RU2388663C1 - Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety - Google Patents

Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety Download PDF

Info

Publication number
RU2388663C1
RU2388663C1 RU2009119404/11A RU2009119404A RU2388663C1 RU 2388663 C1 RU2388663 C1 RU 2388663C1 RU 2009119404/11 A RU2009119404/11 A RU 2009119404/11A RU 2009119404 A RU2009119404 A RU 2009119404A RU 2388663 C1 RU2388663 C1 RU 2388663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
block
unit
flight
control
Prior art date
Application number
RU2009119404/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Михайлович Берестов (RU)
Леонид Михайлович Берестов
Евгений Григорьевич Харин (RU)
Евгений Григорьевич Харин
Анатолий Федорович Якушев (RU)
Анатолий Федорович Якушев
Людмила Яковлевна Мирошниченко (RU)
Людмила Яковлевна Мирошниченко
Юрий Иванович Калинин (RU)
Юрий Иванович Калинин
Вильгельм Имануилович Вид (RU)
Вильгельм Имануилович Вид
Пётр Николаевич Абакумов (RU)
Пётр Николаевич Абакумов
Владимир Афанасьевич Полтавец (RU)
Владимир Афанасьевич Полтавец
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority to RU2009119404/11A priority Critical patent/RU2388663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388663C1 publication Critical patent/RU2388663C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft equipment to be mounted at civil aircraft. Proposed CAHSS comprises onboard system state pickups, standard aircraft control system, four expert systems (ES), reference characteristic and tolerances setting device, generator of reference control instructions, generator of preset control program, generator of tolerances for preset reference characteristics, comparator unit, locality digital map unit, logical unit, unit to compute moment of preventing mid-air collision, two switches, units and data bases (DB) for loci laity digital maps, tolerances for critical parametre of preventing mid-air collision. Additionally, CAHSS incorporates reference characteristics and tolerances generator (RCTG), generator of tolerances for preset reference characteristics (GTPRC), generator of tolerances for preset reference characteristics, distributing unit, comparator unit, logical unit, locality digital map unit and data storage.
EFFECT: CAHSS for aircraft safety based on instructor pilot logic.
2 dwg

Description

Система относится к области авиационного бортового оборудования и предназначена для установки на гражданские летательные аппараты (ЛА) для контроля за точностью выполнения пилотом заданного режима полета, для защиты ЛА в критических или катастрофических ситуациях.The system relates to the field of aviation avionics and is intended for installation on civilian aircraft (LA) to control the accuracy of the pilot performing a given flight mode, to protect the aircraft in critical or catastrophic situations.

Уровень техникиState of the art

Известна управляющая экспертная система (ЭС) - Ильясов Б.Г., Парфенов Н.М. и др. «Автоматизация принятия решений при управлении системами «Человек - техника» с помощью экспертных систем». Эргономика в России, СНГ и мире. Межд. Ко-ия С-Пб. Россия. 21-24. 1993, для оказания помощи оператору, решающая следующие задачи: распознавание критической ситуации, принятие решений по управлению выводом сложной системы (объекта) из критической ситуации, выбор управляющих воздействий и контроль эффективности их реализации. В системе «человек-техника» критические ситуации, возникающие вследствие отказов техники, ошибок человека и неблагоприятных внешних условий, приводят в случае непринятия своевременных и правильных управляющих решений к аварии или катастрофе. Принятие решения человеком, управляющим сложной системой, затруднено вследствие многомерности факторов для анализа, неопределенности и неоднозначности описания критических ситуаций, связанных с малым резервом времени и большой психологической нагрузкой.Known management expert system (ES) - Ilyasov B.G., Parfenov N.M. and others. "Automation of decision-making in the management of systems" Man - technology "using expert systems." Ergonomics in Russia, the CIS and the world. Int. Ko-Ia St. Petersburg. Russia. 21-24. 1993, to assist the operator, solving the following tasks: recognition of a critical situation, decision-making on managing the withdrawal of a complex system (object) from a critical situation, selection of control actions and monitoring the effectiveness of their implementation. In the “man-equipment” system, critical situations arising as a result of equipment failures, human errors and adverse external conditions lead to failure or timely management decisions that lead to an accident or disaster. Making a decision by the person managing the complex system is difficult due to the multidimensionality of factors for analysis, the uncertainty and ambiguity of the description of critical situations associated with a small reserve of time and a large psychological load.

В базу знаний (БЗ) входят знания о предметной области управления сложной системой в критических ситуациях. В системе знания о проблемной области структурированы исходя из цели построения управляющей ЭС, оказания помощи управляющему в принятии решений при возникновении критических ситуаций.The knowledge base (KB) includes knowledge about the subject area of managing a complex system in critical situations. In the system, knowledge about the problem area is structured on the basis of the goal of constructing a control ES, to assist the manager in making decisions in case of critical situations.

Представление знаний об управлении системой в критических ситуациях осуществляется с помощью продукционной модели, позволяющей представлять правила распознавания ситуаций и принятия решений. В качестве критерия распознавания классов критических ситуаций в управляющей ЭС используется степень близости распознаваемой ситуации, представленной вектором, к эталонным описаниям классов критических ситуаций.Knowledge is presented about managing the system in critical situations using a production model that allows you to represent the rules for recognizing situations and making decisions. As a criterion for recognizing the classes of critical situations in the control ES, the degree of proximity of the recognized situation represented by the vector to the reference descriptions of the classes of critical situations is used.

Однако при такой структуре ЭС управления система бортовых датчиков не включается в цикл работы по пилотированию ЛА. Динамические характеристики современных ЛА отличаются пониженной статической устойчивостью, что привело к существенному усложнению САУ и значительному расширению их функциональных возможностей. В то же время увеличение сложности САУ способствовало существенному увеличению разнообразия отказов этих систем. Поэтому стала практически невозможной разработка только инструктивных указаний по действиям пилота при возникновении каждого из возможных отказов. Подробные инструкции можно разработать только для ограниченного перечня отказов в пределах эксплуатационных ограничений ЛА бортового оборудования (БО). Возникновение же в полете отказов, действия по устранению которых предварительно не отрабатывались и не отражены в инструкциях, представляет серьезную проблему. Как показывает анализ катастроф ЛА, нежелательное развитие событий можно было бы предотвратить, если бы были выполнены соответствующие грамотные действия экипажа. Однако время, которым располагает пилот для этого, обычно не превышает нескольких секунд, а принимая во внимание стрессовое состояние человека во время аварии, становится ясно, что пилот может и не найти единственно правильного решения в нужный момент.However, with such a structure of the ES control system, the system of on-board sensors is not included in the work cycle for piloting the aircraft. The dynamic characteristics of modern aircraft are characterized by reduced static stability, which led to a significant complication of self-propelled guns and a significant expansion of their functionality. At the same time, increasing the complexity of self-propelled guns contributed to a significant increase in the variety of failures of these systems. Therefore, it became practically impossible to develop only guidance on the actions of the pilot in the event of each of the possible failures. Detailed instructions can only be developed for a limited list of failures within the operational limits of aircraft avionics (BO). The occurrence of failures in flight, the actions to eliminate which were not previously worked out and are not reflected in the instructions, is a serious problem. As the analysis of aircraft accidents shows, undesirable development of events could have been prevented if appropriate competent actions of the crew had been performed. However, the time available to the pilot for this usually does not exceed several seconds, and taking into account the stressful state of a person during an accident, it becomes clear that the pilot may not find the only right solution at the right time.

