измерениям, учитывая следующее.
На основании упомянутых составляющих воздушного потока и градиентов можно вычислить три составляющих воздушного потока в произвольной точке пространства. Для точки Р, определенной в системе отсчета, привязанной к летательному аппарату, три составляющие воздушного потока соответствуют линейной комбинации составляющих воздушного потока и градиентов. Если точка Р является точкой, в которой лидар L1, L2, L3, L4 делает измерение, то это измерение проецируют на направление измерения трех составляющих воздушного потока. Это проецирование линейное. Для каждой точки измерения Р поэтому существует линейное соотношение между составляющими воздушного потока и градиентами, с одной стороны, и измерениями каждого лидара, с другой стороны. Можно записать это соотношение в виде матрицы. Если М - вектор двенадцати измерений лидаров L1, L2, L3 и L4; V - вектор составляющих воздушного потока и градиентов и N - матрица, их связывающая, то получается следующее соотношение:
M=N·V,
где
Матрица N зависит от направлений измерений, положений лидаров L1, L2, L3, L4 на летательном аппарате и от расстояний измерения упомянутых лидаров L1, L2, L3, L4.
Поэтому можно вычислить составляющие оцениваемого воздушного потока 
с помощью следующего выражения:
где N-1 является матрицей, обратной N.
Следует отметить, что согласно изобретению система 2 измерения испускает столько измерительных лучей, сколько необходимо в оптимизированных направлениях, и центральный блок 3 выполняет обработку упомянутых измерений, в результате чего можно уйти от технических и монтажных ограничений, в частности - в отношении положения точек измерения, и устранить влияние того факта, что измеряемая скорость является проекцией аэродинамической скорости на ось зрения (или на ось испускания измерительного луча).
Результаты обработки, выполняемой упомянутым центральным блоком 3, можно передать по линии 5 связи в обычное информационное средство 6, например - на экран или принтер, чтобы предоставить упомянутые результаты оператору.
В первом осуществлении упомянутый центральный блок 3 установлен на летательном аппарате и подключен линией 4 связи к упомянутой системе 2 измерения. Таким образом выполняют определение турбулентности воздуха непосредственно во время полета летательного аппарата с помощью измерений, выполняемых во время этого полета.
С другой стороны, во втором осуществлении, которое частично представлено пунктирными линиями на чертеже: измерительное устройство 1 также содержит записывающее средство 10, подключенное линией 8 связи к упомянутой системе 2 измерения и записывающее в полете в своей базе 7 данных измерения, выполняемые упомянутой системой 2 измерения. Эти результаты можно передать на землю по линии 9 связи (подвижная линия передачи данных) в центральный блок 3. Упомянутый центральный блок 3 определяет в этом случае турбулентность воздуха на земле после полета с помощью измерений, зарегистрированных в упомянутой базе 7 данных во время полета и передаваемых по упомянутой линии 9 связи.
Помимо этого, как указано выше, каждый лидар L1, L2, L3 и L4 выполняет три измерения. Эти измерения выполняют в направлениях, которые не обязательно должны быть параллельными осям Х, Y и Z летательного аппарата. Эти направления не обязательно должны быть перпендикулярными. Они оптимизированы для улучшения качества измерений. Их вполне можно дифференцировать таким образом, чтобы числовое обращение матрицы N смогло обеспечить возможность сохранения хорошей точности. Они также удовлетворяют другим условиям: они ориентированы к зонам в пространстве, где поле аэродинамической скорости в наименьшей степени затронуто пролетом самолета. В частности, все наиболее целесообразные точки находятся в направлении перед летательным аппаратом, и многие ориентированы вверх (и вперед).
