RU2455623C1

RU2455623C1 - Method of improving flight safety of aircraft

Info

Publication number: RU2455623C1
Application number: RU2010150982/28A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Конюхов (RU); Геннадий Александрович Конюхов; Борис Владимирович Скворцов (RU); Борис Владимирович Скворцов; Маргарита Игоревна Голикова (RU); Маргарита Игоревна Голикова; Александра Валерьевна Солнцева (RU); Александра Валерьевна Солнцева
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-07-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method involves measuring full and static pressure in the nose and tail parts of the aircraft, determining pressure difference in the tail and nose parts, comparing with a permissible value and determining flight safety based on the value of deviation from the permissible value.

EFFECT: higher flight safety.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для повышения безопасности полетов летательных аппаратов. Изобретение позволяет обеспечить безопасность полетов летательных аппаратов, в том числе и при воздействии на них турбулентных воздушных потоков.The invention relates to the field of measurement technology and is intended to improve the flight safety of aircraft. The invention allows to ensure the flight safety of aircraft, including when exposed to turbulent air currents.

Способ базируется на определении параметров воздушных потоков при полете летательного аппарата, в том числе и при воздействии турбулентных потоков с помощью двух идентичных приемников проточного типа, установленных соосно на фюзеляже в носовой и хвостовой частях летательного аппарата.The method is based on determining the parameters of air flows during flight of the aircraft, including when exposed to turbulent flows using two identical flow-type receivers mounted coaxially on the fuselage in the nose and tail of the aircraft.

Требования к безопасности полетов, метрологической однозначности, воспроизводимости информации, технологичности при изготовлении и в эксплуатации заставляют использовать для этих целей устройства первичной информации, в том числе и аэрометрической направленности - приемников простейших геометрических, легко воспроизводимых и сохраняемых форм. Приемники воздушных давлений (ПВД) должны обеспечивать точной информацией не только бортовые компьютеры, но и летчиков, которые ответственны за безопасность полета летательного аппарата. Расширение функциональных возможностей ПВД с сохранением высокой точности измерения статического и полного давлений при наличии знакопеременных скоростей набегающих воздушных потоков позволит летчику определять динамические воздействия воздушных потоков на летательный аппарат, что поможет принять ему наиболее рациональное (безопасное) решение о пути следования летательного аппарата.Requirements for flight safety, metrological uniqueness, reproducibility of information, manufacturability during manufacture and operation make it necessary to use primary information devices for this purpose, including aerometric measurements - receivers of simple geometric, easily reproducible and stored forms. Air pressure receivers (LDPE) must provide accurate information not only on-board computers, but also pilots who are responsible for the flight safety of the aircraft. Expanding the functionality of LDPE while maintaining high accuracy in measuring static and total pressures in the presence of alternating speeds of incoming air flow will allow the pilot to determine the dynamic effects of air flow on the aircraft, which will help him make the most rational (safe) decision on the route of the aircraft.

Трубки полных и статических давлении приемников давлении пневматически соединены с соответствующими трубопроводами указателей воздушных параметров, установленных на приборной доске летчиков.Tubes of full and static pressure pressure receivers are pneumatically connected to the corresponding pipelines of air parameter indicators mounted on the pilots dashboard.

Отличительной особенностью предлагаемого способа повышения безопасности полетов летательных аппаратов при воздействии турбулентных воздушных потоков является то, что на фюзеляже летательного аппарата соосно устанавливаются два идентичных проточных приемника полных и статических давлений в носовой и хвостовой частях фюзеляжа. Эти приемники позволяют одновременно определять перепады давлений по каналам полных и статических давлений. При этом возможны два режима работы: по раздельной или совмещенной (объединенной) схемам соединений трубопроводов полных и статических давлений.A distinctive feature of the proposed method of increasing the flight safety of aircraft under the influence of turbulent air flows is that two identical flow receivers of full and static pressures are coaxially mounted on the fuselage of the aircraft in the fore and aft parts of the fuselage. These receivers allow you to simultaneously determine the pressure drops through the channels of full and static pressure. In this case, two modes of operation are possible: according to separate or combined (combined) connection diagrams of pipelines of full and static pressures.