Известен «Способ поддержки оператора летательного аппарата в опасных ситуациях», пат. РФ №2205442 от 27.05.03 Сухолитко В.А., заключающийся в том, что формируют базу знаний по набору возможных программ полета, а также, по результатам анализа и опыта исследования авиационных катастроф, с помощью экспертной системы оценивают работоспособность бортового оборудования летательного аппарата и работу оператора, прогнозируют аварийные ситуации и информируют оператора о возникших отклонениях от нормы в работе бортового оборудования и об изменениях условий полета, оценивают класс и степень сложности опасной ситуации, на основе базы знаний выдают оператору рекомендации и формируют решения по минимизации тяжести последствий, предотвращению перехода аварийной ситуации в катастрофическую, и если оператор по любым причинам не выполняет рекомендации по выводу летательного аппарата из опасной ситуации, то передают управление им в системе автоматического, а для оператора и диспетчера наземного пункта управления формируют кодированные пароли, при вводе которых в экспертную систему разнесенными во времени промежутками разрешают оператору свободное управление летательным аппаратом.The well-known "Method of supporting the operator of an aircraft in dangerous situations", US Pat. RF №2205442 dated 05/27/03 Sukholitko V.A., which consists in the fact that they form the knowledge base on the set of possible flight programs, and also, based on the results of analysis and experience in the study of aviation accidents, use the expert system to evaluate the performance of onboard equipment of the aircraft and the operator’s work, predict emergency situations and inform the operator of deviations from the norm in the operation of on-board equipment and changes in flight conditions, evaluate the class and degree of complexity of a dangerous situation, based on the base They give recommendations to the operator and formulate decisions to minimize the severity of the consequences, to prevent the transition of the emergency into a catastrophic situation, and if the operator for any reason does not follow the recommendations for removing the aircraft from a dangerous situation, then they transfer control to it in the automatic system, and for the operator and the ground controller control stations generate coded passwords, when entered into the expert system, spaced in time intervals allow the operator free control of the aircraft apparatus.

Однако оценка сложности ситуации управления только на основе БЗ не формирует решений по минимизации тяжести последствий при предотвращении перехода аварийной ситуации (АС) в катастрофическую. В данной системе отсутствует контроль за точностью выполнения пилотом заданного режима полет.However, the assessment of the complexity of the control situation only on the basis of the knowledge base does not form decisions to minimize the severity of the consequences while preventing the transition of an emergency (AC) into a catastrophic one. In this system, there is no control over the accuracy of the pilot performing a given flight mode.

Известна автоматизированная высокоинтеллектуальная система безопасности полетов летательного аппарата (пат. РФ №2339547 от 27.03.07), взятая за прототип, которая содержит штатную систему управления ЛА, датчики состояния бортовых систем, блок прогноза движения ЛА за время t0, блок определения катастрофических ситуаций, вычислитель параметров движения ЛА (ВПД), блок определения режима полета, переключатель, блок сравнения, экспертные системы. В системе содержатся блок возврата в исходный режим полета, связанный с ВПД, четыре экспертные системы. Первая ЭС выполнена с блоком определения режима полета, соединенным с базой знаний по признакам режима полета ЛА, вторая ЭС выполнена с блоком выбора математической модели полета ЛА, соединенным с БЗ по математическим моделям полета ЛА и ВПД. Третья ЭС выполнена с блоком прогноза движения ЛА, блоком определения катастрофической ситуации (КС), соединенным с БЗ по управлению по критическому параметру, и БЗ по КС, связанными последовательно с блоком прогноза движения по предотвращения КС, блоком сравнения, блоком определения момента блокировки штатной системы управления ЛА. Четвертая ЭС выполнена с блоком управления по выводу из КС, соединенным с БЗ по виду управления из КС. В третью ЭС введен блок определения эксплуатационных ограничений, связанный своим входом с выходом блока прогноза движения ЛА БЗ по управлению по недопущению выхода за ограничения, связанная с блоком формирования подсказки экипажу, второй вход которого соединен с блоком определения приближения к эксплуатационным ограничениям, а выход - с индикатором на приборной доске.Known automated highly intelligent flight safety system of the aircraft (US Pat. RF No. 2339547 dated 03/27/07), taken as a prototype, which contains a full-time control system of the aircraft, sensors for the state of on-board systems, a block for forecasting the movement of the aircraft for time t 0 , a block for determining catastrophic situations, calculator of aircraft motion parameters (VPD), flight mode determination unit, switch, comparison unit, expert systems. The system contains a block return to the initial flight mode associated with the airspace, four expert systems. The first ES is made with a flight mode determination unit connected to the knowledge base according to the characteristics of the flight mode of the aircraft, the second ES is made with a block for selecting the mathematical model of flight of the aircraft connected to the knowledge base according to the mathematical models of flight of the aircraft and the airspace. The third ES is made with a block for forecasting the movement of the aircraft, a block for determining the catastrophic situation (CS) connected to the KB for controlling by critical parameter, and a KB for CS connected in series with the block of forecasting the movement for preventing CS, the block of comparison, the block for determining the moment of blocking the regular system aircraft control. The fourth ES is made with a control unit at the output from the CS, connected to the KB by the type of control from the CS. In the third ES, a unit for determining operational constraints is introduced, connected by its input to the output of the flight forecast unit LA BZ for control to prevent exceeding the limits associated with the crew prompting unit, the second input of which is connected to the unit for determining approximation to operational constraints, and the output - indicator on the dashboard.

Однако данная система не обеспечивает контроль деятельности летчика прим пилотировании и полноту советов по управлению ЛА и выводу из КС с высоким уровнем безопасности. Система не может эффективно выполнять функции управления при длительных полетах по маршруту, включая взлет и посадку самолета.However, this system does not provide control of the pilot’s activities during piloting and completeness of advice on aircraft management and withdrawal from the CS with a high level of safety. The system cannot effectively perform control functions during long flights along the route, including takeoff and landing of the aircraft.

Технический результат, на создание которого направлено данное изобретение, заключается в повышении безопасности полетов за счет контроля за точностью выполнения пилотом заданных параметров различных режимов полета по маршруту с отслеживанием рельефа местности при выводе из КС.The technical result, the creation of which this invention is directed, is to increase flight safety by controlling the accuracy of the pilot performing the specified parameters of various flight modes along the route with tracking of the terrain when leaving the CS.

Существенные признакиSalient features

Для достижения указанного технического результата в автоматизированной интеллектуальной системе (АВС) безопасности полета ЛА, содержащей штатную систему управления ЛА, соединенную с датчиками состояния бортовых систем, блок прогноза движения ЛА за время t0, связанный с ним блок определения катастрофических ситуаций (КС), вычислитель параметров движения (ВПД) ЛА, связанный с входами блока определения режимов полета, блока прогноза движения ЛА за время t0, переключатель, блок сравнения, блок возврата в исходный режим полета, связанный с ВПД, первую экспертную систему (ЭС), выполненную с блоком определения режимов полета, соединенным с базой знаний (БЗ) по признакам режимов полета ЛА, вторую ЭС, выполненную с блоком выбора математической модели полета ЛА, соединенным с БЗ по математическим моделям полета ЛА и ВПД, третью ЭС, выполненную с блоком прогноза движения ЛА, блоком определения КС, соединенным с БЗ по управлению по критическому параметру и БЗ по КС, блоком сравнения, блоком определения момента блокировки штатной системы управления ЛА, четвертую ЭС, выполненную с блоком управления по выводу из КС, соединенным с БЗ по виду управления вывода из КС, блок определения приближения к эксплуатационным ограничениям, соединенный с БЗ по эксплуатационным ограничениям, связанный своим входом с выходом блока прогноза движения ЛА, БЗ по управлению по недопущению выхода за ограничения, связанная с блоком формирования подсказки экипажу, второй вход которого соединен с блоком приближения к эксплуатационным ограничением, а выход - с индикатором на приборной доске, введены задатчик эталонных характеристик и допусков (ЗЭХД), формирователь эталонных управляющих воздействий (ФЭУВ), формирователь заданной программы управления (ФЗПУ), формирователь границ допусков заданных эталонных характеристик (ФГДЗЭХ), распределительный блок, блок сравнения, логический блок, блок цифровой карты местности, накопитель информации, входом соединенный с ВПД, выходы которого соединены с блоком цифровой карты местности и распределительным блоком, выходы которого соединены с входами ЗЭХД, ФЭУВ, ФЗПУ, ФГДЗЭХ, а их выходы соединены с четырьмя входами блока сравнения, пятый вход которого соединен с блоком цифровой карты местности, а выходом - с логическим блоком, а выходы логического блока связаны с входом блока определения режима полета и входом индикатора на приборной доске.To achieve the specified technical result in an automated intelligent flight safety system (ABC) of an aircraft containing a standard aircraft control system connected to the state sensors of onboard systems, an aircraft motion prediction unit for time t 0 , an associated catastrophic situations (CS) determination unit, and a computer flight parameters (VPD) of the aircraft associated with the inputs of the unit for determining flight modes, the unit for forecasting the movement of aircraft for time t 0 , a switch, a comparison unit, a unit for returning to the initial flight mode associated with the aircraft D, the first expert system (ES) made with the unit for determining flight modes connected to the knowledge base (KB) based on the flight modes of the aircraft, the second ES made with the block for selecting the mathematical model of flight of the aircraft connected to the KB using mathematical models of flight of the aircraft and VPD, the third ES, performed with the aircraft motion prediction unit, the CS determination unit connected to the control unit according to the critical parameter and the KB for the control unit, the comparison unit, the timing of the blocking of the standard control system of the aircraft, the fourth ES made with the unit Board for withdrawal from the CS, connected to the KB by the type of control of withdrawal from the CS, a unit for determining approximation to operational limitations, connected to the KB for operational limitations, connected by its input to the output of the aircraft motion prediction block, KB on the control to prevent exceeding restrictions with a unit for forming a hint to the crew, the second input of which is connected to the unit for approaching the operational limit, and the output is connected to an indicator on the dashboard, a reference characteristics and tolerance controller (ZEC) is introduced ), a shaper of reference control actions (FEUV), a shaper of a predetermined control program (FZPU), a shaper of tolerance limits for predetermined reference characteristics (FGDZEKh), a distribution block, a comparison block, a logical block, a block of a digital terrain map, an information storage device connected to the VPD by an input, the outputs of which are connected to the digital terrain map block and the distribution block, the outputs of which are connected to the inputs of ZEHD, FEUV, FZPU, FGDZEH, and their outputs are connected to four inputs of the comparison block, the fifth input is a cat cerned coupled to a digital terrain maps, and output - with a logical block, and outputs a logical block associated with the entrance flight mode determination unit and the input of the indicator on the dashboard.