Claims (13)
1. Способ измерения турбулентности воздуха в окружении летательного аппарата, в котором
а) во время полета летательного аппарата выполняют двенадцать измерений аэродинамической скорости во внешнем окружении упомянутого летательного аппарата посредством лидаров, установленных на летательном аппарате; причем упомянутые измерения выполняют в четырех разных точках измерения, всегда согласно трем заданным осям, и
б) при помощи упомянутых двенадцати измерений и заданной математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамических скоростей как функцию двенадцати переменных, определяют поле аэродинамических скоростей, которое существует в окружении летательного аппарата, характеризующее упомянутую турбулентность воздуха, при этом математическая модель учитывает:
три составляющих Wx, Wy, Wz воздушного потока W в соответствии с упомянутыми осями X, Y и Z;
три первых производных воздушного потока W по оси X:
dWx/dx, dWy/dx, dWz/dx;
три первые производные воздушного потока W по оси Y:
dWx/dy, dWy/dy, dWz/dy; и
три первые производные воздушного потока W по оси Z:
dWx/dz, dWy/dz, dWz/dz.
а) во время полета летательного аппарата выполняют двенадцать измерений аэродинамической скорости во внешнем окружении упомянутого летательного аппарата посредством лидаров, установленных на летательном аппарате; причем упомянутые измерения выполняют в четырех разных точках измерения, всегда согласно трем заданным осям, и
б) при помощи упомянутых двенадцати измерений и заданной математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамических скоростей как функцию двенадцати переменных, определяют поле аэродинамических скоростей, которое существует в окружении летательного аппарата, характеризующее упомянутую турбулентность воздуха, при этом математическая модель учитывает:
три составляющих Wx, Wy, Wz воздушного потока W в соответствии с упомянутыми осями X, Y и Z;
три первых производных воздушного потока W по оси X:
dWx/dx, dWy/dx, dWz/dx;
три первые производные воздушного потока W по оси Y:
dWx/dy, dWy/dy, dWz/dy; и
три первые производные воздушного потока W по оси Z:
dWx/dz, dWy/dz, dWz/dz.
2. Способ по п.1, в котором каждый лидар измеряет в упомянутой точке измерения три составляющих аэродинамической скорости соответственно согласно упомянутым трем заданным осям путем выполнения для каждой составляющей измерения эффекта Доплера лазерного луча, испускаемого и обратно рассеиваемого частицами, находящимися в заданном объеме вокруг упомянутой точки измерения.
3. Способ по п.1, в котором на этапе а) используют четыре лидара (L1, L2, L3, L4), каждый из которых выполняет измерения в одной из упомянутых четырех точек измерения.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе а) используют три лидара (L1, L2, L3), при этом два из упомянутых лидаров выполняют, каждый, измерения в одной из упомянутых точек измерения, причем третий лидар выполняет измерения в двух последовательных моментах во время полета летательного аппарата, чтобы таким образом можно было выполнять измерения в двух разных точках измерения, которые соответствуют двум оставшимся точкам измерения.
5. Способ по п.4, в котором упомянутые лидары (L1, L2, L3) соответственно расположены на первом переднем правом иллюминаторе, первом переднем левом иллюминаторе и на крыле летательного аппарата.
6. Способ по п.1, в котором упомянутые заданные оси зависят от летательного аппарата.
7. Устройство для измерения турбулентности воздуха в окружении летательного аппарата, которое содержит:
систему (2) измерения, содержащую лидары, установленные на летательном аппарате и предназначенные для выполнения во время полета летательного аппарата двенадцати измерений аэродинамической скорости во внешнем окружении упомянутого летательного аппарата, причем упомянутая система (2) измерения выполняет упомянутые двенадцать измерений в четырех разных точках измерения, всякий раз в соответствии с тремя заданными осями, и
центральный блок (3), который с помощью измерений, выполняемых упомянутой системой (2) измерения, и математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамических скоростей как функцию двенадцати переменных, определяет поле аэродинамических скоростей, которое существует в окружении летательного аппарата, характеризующее упомянутую турбулентность воздуха, при этом математическая модель учитывает:
три составляющих Wx, Wy, Wz воздушного потока W в соответствии с упомянутыми осями X, Y и Z;
три первых производных воздушного потока W по оси X:
dWx/dx, dWy/dx, dWz/dx;
три первые производные воздушного потока W по оси Y:
dWx/dy, dWy/dy, dWz/dy; и
три первые производные воздушного потока W по оси Z:
dWx/dz, dWy/dz, dWz/dz.