В настоящее время на борту современных авиалайнеров не предусмотрено измерение пульсаций набегающих воздушных потоков. Это обстоятельство, как показывает мировая практика эксплуатации летательных аппаратов, приводит к печальным последствиям.Currently, on board modern airliners there is no provision for measuring ripple of incoming air currents. This circumstance, as shown by the world practice of operating aircraft, leads to sad consequences.

Анализ последних за текущий год авиационных происшествий и катастроф, основанный на выводах, получаемых при их расследовании, показывают, что летчики не имели оперативной информации, достаточной для принятия правильных решений.An analysis of the latest accidents and disasters over the current year, based on the conclusions obtained during their investigation, shows that the pilots did not have operational information sufficient to make the right decisions.

Расширение функциональных возможностей предлагаемого способа повышения безопасности полетов летательных аппаратов оказалось возможным при использовании приемников давлений проточного типа с сохранением высокой точности измерения статического и полного давлений набегающих воздушных потоков. При этом летчикам предоставляется возможность определять не только статические, но и полные давления, а также направления воздушных потоков в зонах полета летательного аппарата.The expansion of the functionality of the proposed method for improving the flight safety of aircraft has been possible using flow-type pressure receivers while maintaining high accuracy in measuring the static and full pressures of incoming air flows. At the same time, pilots are given the opportunity to determine not only static, but also total pressures, as well as the directions of air flows in the flight zones of the aircraft.

Перечисленные особенности и свойства проточных приемников позволяют предложить способ повышения безопасности полетов летательных аппаратов при воздействии на них и турбулентных воздушных потоков.The listed features and properties of flow receivers allow us to suggest a way to increase the flight safety of aircraft under the influence of turbulent air flows.

Способ относится к повышению безопасности полетов летательных аппаратов при воздействии на них турбулентных опасных воздушных потоков (в том числе и при воздействии межтропической конвергенции при полетах над океанами в зоне экватора).The method relates to improving the flight safety of aircraft under the influence of turbulent hazardous air currents (including the effects of inter-tropical convergence during flights over the oceans in the equatorial zone).

Измерение воздушных пульсаций параметров полета является одной из важнейших задач аэродинамики и аэромеханики летательных аппаратов.The measurement of air pulsations of flight parameters is one of the most important tasks of aerodynamics and aeromechanics of aircraft.

Эта задача весьма актуальна для летательных аппаратов гражданской авиации и военной авиации. Такая задача весьма актуальна и для вертолетов при полетах: вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз. В этом случае безопасность полетов обеспечивается с помощью известного способа измерения воздушных давлений трубками Пито, Прандтля, устанавливаемыми в носовой части фюзеляжа летательного аппарата. Известны способы, реализованные с помощью устройств для измерения статического давления [авт. св. SU №1128177 A1, G01Р 5/16, 1984; SU №1171679 A1, G01L 19/00, 1985), устанавливаемых в носовой части летательного аппарата, а представленные в работе (А.Н. Петунин «Методы и техника измерений параметров газового потока»- М.: Машиностроение, 1996, - 380 стр.) устройства предназначены для измерения полного давлений, стр.145, и также устанавливаются в носовой части летательного аппарата.This task is very relevant for aircraft of civil aviation and military aviation. This task is also very relevant for helicopters during flights: back and forth, left and right, up and down. In this case, flight safety is ensured using the known method of measuring air pressures by Pitot and Prandtl tubes installed in the nose of the aircraft fuselage. Known methods implemented using devices for measuring static pressure [ed. St. SU No. 1118177 A1, G01P 5/16, 1984; SU No. 1171679 A1, G01L 19/00, 1985), installed in the bow of the aircraft, and presented in the work (A.N. Petunin, “Methods and techniques for measuring gas flow parameters” - M .: Mechanical Engineering, 1996, - 380 pp. .) the devices are designed to measure the total pressure, p. 145, and are also installed in the bow of the aircraft.