Таким образом, контроль за пилотированием производят по алгоритму, фиксирующему выходы управляющих воздействий за пределы эталонных допусков и границ в логическом блоке.Thus, control over the piloting is carried out according to an algorithm fixing the outputs of control actions beyond the limits of reference tolerances and boundaries in a logical unit.

Перечень чертежей.The list of drawings.

Для пояснения сущности изобретения на фиг.1 представлена блок-схема предложенной АВС обеспечения безопасности полета, где изображены:To clarify the invention, figure 1 presents a block diagram of the proposed ABC flight safety, which shows:

1 - вычислитель параметров движения ЛА (ВПД);1 - calculator parameters of the movement of the aircraft (VPD);

2, 3, 4, 5 - первая, вторая, третья, четвертая экспертные системы (ЭС);2, 3, 4, 5 - first, second, third, fourth expert systems (ES);

6 - блок определения режима полета;6 - block determining the flight mode;

7 - база знаний (БЗ) по признакам режима полета;7 - knowledge base (KB) on the basis of the flight mode;

8 - блок выбора математической модели полета ЛА;8 - block selection of a mathematical model of the flight of the aircraft;

9 - БЗ по математическим моделям полета ЛА;9 - KB on the mathematical models of flight aircraft;

10 - блок прогноза движения ЛА;10 - block forecast aircraft movement;

11 - блок определения катастрофической ситуации (КС);11 - block determining the catastrophic situation (CS);

12 - БЗ по управлению по критическому параметру;12 - KB for management by a critical parameter;

13 - БЗ по КС;13 - KB on the COP;

14 - переключатель;14 - switch;

15 - блок прогноза движения по предотвращению КС;15 - block prediction of movement to prevent CS;

16 - блок сравнения;16 is a block comparison;

17 - блок определения момента блокировки штатной системы управления ЛА;17 - block determining the moment of blocking the standard control system of the aircraft;

18 - блок управления по выводу из КС;18 - control unit for withdrawal from the COP;

19 - БЗ по виду управления вывода из КС;19 - KB on the type of control output from the COP;

20 - блок возврата в исходный режим полета;20 - unit return to the initial flight mode;

21 - штатная система управления ЛА;21 - a full-time aircraft control system;

22 - блок определения приближения к эксплуатационным ограничениям;22 is a block determining the approximation to operational limitations;

23 - БЗ по управлению по недопущению выхода за ограничения;23 - KB on management to prevent going beyond restrictions;

24 - блок формирования подсказки экипажа;24 is a block prompt crew;

25 - БЗ по эксплуатационным ограничениям;25 - BZ on operational restrictions;

26 - индикатор на приборной доске;26 - indicator on the dashboard;

27 - накопитель информации;27 - information storage device;

28 - распределительный блок;28 - distribution block;

29 - задатчик эталонных характеристик и допусков (ЗЭХД);29 - master reference characteristics and tolerances (WEC);

30 - формирователь эталонных управляющих воздействий (ФЭУВ);30 - shaper reference control actions (FEUV);

31 - формирователь заданной программы управления (ФЗПУ);31 - shaper preset control program (FZPU);

32 - формирователь границ допусков заданных эталонных характеристик (ФГДЗЭХ);32 - shaper boundaries of tolerances of the specified reference characteristics (FGDZEH);

33 - блок сравнения;33 is a comparison block;

34 - блок цифровой карты местности;34 - block digital map of the area;

35 - логический блок.35 is a logical block.

На фиг.2 представлены процессы формирования эталонных 36 с допусками 37 и текущих зависимостей изменения параметров движения ЛА, необходимых для контроля деятельности пилота на ЛА.Figure 2 presents the processes of formation of the reference 36 with tolerances 37 and the current dependencies of the change in the parameters of the movement of the aircraft, necessary to control the activities of the pilot on the aircraft.

АВС обеспечения безопасности полета ЛА включает датчики состояния бортовых систем, соединенные со штатной системой управления 21, вычислитель параметров движения ЛА 1. Первая ЭС 2 выполнена с вычислительным блоком 6 определения режимов полета, первым входом соединенным с БЗ 7 по признакам движения ЛА, вторым входом связанным с вычислителем параметров движения (ВПД) ЛА 1, а выходом, связанным с первым входом второй ЭС 3. Вторая ЭС 3 выполнена с блоком 8 выбора математической модели полета ЛА, вторым входом соединенным с БЗ 9 по математическим моделям полета ЛА, третьим входом - с выходом ВПД 1, а выходом, соединенным с первым входом блока 10 прогноза за время t0 третьей ЭС 4, вторым входом - с выходом ВПД 1; первый выход соединен с блоком 11 определения КС, второй - с блоком сравнения 16, второй вход блока 11 определения КС связан с БЗ по критическому параметру 12, третий вход связан с БЗ по КС 13. Выход блока определения КС 11 связан с переключателем с двумя выходами 14, первый - по сигналу «Да» связан с входом блока прогноза движения по предотвращению КС 15, а второй - по сигналу «Нет» связан с первым входом блока 20 возврата в исходный режим полета. Выход блока сравнения 16 соединен с входом блока 17 определения момента блокировки штатной системы управления ЛА с выходом, связанным с первым входом блока управления 18 по выводу из КС четвертой ЭС 5, вторым входом, соединенным с БЗ 19 по управлению вывода из КС, третьим входом - с выходом ВПД 1, а выходами, связанными со входом штатной системы управления 21 и со входом блока 20 возврата в исходный режим полета ЛА, третий вход которого связан с выходом ВПД 1, третий выход блока прогноза движения ЛА 10 соединен с первым входом блока определения приближения к эксплуатационным ограничениям 22, второй вход его связан с БЗ по эксплуатационным ограничениям 25, выход блока 22 связан с первым входом блока формирования подсказки экипажу 24, второй вход его соединен с БЗ по управлению по недопущению выхода за ограничения 23, а выход его связан с индикатором на приборной доске 26. Накопитель информации 17 входом соединен с ВПД 1, выходы которого соединены с блоком цифровой карты местности 34 и распределительным блоком 28, выходы которого соединены с входами ЗЭХД 29, ФЭУВ 30, ФЗПУ 31, ФГДЗЭХ 32, а их выходы соединены с входом блока сравнения 33, входом соединенного с блоком цифровой карты местности 34, выходом - с логическим блоком 35, а выход его связан с блоком определения режима полета 6 и индикатором 26 на приборной доске, см. фиг.1.ABC of flight safety of an aircraft includes state sensors of on-board systems connected to a standard control system 21, a calculator of aircraft motion parameters 1. The first ES 2 is made with a computing unit 6 for determining flight modes, the first input connected to the base 7 according to the signs of aircraft motion, and the second input connected with the calculator of the motion parameters (VPD) of the aircraft 1, and the output associated with the first input of the second ES 3. The second ES 3 is made with block 8 of the choice of the mathematical model of flight of the aircraft, the second input connected to the BZ 9 according to the mathematical mode lam aircraft flight, the third input - to the output HDR 1, and an output coupled to the first input unit 10 for the prediction time t0 third ES 4, the second input - to the output HDR 1; the first output is connected to the CS determination block 11, the second is connected to the comparison block 16, the second input of the CS determination block 11 is connected to the BZ by critical parameter 12, the third input is connected to the BZ by the CS 13. The output of the CS 11 determination block is connected to a switch with two outputs 14, the first - by the signal "Yes" is connected to the input of the motion forecast block to prevent the COP 15, and the second - by the signal "No" is connected to the first input of the block 20 return to the initial flight mode. The output of the comparison unit 16 is connected to the input of the block 17 for determining the moment of blocking the regular control system of the aircraft with the output associated with the first input of the control unit 18 at the output of the fourth ES 5 from the CS, the second input connected to the БЗ 19 for controlling the output from the CS, the third input with the output of the VPD 1, and the outputs associated with the input of the standard control system 21 and with the input of the block 20 return to the initial flight mode of the aircraft, the third input of which is connected with the output of the VPD 1, the third output of the block of the motion forecast aircraft 10 is connected to the first input of the approximation determination unit operating restrictions 22, its second input is connected to the control unit according to operational restrictions 25, the output of block 22 is connected to the first input of the prompting unit for the crew 24, its second input is connected to the control unit to prevent exceeding restrictions 23, and its output is connected with the indicator on the dashboard 26. The information storage device 17 is connected to the VPD 1 by the input, the outputs of which are connected to the digital terrain map block 34 and the distribution block 28, the outputs of which are connected to the inputs of ZEKhD 29, FEUV 30, FZPU 31, FGDZEH 32, and their outputs are connected s to an input of the comparator 33, the input connected to the digital map terrain unit 34, the output - to the logic unit 35, and its output is connected with the flight mode determination unit 6 and the indicator 26 on the instrument panel, see Figure 1..