систему (2) измерения, содержащую лидары, установленные на летательном аппарате и предназначенные для выполнения во время полета летательного аппарата двенадцати измерений аэродинамической скорости во внешнем окружении упомянутого летательного аппарата, причем упомянутая система (2) измерения выполняет упомянутые двенадцать измерений в четырех разных точках измерения, всякий раз в соответствии с тремя заданными осями, и
центральный блок (3), который с помощью измерений, выполняемых упомянутой системой (2) измерения, и математической модели первого порядка, описывающей поле аэродинамических скоростей как функцию двенадцати переменных, определяет поле аэродинамических скоростей, которое существует в окружении летательного аппарата, характеризующее упомянутую турбулентность воздуха, при этом математическая модель учитывает:
три составляющих Wx, Wy, Wz воздушного потока W в соответствии с упомянутыми осями X, Y и Z;
три первых производных воздушного потока W по оси X:
dWx/dx, dWy/dx, dWz/dx;
три первые производные воздушного потока W по оси Y:
dWx/dy, dWy/dy, dWz/dy; и
три первые производные воздушного потока W по оси Z:
dWx/dz, dWy/dz, dWz/dz.
8. Устройство по п.7, в котором упомянутый центральный блок (3) установлен на летательном аппарате и определяет турбулентность воздуха во время полета летательного аппарата.
9. Устройство по п.7, в котором также содержится записывающее средство (10) для записи в базе (7) данных измерений, выполняемых упомянутой системой (2) измерения, при этом упомянутый центральный блок (3) определяет турбулентность воздуха на земле после полета с помощью измерений, записанных в упомянутой базе (7) данных во время полета.
10. Устройство по п.7, в котором упомянутая система (2) измерения содержит четыре лидара (L1, L2, L3, L4), каждый из которых выполняет измерения в одной из упомянутых четырех точек измерения.
11. Устройство по п.7, в котором упомянутая система (2) измерения содержит три лидара (L1, L2, L3), при этом два из упомянутых лидаров выполняют, каждый, измерения в одной из упомянутых точек измерения, причем третий лидар выполняет измерения в двух последовательных моментах во время полета летательного аппарата, чтобы таким образом можно было выполнять измерения в двух разных точках измерения, которые соответствуют двум оставшимся точкам измерения.
12. Устройство по п.11, в котором упомянутые лидары (L1, L2, L3) соответственно расположены на первом переднем правом иллюминаторе, первом переднем левом иллюминаторе и на крыле летательного аппарата.
13. Летательный аппарат, содержащий устройство (1) по п.7.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0503128 | 2005-03-31 | ||
| FR0503128A FR2883983B1 (fr) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Procede et dispositif de mesure de la turbulence de l'air dans l'environnement d'un aeronef |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007140249A RU2007140249A (ru) | 2009-05-10 |
| RU2365523C2 true RU2365523C2 (ru) | 2009-08-27 |
Family
ID=34981347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007140249/11A RU2365523C2 (ru) | 2005-03-31 | 2006-03-07 | Способ и устройство измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7523657B2 (ru) |
| EP (1) | EP1864157B1 (ru) |
| JP (1) | JP4837027B2 (ru) |
| CN (1) | CN101151553B (ru) |
| AT (1) | ATE518154T1 (ru) |
| BR (1) | BRPI0611556A2 (ru) |
| CA (1) | CA2602349C (ru) |
| FR (1) | FR2883983B1 (ru) |
| RU (1) | RU2365523C2 (ru) |
| WO (1) | WO2006103325A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489732C2 (ru) * | 2011-11-18 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Способ визуально-оптического контроля лазерного сканирования атмосферы |
| RU2655040C1 (ru) * | 2017-08-16 | 2018-05-23 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минромторг России) | Доплеровский сканирующий лидар бортового базирования |