Основными недостатками известных аналогов является то, что они не имеют возможности одновременно определять при смене направления воздушных потоков, скорость полета, статическое и полное давления, а также пульсацию этих давлений.The main disadvantages of the known analogues is that they do not have the ability to simultaneously determine when changing the direction of air flow, flight speed, static and total pressure, as well as the pulsation of these pressures.

Прототипом заявляемого способа повышения безопасности полетов летательных аппаратов является способ, основанный на использовании в нем проточных приемников полного и статического давлений RU 81801 U1,G01L 19/00 (2006.01) по классической схеме установки приемников давления в носовой части летательного аппарата.The prototype of the proposed method of increasing the flight safety of aircraft is a method based on the use of flow-through receivers of full and static pressure RU 81801 U1, G01L 19/00 (2006.01) according to the classical scheme of installing pressure receivers in the nose of the aircraft.

Основным недостатком прототипа является то, что он не имеет возможности при воздействии турбулентных воздушных потоков на летательный аппарат измерять эти пульсации.The main disadvantage of the prototype is that it does not have the ability to measure these pulsations when exposed to turbulent air currents on an aircraft.

Способ повышения безопасности полетов летательных аппаратов при воздействии на летательный аппарат турбулентных воздушных потоков направлен на расширение функциональных возможностей и повышение достоверности контроля пульсаций воздушных потоков.A way to increase the flight safety of aircraft when exposed to turbulent air currents on an aircraft is aimed at expanding the functionality and increasing the reliability of control of pulsations of air flows.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе повышения безопасности полетов летательных аппаратов, заключающемся в замере полного и статического давлений в носовой части летательного аппарата, согласно изобретению, дополнительно замеряют полное и статическое давления в хвостовой части летательного аппарата, определяют разность давлений в носовой и хвостовой частях и сравнивают с допустимым значением, по величине отклонения от которого судят о безопасности полета.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of increasing the flight safety of aircraft, which consists in measuring the total and static pressures in the bow of the aircraft, according to the invention, the total and static pressures in the tail of the aircraft are additionally measured, the pressure difference in the bow and tail is determined parts and compared with an acceptable value, the magnitude of the deviation from which judge the flight safety.

Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что первый приемник Пр 1, установленный в носовой части фюзеляжа летательного аппарата, пневматически соединяется с соответствующими трубопроводами первого указателя пульсаций давлений УПД1 и второго указателя пульсаций давлений УПД2.A distinctive feature of the proposed method is that the first receiver Pr 1 installed in the nose of the aircraft fuselage is pneumatically connected to the corresponding pipelines of the first pressure pulsation indicator UPD1 and the second pressure pulsation indicator UPD2.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства измерения пульсаций давлений.Figure 1 shows a block diagram of a device for measuring pressure pulsations.

На фиг.2 приведена функциональная схема устройства при электронной обработке сигналов воздушных давлений, разнесенных по корпусу приемников воздушных давлений,Figure 2 shows a functional diagram of a device for electronic processing of air pressure signals spaced across the housing of air pressure receivers,

где 1 - проточный приемник статического и полного давлений, установленный в носовой части фюзеляжа; 2 - датчик давления первого приемника; 3 - индикатор; 4 - микроконтроллер; 5 - бортовой компьютер; 6 - датчик давления второго приемника; 7 - проточный приемник статического и полного давлений, установленный в хвостовой части фюзеляжа; P1, Р2 - информация, поступающая из датчиков первого и второго преемников давлений; U(P1), U(P2) - сигналы с первого и второго датчиков давлений; U(P1)/U(P2) - отношение сигналов давлений; Ш - шина данных.where 1 is a flow receiver of static and full pressures installed in the nose of the fuselage; 2 - pressure sensor of the first receiver; 3 - indicator; 4 - microcontroller; 5 - on-board computer; 6 - pressure sensor of the second receiver; 7 - flow-through receiver of static and full pressures installed in the rear of the fuselage; P1, P2 - information coming from the sensors of the first and second pressure successors; U (P1), U (P2) - signals from the first and second pressure sensors; U (P1) / U (P2) - ratio of pressure signals; W is the data bus.