Система работает следующим образомThe system works as follows

Контроль за точностью выполнения летчиком заданного режима полета на ЛА заключается в формировании зависимости изменения ряда параметров: угла тангажа ϑ по высоте ϑ=f(H) и скорости ϑ=f(υ), вертикальной скорости по высоте υY=f(H), отклонения руля высоты и стабилизатора по высоте

Figure 00000001
, углов крена γ=f(H), формировании дополнительных эталонных зависимостей ϑэт=f(H), ϑэт=f(υ), υYэт=f(H),
Figure 00000002
, формировании границ их допусков и результатов сравнения сигналов текущих значений выполнения программы и сигналов управления с эталонами и допусками на них, фиксации и отображении указанной информации. С целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения контроля работы летчика при выполнении всего маршрутного полета с отслеживанием рельефа местности для контроля в АВС введены устройства контроля деятельности летчика на летательном аппарате 29-32, входы которых соединены через распределительный блок 28 с накопителем информации 27, а выходы подключены к входам блока сравнения 33 и далее - к входам логического блока 35, блока 1 - вычисления параметров движения ЛА - блока формирования зависимостей текущих параметров движения и управления, выход которого соединен с блоком 6 определения режима полета. Указанный контроль пилотирования летчика при выполнении всего маршрутного полета ЛА с отслеживанием рельефа местности осуществляется сравнением текущих значений высоты, скорости, углового положения, полета с допусками 37 на отклонение этих параметров от эталонных 36 (см. фиг.2) значений. Система АВС оценивает точность выдерживания расчетных параметров и качество управления на рассматриваемых режимах. На устройствах в блоках 29-32 записана информация об эталонных зависимостях траекторных параметров, управляющих воздействий отклонения органов управления, сформированных по результатам летных испытаний, а также информация о расположении наземных объектов (навигационные координаты - широта и долгота объекта). При включении устройства сигналы с накопителя 1 информации, соответствующие координатам наземных объектов, поступают в блок 34 формирования цифровой карты местности, где они преобразуются согласно выбранным начальным условиям (вид режима, масштаб карты, № маршрута и т.п.). При нарушении процесса пилотирования летчиком - выходе управляющих воздействий за пределы эталонных допусков и границ в логическом блоке 35 в соответствии с алгоритмом превышения выбросов и вероятности возникновения КС - выдаются сигналы в блок определения режима полета 6 для прохождения по всему тракту - структуре АВС.Control over the accuracy of the pilot performing a given flight mode on an aircraft consists in forming a dependence of a change in a number of parameters: pitch angle ϑ in height ϑ = f (H) and speed ϑ = f (υ), vertical speed in height υ Y = f (H), deviation of the elevator and stabilizer in height
Figure 00000001
, roll angles γ = f (H), the formation of additional reference dependencies ϑ floor = f (H), ϑ floor = f (υ), υ Yet = f (H),
Figure 00000002
, the formation of the boundaries of their tolerances and the results of comparing the signals of the current values of the program and control signals with standards and tolerances on them, fixing and displaying the specified information. In order to expand the functionality by providing control of the pilot’s work during the entire route flight with tracking the terrain for control, the ABC introduced control devices for the pilot’s activity on the aircraft 29-32, the inputs of which are connected through the distribution block 28 to the information storage device 27, and the outputs connected to the inputs of the comparison block 33 and then to the inputs of the logical block 35, block 1 - calculation of the parameters of the aircraft motion - block the formation of dependencies of the current motion parameters and systematic way, the output of which is connected to a block 6 determine the flight mode. The specified control of piloting the pilot during the entire route flight of the aircraft with tracking the terrain is carried out by comparing the current values of altitude, speed, angular position, flight with tolerances 37 for deviation of these parameters from the reference 36 (see figure 2) values. The ABC system evaluates the accuracy of maintaining design parameters and the quality of control in the considered modes. On devices in blocks 29-32, information is recorded about the reference dependences of the trajectory parameters, the control actions of the deviation of the controls formed by the results of flight tests, as well as information about the location of ground objects (navigation coordinates - latitude and longitude of the object). When the device is turned on, the signals from the information storage device 1 corresponding to the coordinates of the ground objects are sent to the digital terrain map generating unit 34, where they are converted according to the selected initial conditions (type of mode, map scale, route number, etc.). If the pilot pilot process is violated — control actions go beyond the reference tolerances and boundaries in the logic block 35 in accordance with the algorithm for exceeding emissions and the probability of the SC occurrence — signals are issued to the flight mode determination unit 6 for passage along the entire path — the ABC structure.

Логический блок 35 работает в соответствии с алгоритмом:The logical block 35 operates in accordance with the algorithm:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где (ξ1…ξN) - множество параметров полета, (A1…An) - множество ограничений характеристик программы полета, Cn - сигналы, подаваемые в вычислитель 1 параметров движения ЛА.where (ξ 1 ... ξ N ) is the set of flight parameters, (A1 ... An) is the set of restrictions on the characteristics of the flight program, Cn are the signals supplied to the computer 1 of the aircraft motion parameters.

АВС система обеспечения безопасности полета основана на логике работы летчика-инструктора. В системе определяются моменты времени, когда без вмешательства в управление системой невозможно предотвратить катастрофу. Система заменяет эксперта-оператора при решении задачи по автоматическому управлению для предотвращения катастрофы (КС), вызванной умышленными или ошибочными действиями по управлению из кабины экипажа. Для этого введены операции:ABC flight safety system is based on the logic of the pilot-instructor. The system determines the points in time when it is impossible to prevent a catastrophe without interfering with the management of the system. The system replaces the expert operator when solving the automatic control problem to prevent a catastrophe (CS) caused by deliberate or erroneous control actions from the cockpit. To do this, the following operations are introduced:

- параллельного моделирования по прогнозу движения ЛА при фактическом положении рычагов управления и по прогнозу движения ЛА при управлении с целью недопущения КС, если она прогнозируются при фактическом положении рычагов управления;- parallel modeling according to the forecast of the movement of the aircraft with the actual position of the control levers and according to the forecast of the movement of the aircraft during the control to prevent CS, if it is predicted with the actual position of the control levers;

- инженерный анализ по определению на каждом режиме неправильных действий экипажа, приводящих к появлению КС.- engineering analysis to determine on each mode the crew’s improper actions, leading to the appearance of a CS.