| RU2777294C1 (ru) * | 2021-10-04 | 2022-08-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук | Лидарный способ определения интенсивности оптической турбулентности |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005034729B3 (de) * | 2005-07-21 | 2007-02-08 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren und Lidar-System zur Messung von Luftturbulenzen an Bord von Luftfahrzeugen sowie für Flughäfen und Windfarmen |
| FR2912991B1 (fr) | 2007-02-28 | 2009-12-04 | Airbus France | Procede et dispositif de reduction dynamique de charges engendrees sur un avion. |
| US8209071B2 (en) * | 2007-04-16 | 2012-06-26 | Raytheon Company | Methods and apparatus for aircraft turbulence detection |
| FR2927427B1 (fr) * | 2008-02-11 | 2014-12-12 | Airbus France | Procede et dispositif pour attenuer sur un aeronef des effets lateraux engendres par une turbulence. |
| WO2010052385A1 (fr) | 2008-11-05 | 2010-05-14 | Airburs Operations | Dispositif et procédé de détection et de mesure de vent pour aéronef |
| US8339583B2 (en) * | 2009-07-17 | 2012-12-25 | The Boeing Company | Visual detection of clear air turbulence |
| CN102285462A (zh) * | 2011-06-29 | 2011-12-21 | 南京王行航空附件维修工程有限公司 | 一种飞机气动附件综合试验台 |
| US8908160B2 (en) | 2011-12-23 | 2014-12-09 | Optical Air Data Systems, Llc | Optical air data system suite of sensors |
| DE102017115710A1 (de) | 2017-07-12 | 2019-02-07 | Airbus Defence and Space GmbH | LIDAR-Anordnung und LIDAR-Verfahren |
| WO2021049156A1 (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 本田技研工業株式会社 | 空域情報提供システム、空域情報提供方法、及び空域情報提供用プログラム |
| DE102022110727A1 (de) | 2022-05-02 | 2023-11-02 | Airbus Defence and Space GmbH | Vorrichtung zum Erkennen von Turbulenzen |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5216477A (en) * | 1991-05-20 | 1993-06-01 | Korb Charles L | Edge technique for measurement of laser frequency shifts including the doppler shift |
| JP2934383B2 (ja) * | 1994-07-08 | 1999-08-16 | 横浜市 | 親子シールド掘進機及び同心度保持方法 |
| FR2725033B1 (fr) * | 1994-09-22 | 1997-01-03 | Sextant Avionique | Procede et systeme de determination des parametres anemobaroclinometriques a bord d'un aeronef |
| US6297878B1 (en) * | 1998-11-13 | 2001-10-02 | Rosemount Aerospace Inc. | Non-scanning, three-axis, self-referenced heterodyne laser air data sensing system |
| JP3740525B2 (ja) * | 2001-07-05 | 2006-02-01 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 風擾乱予知システム |
| US6963291B2 (en) * | 2002-05-17 | 2005-11-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Dynamic wake prediction and visualization with uncertainty analysis |
| AU2003904198A0 (en) * | 2003-08-11 | 2003-08-21 | Tele-Ip Limited | Detection of wake vortexes and the like in the lower atmosphere |
| US7353690B2 (en) * | 2005-01-24 | 2008-04-08 | Radiometrics Corporation | Atmospheric refractivity profiling apparatus and methods |
-
2005
- 2005-03-31 FR FR0503128A patent/FR2883983B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-03-07 BR BRPI0611556-0A patent/BRPI0611556A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-03-07 EP EP06726036A patent/EP1864157B1/fr not_active Not-in-force
- 2006-03-07 RU RU2007140249/11A patent/RU2365523C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-03-07 US US11/909,794 patent/US7523657B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-07 JP JP2008503544A patent/JP4837027B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-07 CN CN2006800100944A patent/CN101151553B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-07 CA CA2602349A patent/CA2602349C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-07 AT AT06726036T patent/ATE518154T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-03-07 WO PCT/FR2006/000504 patent/WO2006103325A1/fr active Application Filing
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489732C2 (ru) * | 2011-11-18 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Способ визуально-оптического контроля лазерного сканирования атмосферы |