На фиг.1 - УС1 - указатель скорости, измеренной с помощью давлений, воспринимаемых первым приемником Пр1, установленным в носовой части фюзеляжа ЛА; УС2 - указатель скорости, измеренной с помощью давлений, воспринимаемых вторым приемником Пр2, установленным в хвостовой части фюзеляжа ЛА; УO1 - указатель отношения давлений

воспринимаемых первым приемником Пр1, установленным в носовой части фюзеляжа ЛА; УO2 - указатель отношения давлений

воспринимаемых вторым приемником Пр2, установленным в хвостовой части фюзеляжа ЛА; УПД1 - указатель пульсаций давлений

измеряющим отношение давления Р_пр1 воспринимаемое первым приемником Пр1, к давлению Р_обр2, воспринимаемое вторым приемником Пр2; УПД2 - указатель пульсаций давлений

измеряющим отношение давления Р_пр2, воспринимаемое вторым приемником, к давлению Р_обр1 воспринимаемое первым приемником.Figure 1 - US1 is a speed indicator measured using the pressures perceived by the first receiver Pr1 installed in the nose of the fuselage of the aircraft; US2 - a pointer to the speed measured using the pressure perceived by the second receiver Pr2 installed in the rear of the aircraft fuselage; YO1 - pressure ratio indicator

perceived by the first receiver Pr1 installed in the nose of the fuselage of the aircraft; UO2 - pressure ratio indicator

perceived by the second receiver Pr2 installed in the rear of the aircraft fuselage; UPD1 - pointer pressure pulsation

measuring the ratio of pressure P _CR1 perceived by the first receiver Pr1 to pressure P _arr2 perceived by the second receiver Pr2; UPD2 - pointer pressure pulsation

measuring the ratio of pressure P _CR2 perceived by the second receiver to pressure P _arr1 sensed by the first receiver.

Первый приемник Пр1 пневматически связан через трубопроводы с указателем скорости УС1 и УO1 указателем отношения давлений P_пр1/P_обр1. Второй приемник Пр2, установленный в хвостовой части фюзеляжа, соединяется с соответствующими системами с указателем скорости УС2, измеряемое с помощью давлений этого приемника, и указателем отношения давлений УO2 Р_пр2/Р_обр2, и указателем пульсаций давлений УПД2, измеряющим отношение давлений Р_пр2/Р_обр1.The first receiver Pr1 is pneumatically connected through pipelines with a speed indicator US1 and UO1 with a pressure ratio indicator P _pr1 / P _arr1 . The second receiver Pr2, installed in the rear of the fuselage, is connected to the corresponding systems with a speed indicator US2, measured using the pressures of this receiver, and a pressure ratio indicator УO2 Р _пр2 / Р _обр2 , and a pressure pulsation indicator UPD2, which measures the pressure ratio Р _pr2 / Р _arr . ₁ .

Давление Р_обр2, измеряемое приемником Пр2, пневматически соединяется с указателем отношения давлений УO2 и с указателем пульсаций давлений УПД1.The pressure P _arr2 , measured by the receiver Pr2, is pneumatically connected to the pressure ratio indicator UO2 and to the pressure pulsation indicator UPD1.