Структура системы защиты самолета должна обеспечить следующие операции экспертной системы:The structure of the aircraft protection system should provide the following expert system operations:

1. Определение вида режима - Ri и времени прогноза tпрогн i.1. Determining the type of mode - R i and the forecast time t prog i .

2. Определение для режима Ri перечня возможных для него КС, критических параметров - Хкрит i для каждого КС и запаса по критическому параметру - Хкрит без, который нельзя превысить в целях безопасности. При этом используются также данные о координатах воздушного судна (ВС), полученные из ПНО самолета, и цифровая карта местности для определения безопасной высоты полета над местностью и объектами на земле.2. Determination for the regime R i of a list of possible CS, critical parameters - X crit i for each CS and the margin of the critical parameter - X crit without , which cannot be exceeded for security purposes. It also uses data on the coordinates of the aircraft (aircraft) obtained from the aircraft’s PNO and a digital terrain map to determine the safe altitude above the terrain and objects on the ground.

3. Определение наличия КС и его конкретного вида КСпрогн i, который появляется при прогнозе движения для режима Ri.3. Determination of the presence of the CS and its specific type of CS prog i , which appears during the motion forecast for the R i mode.

4. Определение вида управления uнед для КСпрогн i, которое обеспечит недопущение данного вида КС.4. Determination of the type of control u week for the CS prog i , which will ensure the prevention of this type of CS.

5. Формирование управления uвыв для вывода ВС на исходный штатный режим полета.5. The formation of control u vyv to bring the aircraft to its original normal flight mode.

6. Формирование автоматического управления полета в зону определенного УВД аэродрома и выполнение захода и посадки - uаэр.6. Formation of automatic flight control in the area of a certain ATC of the aerodrome and landing and landing - u aer .

Для решения перечисленных задач используются следующие базы знаний:The following knowledge bases are used to solve the above problems:

- БЗ1 - по типам режимов, их признакам и tпрогн; (7)- BZ 1 - by types of modes, their features and t prog ; (7)

- БЗ2 - по математическим моделям; (9)- BZ 2 - according to mathematical models; (9)

- БЗ3 - по катастрофическим ситуациям (виды КС, критические параметры, признаки, управление по недопущению КС); (13)- BZ 3 - for catastrophic situations (types of CS, critical parameters, signs, management to prevent CS); (13)

- БЗ4 - по виду управления по выводу из КС; (19)- BZ 4 - by type of control for withdrawal from the COP; (19)

- БЗ5 - по управлению по КС; (12).- BZ 5 - for management of the COP; (12).

Параллельное моделирование ведется в течение всего полета через заданные для каждого этапа полета промежутки времени Δt на заданное время Тпрогн. Если при прогнозе, начинающемся с какого-то времени tп, за время Тпрогн прогнозируется наступление КС, с этого момента начинается моделирование по прогнозу движения самолета с управлением, обеспечивающим недопущение появления КС. Таким образом, в случае прогноза КС ведется два моделирования - по прогнозу движения при фактическом положении органов управления и по прогнозу движения при управлении по предотвращению КС. Уравнения, описывающие движение самолета на рассматриваемом режиме полета имеет видParallel modeling is carried out throughout the flight at the time intervals Δt specified for each stage of the flight for a given time T prog . If, during a forecast starting at some time t p , the occurrence of a SC is predicted during the time of the T progn , from this moment the simulation begins to predict the movement of the aircraft with control to ensure that the SC does not appear. Thus, in the case of the forecast of CS, two simulations are carried out - according to the forecast of movement in the actual position of the governing bodies and according to the forecast of movement in the management to prevent CS. The equations describing the movement of the aircraft in the considered flight mode has the form

Figure 00000004
Figure 00000004

где Х - вектор параметров движения,where X is the vector of motion parameters,

U - вектор параметров управления,U is the vector of control parameters,

F - вектор внешних возмущений.F is the vector of external disturbances.

Моделирование ведется по прогнозу начиная с момента времени tп.Modeling is carried out according to the forecast starting at time t p .

Способ параллельного моделирования позволяет спрогнозировать наступление КС при фактическом положение рычагов управления, выбрать вид управления по предотвращению КС и определить момент времени, когда надо принудительно реализовать это управление для вывода из опасного режима с минимально допустимым из условий безопасности запасом по критическому параметру. При этом пилоту дается время с момента начала прогноза возникновения КС до момента блокировки управления на пилотирование самолетом.The parallel simulation method allows predicting the occurrence of the control system at the actual position of the control levers, select the type of control to prevent the control system, and determine the time when it is necessary to forcibly implement this control to exit the dangerous mode with the margin that is minimally acceptable from the safety conditions for the critical parameter. At the same time, the pilot is given time from the moment the forecast for the occurrence of the SC begins until the control locks on piloting the aircraft.

Для определения прогноза состояния и возможностей возникновения КС системыTo determine the prediction of the state and possibilities of the occurrence of a CS system

Figure 00000005
Figure 00000005

решение проводится на заданное время t0, которое различно для разных режимов. Если при t≤t0 появляются условия Х>ХКС, где ХКС условия наступления КС, значения которых поступают из БЗ 12-13 (ЭС4), то начинается следующий цикл (этап) решения уравнения 1.1.the solution is carried out for a given time t 0 , which is different for different modes. If at t≤t 0 conditions X> X KS appear, where X KS are the conditions for the onset of KS, the values of which come from BZ 12-13 (ES4), then the next cycle (stage) of solving equation 1.1 begins.

В систему

Figure 00000006
вводится U=Uкc - управление для вывода из КС, UКС берется из БЗ 9 (ЭСЗ) и начинается решение уравненияInto the system
Figure 00000006
U = U cc is introduced - control for output from the CS, U CS is taken from the BS 9 (ESZ) and the solution of the equation begins

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

при этом оценивается возможность вывода из КС. В момент, когда |X-XКС|=ΔXбезоп - заданный запас от КС, то реализуется следующий цикл решения.while assessing the possibility of withdrawal from the COP. At the moment when | XX КС | = ΔX safe - a given margin from the КС, the next decision cycle is realized.

В момент времени, когда |X-XКС|=ΔXбезоп, у экипажа блокируется управление и система реализует для самолета UКС.At the time when | XX CS | = ΔX is safe , the crew is blocked from control and the system implements U CS for the aircraft.

Когда указанные циклы повторяются трижды, то реализуется новый цикл - включение автомата вывода из КС (ЭС5) и блока 20 - возврата в исходный режим полета.When these cycles are repeated three times, a new cycle is implemented - the inclusion of an automatic output from the CS (ES5) and block 20 - return to the original flight mode.

Логика работы системы использует последовательность задач, решаемых АВС:The logic of the system uses a sequence of tasks solved by ABC:

1. Непрерывное определение типа режима, на котором находится самолет, на основе базы знаний по видам штатных и нештатных режимов и их признаков.1. Continuous determination of the type of regime on which the aircraft is based on the knowledge base on the types of regular and emergency modes and their signs.

2. По типу режима на основе баз знаний по уравнениям движения и требуемого участка времени прогноза tпрогн. Определяются необходимые для данного режима математическая модель движения и tпрогн.2. By type of mode based on knowledge bases on the equations of motion and the required section of the forecast time t prog . The mathematical model of motion necessary for the given mode and t prog .

3. Непрерывное моделирование по прогнозу движения самолета при фактических положениях органов управления и состоянии систем на заданном промежутке времени tпрогн.3. Continuous modeling according to the forecast of the movement of the aircraft at the actual positions of the controls and the state of the systems for a given period of time t prog .