| RU2655040C1 (ru) * | 2017-08-16 | 2018-05-23 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минромторг России) | Доплеровский сканирующий лидар бортового базирования |
| RU2777294C1 (ru) * | 2021-10-04 | 2022-08-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук | Лидарный способ определения интенсивности оптической турбулентности |
| RU2798694C1 (ru) * | 2023-03-23 | 2023-06-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук | Способ и лидарная система для оперативного обнаружения турбулентности в ясном небе с борта воздушного судна |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101151553B (zh) | 2010-10-13 |
| EP1864157B1 (fr) | 2011-07-27 |
| EP1864157A1 (fr) | 2007-12-12 |
| CN101151553A (zh) | 2008-03-26 |
| ATE518154T1 (de) | 2011-08-15 |
| WO2006103325A1 (fr) | 2006-10-05 |
| FR2883983A1 (fr) | 2006-10-06 |
| FR2883983B1 (fr) | 2007-05-11 |
| RU2007140249A (ru) | 2009-05-10 |
| JP4837027B2 (ja) | 2011-12-14 |
| BRPI0611556A2 (pt) | 2010-09-21 |
| CA2602349C (fr) | 2016-05-03 |
| US20080190192A1 (en) | 2008-08-14 |
| US7523657B2 (en) | 2009-04-28 |
| CA2602349A1 (fr) | 2006-10-05 |
| JP2008534368A (ja) | 2008-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2365523C2 (ru) | Способ и устройство измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата | |
| US9007570B1 (en) | Airborne wind profiling algorithm for Doppler Wind LIDAR | |
| US10775504B2 (en) | Laser air data sensor mounting and operation for eye safety | |
| US20170259939A1 (en) | System and method for aircraft docking guidance and aircraft type identification | |
| Chouza et al. | Vertical wind retrieved by airborne lidar and analysis of island induced gravity waves in combination with numerical models and in situ particle measurements | |
| RU2008106053A (ru) | Способ и лидарная система для измерения турбулентностей атмосферы, осуществляемого на борту летательных аппаратов, а также в аэропортах и на ветровых электростанциях | |
| Raffel et al. | Background-oriented schlieren imaging for full-scale and in-flight testing | |
| Köpp et al. | Comparison of wake-vortex parameters measured by pulsed and continuous-wave lidars | |
| JP6785933B1 (ja) | 空隙率推定装置、空隙率推定方法及びプログラム | |
| JP2017067680A (ja) | 遠隔気流計測装置、遠隔気流計測方法及びプログラム | |
| EP2579060A1 (en) | Laser light reflection method and device for aircraft-installed laser apparatus | |
| Rosenberger et al. | Analysis of real world sensor behavior for rising fidelity of physically based lidar sensor models | |
| JP2007232695A (ja) | 乱気流の検知方法 | |
| Frehlich | Errors for space-based Doppler lidar wind measurements: Definition, performance, and verification | |
| JP2010190772A (ja) | 後方乱気流検出装置 | |
| Kauker et al. | First investigations for a synthetic covariance matrix for monitoring by terrestrial laser scanning | |
| Martowicz et al. | Uncertainty propagation for vehicle detections in experimentally validated radar model for automotive application | |
| FI113293B (fi) | Menetelmä pisteen osoittamiseksi mittausavaruudessa | |
| JP2003067900A (ja) | 乱気流予測装置及び乱気流予測方法 | |
| Kirmse et al. | Image base fan blade deformation measurements on an Airbus A320 V2500 engine in ground operation | |
| Dieffenbach | Autonomous precision approach and landing system (APALS) | |
| KR20200025455A (ko) | 비행체를 이용한 항행안전시설 점검 장치 및 방법 | |
| Hoffman et al. | Application of particle image velocimetry in the Korea aerospace research institute low speed wind tunnel | |
| Elliott et al. | Evaluation and optimization of a multi-component planar Doppler velocimetry system | |
| Lugan | Geometry-based simulations for detection of wake vortices using a pulsed doppler Lidar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120221 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130308 |