Второй приемник, установленный в хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата, соединяется с соответствующими трубопроводами указателей УПД1 и УO2. При наличии турбулентных потоков первый приемник, установленный в носовой части летательного аппарата, выдает информацию на УПД1 и УПД2 указатели пульсаций давлений, показания которых могут не совпадать между собой.The second receiver, mounted in the rear of the fuselage of the aircraft, is connected to the corresponding pipelines of the indicators UPD1 and UO2. In the presence of turbulent flows, the first receiver, mounted in the bow of the aircraft, provides information on UPD1 and UPD2 indicators of pressure pulsations, the readings of which may not coincide.

На фиг.1 давление P_пр1 соответствует полному давлению и соответствует положительному направлению потока +V, измеряемое приемником, установленным в носовой части фюзеляжа, P_обр1 - давление, измеряемое из диффузорной части первого приемника при обратном направлении воздушного потока -V. Статическое давление измеряется первым и вторым приемниками, второй приемник установлен в хвостовой части фюзеляжа.In Fig. 1, the pressure P _CR1 corresponds to the total pressure and corresponds to the positive direction of flow + V measured by the receiver installed in the nose of the fuselage, P _arr1 is the pressure measured from the diffuser part of the first receiver when the air flow direction is -V. Static pressure is measured by the first and second receivers, the second receiver is installed in the rear of the fuselage.

При невозмущенных потоках, которые имеют место в нормальных метеоусловиях, принимаемые статические и полные давления будут отличаться на постоянные величины. При возникновении возмущений появятся пульсации давлений, снимаемые в носовой и хвостовой частях ЛА. Именно такие перепады и вариации давлений приводят к возникновению толчков и трясок ЛА. По величине этих пульсаций можно судить о степени опасности ситуаций.With unperturbed flows that occur under normal weather conditions, the received static and total pressures will differ by constant values. When disturbances occur, pressure pulsations appear in the nose and tail of the aircraft. It is precisely such differences and pressure variations that lead to the occurrence of tremors and shakes of the aircraft. By the magnitude of these pulsations, one can judge the degree of danger of situations.

Приемник воздушного давления Пр1, установленный в носовой части самолета, воспринимает статическое и полное атмосферное давления, которые передаются к электронному датчику ДД1, где преобразуются в электрические сигналы и поступают на вход микроконтроллера МК. На другой вход микроконтроллера через ДД2 поступают сигналы с приемника Пр2, расположенного в хвостовой части самолета. Микроконтроллер вычисляет отношение давлений, которое передается в бортовой компьютер БК и выводится пилоту на шкалу индикатора И.The air pressure receiver Pr1 installed in the nose of the aircraft receives static and total atmospheric pressure, which are transmitted to the DD1 electronic sensor, where they are converted into electrical signals and fed to the input of the MK microcontroller. At the other input of the microcontroller, through DD2, signals are received from the receiver Pr2, located in the rear of the aircraft. The microcontroller calculates the pressure ratio, which is transmitted to the on-board computer BK and displayed to the pilot on the scale of the indicator I.

Использование описываемого устройства возможно не только на борту ЛА, но и на тренажерах, что позволит повысить качество подготовки летчиков профессиональным навыкам пилотирования летательными аппаратами в сложных метеоусловиях.The use of the described device is possible not only on board the aircraft, but also on simulators, which will improve the quality of training pilots for professional skills in piloting aircraft in difficult weather conditions.

Claims

Способ повышения безопасности полетов летательных аппаратов при воздействии на них турбулентных воздушных потоков, заключающийся в том, что замеряют полное и статическое давления в носовой части летательного аппарата, отличающийся тем, что дополнительно замеряют полное и статическое давления в хвостовой части летательного аппарата, определяют разность давлений в хвостовой и носовой частях, сравнивают с допустимым значением и по величине отклонения от которого судят о безопасности полета. A way to increase the flight safety of aircraft under the influence of turbulent air currents, which consists in measuring the total and static pressure in the bow of the aircraft, characterized in that they also measure the total and static pressure in the tail of the aircraft, determine the pressure difference in the tail and bow, are compared with an acceptable value and the magnitude of the deviation from which they judge the safety of flight.