4. По типу режима на основе базы знаний по видам катастрофических ситуаций и базы данных по цифровой карте местности определяются: набор КС и их признаков для данного режима; критический параметр Хкрит. для каждого КС, превышение которого приводит к возникновению КС, и запас по критическому параметру4. According to the type of mode, based on the knowledge base by types of catastrophic situations and the database on a digital map of the area, the following are determined: a set of CS and their signs for this mode; critical parameter X crit. for each CS, the excess of which leads to the appearance of the CS, and the margin of the critical parameter

Хкрит.без., который рекомендуется не превышать в целях безопасности. Введение параметраX crit without which is recommended not to exceed for safety reasons. Parameter Introduction

Хкрит.без. диктуется тем, что управление по предотвращению КС следовало бы начинать сразу, как только при прогнозе движения самолета на время Хпрогн. прогнозируется наступление КС. Это вполне справедливо для ряда ситуаций, например сваливание, штопор, пожар. Однако в ряде случаев летчику необходимо дать возможность управлять самолетом, даже если прогнозируется КС, но есть возможность предотвратить его наступление при завершении маневра, например, при предотвращении столкновения с другим ЛА, с землей, ухода от зоны сдвига ветра или молниеопасной зоны и др. Эти соображения должны приниматься при выборе фиксированного Хкрит.без. или же за Хкрит.без. принимать его фактическое значение.X crit without dictated by the fact that the control on the prevention of COP should start immediately, as soon as the forecast of the aircraft for the time X prog. the onset of the COP is predicted. This is quite true for a number of situations, such as stall, corkscrew, fire. However, in some cases, the pilot must be given the opportunity to control the aircraft, even if the aircraft is predicted, but it is possible to prevent it from occurring at the end of the maneuver, for example, when preventing collision with another aircraft, with the ground, moving away from the wind shear zone or lightning hazard zone, etc. These Considerations should be made when choosing a fixed X crit without. or for X crit. take its actual value.

5. Если при выполнении операции 3 на промежутке Хпрогн. на основе данных по п.4 прогнозируется наступление КС, то для данного вида КС из базы данных по видам управления по недопущению КС выбирается вид управления для данного вида КС и начинается непрерывное моделирование по прогнозу движения самолета при реализации выбранного вида управления по недопущению КС.5. If when performing operation 3 on the interval X prog. based on the data according to claim 4, the onset of a CS is predicted, then for a given type of CS a control type for this type of CS is selected from a database of control types and a continuous simulation begins according to the forecast of aircraft movement when implementing the selected type of control to prevent CS.

6. В процессе моделирования по п.п.3 и 5 оценивается запас по критическому параметру ΔХ. В тот момент, когда ΔX=ΔXкpит.без, должна осуществляться блокировка управления в кабине экипажа и переход на автоматическое управление по командам рассматриваемой системы.6. In the modeling process according to items 3 and 5, the margin is estimated by the critical parameter ΔX. At that moment, when ΔX = ΔX crit.without , control should be locked in the cockpit and switch to automatic control by commands of the system in question.

7. Автоматическое управление самолетом по командам системы, реализующей управление по предотвращению КС и по выводу самолета в исходный режим.7. Automatic control of the aircraft by the commands of a system that implements control to prevent CS and to return the aircraft to its original mode.

8. Блокировка управления из кабины экипажа и реализация автоматизированного захода и посадки самолета на ближайший аэродром, выбранный на основе соответствующей базы данных, или заданный с наземного пункта УВД. Этот режим включается при условиях, когда должна обеспечиваться посадка на аэродром не ниже II категории ИКАО.8. Control blocking from the cockpit and the implementation of an automated approach and landing of the aircraft at the nearest airfield, selected on the basis of the appropriate database, or specified from the air traffic control ground station. This mode is activated under conditions when landing at an aerodrome of at least ICAO category II should be provided.

Рассматривается автономный вариант автоматизированной посадки, когда полет по маршруту, снижение, полет в зоне аэродрома и посадка осуществляется системой автоматического управления самолетом.An autonomous variant of automated landing is considered when flight along the route, descent, flight in the airfield zone and landing is carried out by the automatic control system of the aircraft.

9. Блокировка управления предполагает варианты реализации этой функции: стопорение рычагов управления; отключение электрических сигналов, пропорциональных отклонению рычагов управления; суммирование этих сигналов с сигналами противоположного знака; блокировка защитных колпаков над тумблерами и т.д.9. Lock control implies options for the implementation of this function: locking control levers; disabling electrical signals proportional to the deviation of the control levers; summing these signals with signals of the opposite sign; locking of protective caps over toggle switches, etc.

10. Связь с наземным пунктом УВД требует реализации радиокомандной линии связи для выполнения следующих функций:10. Communication with a ground-based ATC point requires the implementation of a radio command communication line to perform the following functions:

Командные сигналы с наземного пункта УВД:Command signals from a ground-level ATC point:

- Команда на блокировку управления из кабины экипажа и выполнения автоматической посадки на ближайший аэродром;- A command to lock control from the cockpit and perform automatic landing at the nearest airfield;

- Указание аэродрома посадки;- Indication of the landing aerodrome;

- Смена эшелона;- Change of level;

- Уклонение от столкновения- Collision avoidance

- Указание ВПП;- Indication of the runway;

- Уход на второй круг.- Care for the second round.

Как дополнительный вариант (в п.7) может рассматриваться передача на борт самолета командных сигналов на выполнение отдельных режимов.As an additional option (in clause 7), transmission of command signals on board an aircraft for the execution of individual modes can be considered.

Работа рассматриваемой системы, являющейся экспертной системой, которая работает не по жестким алгоритмам (как система автоматического управления), а работает по алгоритмам, выбираемым по определенным правилам из базы знаний. Система этих правил и базы знаний строится на основе знаний экспертов. Система защиты самолета от ошибочных управляющих действий из кабины экипажа строится на использовании баз знаний 7, 9, 12, 13, 19.The work of the system under consideration, which is an expert system that does not work according to strict algorithms (like an automatic control system), but works according to algorithms selected according to certain rules from the knowledge base. The system of these rules and the knowledge base is based on expert knowledge. The aircraft protection system from erroneous control actions from the cockpit is based on the use of knowledge bases 7, 9, 12, 13, 19.

База знаний по признакам режима полета (7).The knowledge base on the signs of flight mode (7).

Виды режимов включают как типовые режимы (взлет, набор высоты, снижение, крейсерский режим, разворот, полет по кругу, заход на посадку, посадка), так и нештатные (полет с отказавшими одним или несколькими двигателями; полет с отказавшими системами; полет в условиях обледенения, сильного дождя, сдвига ветра; сваливание; штопор; полет при пожаре на борту; полет при нештатной конфигурации; автоматическое сопровождение с использованием цифровых карт местности).The types of modes include both standard modes (take-off, climb, descent, cruising, turning, flying in a circle, approach, landing), and emergency (flight with one or more engines failed; flight with failed systems; flight in conditions icing, heavy rain, wind shear; stall; corkscrew; flight in case of fire on board; flight in case of emergency configuration; automatic tracking using digital terrain maps).

Для каждого типа режима определяются характеризующие их признаки (параметры движения, параметры управления, конфигурация, состояние двигателей и систем самолета, внешние возмущения).For each type of mode, the characteristics characterizing them are determined (motion parameters, control parameters, configuration, state of engines and aircraft systems, external disturbances).

Для каждого режима определяется время моделирования для прогноза движения при фактическом положении органов управления и прогноза движения по выводу из катастрофической ситуации tпрогн. Это время определяется для каждого вида режима по времени, необходимому для вывода из катастрофических ситуаций, возможных для данного режима, и по управлению, которое приводит к катастрофической ситуации. Например, для крейсерского режима tпрогн будет разное для случая полного отклонения руля высоты и для случая торможения после уборки газа всех двигателей при сохранении высоты.For each mode, the simulation time is determined for the motion forecast for the actual position of the controls and the motion forecast for the conclusion from the catastrophic situation t prog . This time is determined for each type of regime according to the time necessary to get out of catastrophic situations possible for this regime, and by the control that leads to a catastrophic situation. For example, for cruising mode t, the prog will be different for the case of a complete deviation of the elevator and for the case of braking after gas cleaning of all engines while maintaining the altitude.

База знаний по математическим моделям ЛА (9)Knowledge Base for Mathematical Models of Aircraft (9)

Модели выбираются по следующим признакам: вес и центровка, конфигурация, скорость, высота, углы атаки и скольжения, число Маха, режимы работы двигателей, состояние ВПП, уровень обледенения. Идеальным случаем такой базы знаний является математическая модель для комплексного тренажера, дополненная расширением параметров до уровня катастрофических ситуаций.Models are selected according to the following criteria: weight and alignment, configuration, speed, height, angle of attack and slip, Mach number, engine operating conditions, runway status, icing level. The ideal case of such a knowledge base is a mathematical model for a complex simulator, supplemented by expanding the parameters to the level of catastrophic situations.

База знаний по катастрофическим ситуациям (13)Catastrophic Knowledge Base (13)

Для каждого режима составляется перечень катастрофических ситуаций, которые могут появиться вследствие ошибочных (неумышленных или умышленных) управляющих действий из кабины экипажа. При этом рассматриваются управляющие действия как при выполнении штатных режимов полета, так и режимов с отказами силовой установки и систем самолета, разгерметизации, пожаре, обледенении, сдвига ветра, сильном дожде, опасном сближении с другим самолетом и др.For each mode, a list of catastrophic situations is compiled that may appear as a result of erroneous (unintentional or intentional) control actions from the cockpit. At the same time, control actions are considered both when performing standard flight modes, and modes with failures of the power plant and aircraft systems, depressurization, fire, icing, wind shear, heavy rain, dangerous proximity with another aircraft, etc.

База знаний по КС, возможным для каждого этапа полета, включает в себя базы знаний по перечню КС и рекомендуемому из соображений безопасности минимально допустимому запасу по критическому параметру при предотвращению КС.The knowledge base on the CA, possible for each stage of the flight, includes the knowledge base on the list of the CA and the recommended minimum safety margin for the critical parameter recommended for safety reasons while preventing the CA.

База знаний по перечню катастрофических ситуаций для каждого режима полета формируется на основе следующих фрагментов:The knowledge base for the list of catastrophic situations for each flight mode is formed on the basis of the following fragments:

- Анализа статистики летных происшествий;- Analysis of flight accident statistics;

- Инженерного анализа по выявлению возможных отказов самолетных систем и силовой установки, выполняемых при сертификации самолета;- Engineering analysis to identify possible failures of aircraft systems and power plants performed during certification of the aircraft;

- Инженерного анализа по выявлению возможных ошибочных действий по управлению из кабины экипажа, приводящих к катастрофической ситуации.- Engineering analysis to identify possible erroneous control actions from the cockpit, leading to a catastrophic situation.

База знаний по признакам КС формируется для КС каждого режима полета следующим образом. В первую очередь в перечень признаков каждого КС входит критический параметр и его контрольное значение. Далее в зависимости от режима полета и вида КС в указанный перечень входят: параметры управления, конфигурация, вес, центровка, факт отказного состояния систем самолета, внешние возмущения (ветер, обледенение, молния и т.д.), определенные параметры движения (например, угол атаки при попадании в штопор), рельеф местности, параметры полета самолета, с которыми возможно опасное сближение и др.A knowledge base based on the attributes of the spacecraft is formed for the spacecraft of each flight mode as follows. First of all, the list of features of each CS includes a critical parameter and its control value. Further, depending on the flight mode and type of CS, the specified list includes: control parameters, configuration, weight, alignment, the fact of the failure state of aircraft systems, external disturbances (wind, icing, lightning, etc.), certain motion parameters (for example, angle of attack when falling into a tailspin), terrain, flight parameters of the aircraft, with which a dangerous approach is possible, etc.

База знаний по критическому параметру КС формируется на основе определения параметра, превышение (или уменьшение) которого приводит к разрушению самолета при рассмотрении каждого конкретного случая наступления КС. Разрушение самолета может быть связано:The knowledge base on the critical parameter of the CS is formed on the basis of determining the parameter, the excess (or decrease) of which leads to the destruction of the aircraft when considering each specific case of the occurrence of the CS. The destruction of the aircraft may be due to:

- с превышением расчетной по прочности нагрузки (в этом случае критическими параметрами могут быть приборная скорость, вертикальная и боковая перегрузки);- exceeding the load calculated for strength (in this case, the critical parameters may be the instrument speed, vertical and lateral overloads);

- с ударом самолета о землю (в этом случае критический параметр - высота полета или же, если полет происходит над городом или одиночными объектами, то в качестве критического параметра может быть взята высота над безопасным уровнем полета над городом или этими объектами);- with a plane crashing to the ground (in this case, the critical parameter is the flight altitude, or if the flight is above the city or single objects, then the altitude above the safe level of flight above the city or these objects can be taken as a critical parameter);

- с пожаром (в этом случае критический параметр - время пожара);- with fire (in this case, the critical parameter is the time of the fire);

- с превышением взлетного веса и пределов центровки;- with excess take-off weight and centering limits;

- с неправильной конфигурацией, например, посадкой с убранными шасси;- with the wrong configuration, for example, landing with retracted chassis;

- с отказом всех двигателей из-за отсутствия топлива или удара молнии;- with the failure of all engines due to lack of fuel or lightning strike;

- с попаданием в штопор;- falling into a tailspin;

- со столкновением с другим летательным аппаратом.- with a collision with another aircraft.

База знаний по виду управления вывода из катастрофической ситуации (19)A knowledge base by the type of management of a conclusion from a catastrophic situation (19)

При этом имеется в виду управление, позволяющее как можно быстрее предотвратить приближение критического параметра к его контрольному значению и вывести самолет в исходный штатный режим полета. Вывод самолета в исходный режим после предотвращения наступления КС сложности не представляет и решается на основе алгоритмов штатной системы автоматического управления. Определение вида управления по предотвращению КС осуществляется следующими способами:At the same time, this refers to control that allows you to quickly prevent the critical parameter from approaching its control value and bring the aircraft back to its original normal flight mode. Conclusion of the aircraft in the initial mode after preventing the onset of the COP is not difficult and is solved on the basis of the algorithms of the standard automatic control system. Determining the type of control to prevent CS is carried out in the following ways:

- Определение оптимального управления, что требует больших усилий и не всегда может быть реализовано;- Definition of optimal control, which requires a lot of effort and can not always be implemented;

- Определение рациональной стратегии управления на основе математического моделирования, полетов на пилотажных стендах и тренажерах, летных испытаний;- Definition of a rational management strategy based on mathematical modeling, flight on aerobatic stands and flight simulators, flight tests;

- Использование существующих баз знаний (например, использование базы знаний по методам вывода из штопора в зависимости от вида штопора);- Use of existing knowledge bases (for example, the use of a knowledge base on methods of withdrawing from a corkscrew depending on the type of corkscrew);

- Результаты инженерного анализа, которые касаются, в основном, разовых команд управления (например, команды на своевременное изменение конфигурации).- The results of engineering analysis, which relate mainly to one-time control commands (for example, commands for timely configuration changes).

Организация решения задач в многозадачном программном комплексе АВС предполагает определение последовательности решения задач с их зацикливанием для однотипных информационных режимов, хранение и передачу информации между устройствами памяти и процессорами. Система работает в реальном масштабе времени.Organization of problem solving in the ABC multitasking software package involves determining the sequence of problem solving with their loops for the same information modes, storage and transmission of information between memory devices and processors. The system works in real time.

Claims (1)

Автоматизированная высокоинтеллектуальная система обеспечения безопасности полета летательного аппарата (ЛА), содержащая штатную систему управления ЛА, соединенную с датчиками состояния бортовых систем, блок прогноза движения ЛА за время t0, связанный выходом с входом блока определения катастрофических ситуаций (КС), вычислитель параметров движения (ВПД) ЛА, связанный выходом с входами блока определения режимов полета, блока прогноза движения ЛА за время t0, переключателя, выполненного пороговым, блока сравнения, блока возврата в исходный режим полета, связанный с ВПД, первая экспертная систем А (ЭС), выполненная с блоком определения режимов полета, соединенным с базой знаний (БЗ) по признакам режимов полета ЛА, вторая ЭС, выполненная с блоком выбора математической модели полета ЛА, соединенным с БЗ по математическим моделям полета ЛА и ВПД, третья ЭС, выполненная с блоком прогноза движения ЛА, блоком определения КС, соединенным с БЗ по управлению по критическому параметру и БЗ по КС, связанными последовательно с блоком прогноза движения по предотвращению КС, блоком сравнения, блоком определения момента блокировки штатной системы управления ЛА, четвертая ЭС, выполненная с блоком управления по выводу из КС, соединенным с выходом БЗ по виду управления вывода из КС, блок определения приближения к эксплуатационным ограничениям, соединенный с БЗ по эксплуатационным ограничениям, связанный своим входом с выходом блока прогноза движения ЛА, БЗ по управлению по недопущению выхода за ограничения, связанная с блоком формирования подсказки экипажу, второй вход которого соединен с блоком определения приближения к эксплуатационным ограничениям, а выход - с индикатором на приборной доске, отличающаяся тем, что в нее введены задатчик эталонных характеристик и допусков (ЗЭХД), формирователь эталонных управляющих воздействий (ФЭУВ), формирователь заданной программы управления (ФЗПУ), формирователь границ допусков заданных эталонных характеристик (ФГДЗЭХ), распределительный блок, блок сравнения, логический блок, блок цифровой карты местности, накопитель информации, входом соединенный с выходом ВПД, выходы которого соединены с блоком цифровой карты местности и распределительным блоком, выходы которого соединены с входами ЗЭХД, ФЭУВ, ФЗПУ, ФГДЗЭХ, а их выходы соединены с четырьмя входами блока сравнения, пятый вход которого соединен с выходом блока цифровой карты местности, а выходом - с логическим блоком, выходы которого связаны с входом блока определения режима полета и входом индикатора на приборной доске. Automated highly intelligent flight safety system for an aircraft (LA), containing a full-time control system for the aircraft, connected to the sensors of the state of the onboard systems, a block for predicting the movement of the aircraft for time t 0 , connected with the output to the input of the catastrophic situations (CS) detection unit, and a motion parameters calculator ( CPA) LA associated with the output mode determination unit inputs the flight prediction of aircraft movements per unit time t 0, switch, configured threshold, the comparator unit, a return unit iskho the first flight mode associated with the airspace, the first expert system A (ES), made with a block for determining flight modes connected to a knowledge base (KB) based on the flight modes of the aircraft, the second ES, made with a block for selecting the mathematical model of flight of the aircraft connected to KB based on mathematical flight models of aircraft and airspace, the third ES made with the block for forecasting the movement of the aircraft, the block for determining the CS connected to the KB for control by critical parameter and the KB for the CS connected in series with the block of forecasting the movement for preventing CS, the block is comparable unit, the determination of the moment of blocking the standard control system of the aircraft, the fourth ES, made with the control unit on the output from the CS connected to the output of the BZ by the type of control of the output from the CS, the block determining the approximation to operational limitations, connected to the BZ according to operational limitations, connected with its the input with the output of the aircraft motion prediction unit, BZ for managing to prevent exceeding the restrictions associated with the crew prompting unit, the second input of which is connected to the unit for determining the proximity to e operational constraints, and the output - with an indicator on the dashboard, characterized in that it includes a reference characteristics and tolerance setter (SEC), a reference control action generator (FEUV), a predetermined control program generator (FZPU), a tolerance limiter of predetermined reference characteristics (FGDZEH), distribution block, comparison block, logic block, digital terrain map block, information storage device connected to the output of the VPD, the outputs of which are connected to the local digital map block spans and a distribution block, the outputs of which are connected to the inputs of the ZEHD, FEUV, FZPU, FGDZEH, and their outputs are connected to the four inputs of the comparison unit, the fifth input of which is connected to the output of the digital terrain map block, and the output to the logic block, the outputs of which are connected to the input of the block determining the flight mode and the input of the indicator on the dashboard.
RU2009119404/11A 2009-05-25 2009-05-25 Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety RU2388663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009119404/11A RU2388663C1 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009119404/11A RU2388663C1 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2388663C1 true RU2388663C1 (en) 2010-05-10

Family

ID=42673875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009119404/11A RU2388663C1 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388663C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562409C2 (en) * 2013-10-15 2015-09-10 Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" System of processing and analysis of flight information in real time and control of flight experiment
RU2578756C1 (en) * 2015-05-26 2016-03-27 Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ФГУП ГосНИИ ГА) System for quantitative evaluation of aircraft flight safety level according to operation data thereof
RU2598130C1 (en) * 2015-07-06 2016-09-20 Василий Васильевич Ефанов Smart crew support system
RU2615805C2 (en) * 2015-05-27 2017-04-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Complex of means for battle management system automation
RU2677833C2 (en) * 2013-05-09 2019-01-21 Зе Боинг Компани Providing a description of aircraft intent
RU203679U1 (en) * 2020-12-04 2021-04-15 Александр Афанасьевич Большаков ON-BOARD AIRCRAFT SAFETY MANAGEMENT SYSTEM
RU2751377C1 (en) * 2020-10-29 2021-07-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") Method for intelligent support of aircraft crew during flight phase
RU2755554C1 (en) * 2020-12-02 2021-09-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Aircraft control method during combat maneuverance

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677833C2 (en) * 2013-05-09 2019-01-21 Зе Боинг Компани Providing a description of aircraft intent
RU2562409C2 (en) * 2013-10-15 2015-09-10 Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" System of processing and analysis of flight information in real time and control of flight experiment
RU2578756C1 (en) * 2015-05-26 2016-03-27 Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ФГУП ГосНИИ ГА) System for quantitative evaluation of aircraft flight safety level according to operation data thereof
RU2615805C2 (en) * 2015-05-27 2017-04-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Complex of means for battle management system automation
RU2598130C1 (en) * 2015-07-06 2016-09-20 Василий Васильевич Ефанов Smart crew support system
RU2751377C1 (en) * 2020-10-29 2021-07-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") Method for intelligent support of aircraft crew during flight phase
RU2755554C1 (en) * 2020-12-02 2021-09-17 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Aircraft control method during combat maneuverance
RU203679U1 (en) * 2020-12-04 2021-04-15 Александр Афанасьевич Большаков ON-BOARD AIRCRAFT SAFETY MANAGEMENT SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2388663C1 (en) Computer-aided highly smart system (cahss) to ensure aircraft flight safety
RU2634502C2 (en) Method and device for traffic control at aerodrome
Gonçalves et al. Unmanned aerial vehicle safety assessment modelling through petri Nets
Valdés et al. The development of probabilistic models to estimate accident risk (due to runway overrun and landing undershoot) applicable to the design and construction of runway safety areas
US9196165B2 (en) Assessing feasibility of an aircraft trajectory
US20170013061A1 (en) Method for integrating a new service into an avionics onboard system with open architecture of client-server type, in particular for an fim manoeuvre service
RU2339547C9 (en) Automated high-intelligent system for aircraft flight safety providing
Kulida et al. About the use of artificial intelligence methods in aviation
CN113359834B (en) Unmanned aerial vehicle operation monitoring method, system and monitoring platform
RU2370416C1 (en) Automated system for manned aircraft flight safety provision
Gil et al. E-pilots: A system to predict hard landing during the approach phase of commercial flights
CN105679104A (en) Airborne forward-looking terrain predicting and warning method
Chen et al. Integrated Conflict Management for UAM With Strategic Demand Capacity Balancing and Learning-Based Tactical Deconfliction
Tan et al. Therp-cream prediction method for human failure probability for air traffic control
Ud-Din et al. Analysis of loss of control parameters for aircraft maneuvering in general aviation
Bazhenov et al. Simulation of on-board model of airliner to evaluate capability of trajectories and flight safety
Di Vito et al. Real-Time pilot support system for airborne Self-Separation
Tang et al. Conflict-avoidance-oriented airport surface-taxiing guidance lights system model
de Castro Fortes et al. An approach for safety assessment in UAS operations applying stochastic fast-time simulation with parameter variation
Skorupski Fuzzy risk matrix as a tool for the analysis of the air traffic safety
Sherry et al. Anatomy of a No-Equipment-Failed (NEF) ICNS System Malfunction: The Case of Singapore Airlines SQ-327 Runway Excursion
Menon et al. An In-Time Aviation Safety Prognostics System
Burdun et al. Fuzzy situational tree-networks for intelligent flight support
Dalamagkidis et al. UAS safety assessment and functional requirements
Hook et al. Exploring the Potential of Automatic Safety Systems in General Aviation

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150526