CC BY
65Решетневскуе чтения. 2018
УДК.656.7.022; 656.7.05
БОРТОВАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОСАДКИ ВЕРТОЛЕТА НА НЕПОДГОТОВЛЕННУЮ ПЛОЩАДКУ
Д. В. Дмитриев*, И. А. Акзигитова, Ю. В. Огородникова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
По статистике одной из основных причин аварий вертолетов является низкая надежность средств для обеспечения посадки на неподготовленную посадочную площадку (ПП) как в дневное время суток, так и в ночное при плохой визуальной видимости. В некоторых случаях при хороших летных условиях, но запыленной земной поверхности ПП, возникает аварийная ситуация для жизни экипажа. В настоящее время большинство вертолетов могут быть оборудованы спутниковыми навигационными системами и бортовыми радиовысотомерами, обеспечивающими при маневрировании точное определения координат ПП. Однако данные системы не могут обеспечить пилотов необходимой информацией о состоянии рельефа ПП и о возможных посторонних объектах на ней.
Ключевые слова: вертолет, надежность, гражданская авиация, воздушное судно, посадка.
ON-BOARD RADAR SYSTEM OF HELICOPTER LANDING ON AN UNPREPARED SITE D. V. Dmitriev*, I. A. Akzigitova, J. V. Ogorodnikova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]
According to statistics, one of the main causes of helicopter accidents is the low reliability of means to ensure landing on an unprepared landing site (LS) both during the day and at night with poor visual visibility. In some cases, under good flight conditions, but the dusty ground surface of the LS, there is an emergency for the life of the crew. Currently, most of the helicopters can be equipped with satellite navigation systems and airborne radio altimeters, providing when maneuvering precise positioning LS. However, these systems can not provide pilots with the necessary information about the state of the relief of the LS and possible foreign objects on it.
Keywords: helicopter, reliability, civil aviation, aircraft, landing.
Одним из самых сложных этапов пилотированию вертолета является посадка на неподготовленную площадку. Эта задача сопровождается повышенным риском аварии и человеческих жертв. Такие тяжелые условия пилотирования существуют в военной авиации, когда необходимо посадить вертолет на неподготовленную или неразведанную площадку, например, высадка, эвакуация, доставка боеприпасов и грузов в боевых условиях. Условия недостаточной видимости являются одной из ключевых проблем при посадке на неподготовленные ПП. Под условиями недостаточной видимости (УНВ) понимается слабая или нулевая оптическая видимость закабинной обстановки, обусловленная любым из следующих факторов или их сочетанием: слабая освещенность, неблагоприятные метеорологические условия (туман, метель и т. д.), поднимаемый винтом вертолета вихрь твердых частиц. Последний из перечисленных факторов представляет собой особую опасность [1].
Критическим показателем, снижающим видимость, является то, что воздушная струя от несущего винта поднимает твердую взвесь при посадке на сухой или заснеженный грунт. Это может привести
к неправильной оценке пилотом положения вертолета относительно земли. Также из-за этого могут остаться незамеченными препятствия в зоне посадки, например, большие камни, статичные и движущиеся объекты. Термин «пыльный вихрь» описывает это явление при посадке или взлете на сухой поверхности. Подобные же условия при посадке или взлете на заснеженной поверхности описываются термином «снежный вихрь» [2].
Согласно данным Управления инспекции по безопасности полетов Федерального агентства воздушного транспорта РФ в период с 2001 по первую половину 2014 гг. события при посадке стали причиной 6 катастроф и 24 аварий гражданских вертолетов.
Посадка вертолета в УНВ опасна тем, что вынуждает пилота полагаться на собственные ощущения и бортовые навигационные приборы, данных от которых зачастую оказывается недостаточно. Однако, еще проходя обучение, пилоты учатся при посадке полагаться в основном на внешнюю визуальную информацию, самостоятельно просматривая выбранную зону посадки на предмет опасности. При этом наземные объекты используются ими в качестве ориенти-
Эксплуатация и надежность авиационной техники
ров для управления пространственным положением воздушного судна. Приобретенные навыки становятся особенно важными и необходимыми при посадке или маневрировании вблизи различных препятствий, таких как деревья, линии электропередач, мачты и т. д. Пилоты вынуждены постоянно контролировать пространственное положение вертолета из-за присущей технике неустойчивости. Но при управлении вертолетом в тяжелых метеоусловиях, например, в снегопад или песочную бурю, наземные объекты-ориентиры не позволяют пилотам использовать визуальный способ управления. Из-за отсутствия визуального метода у пилота резко возрастает зависимость от собственных интуитивных ощущений. Однако в необычных гравитационно-инерциальных условиях, как, например, в воздухе, информация, передаваемая вестибулярным аппаратом, может неправильно идентифицироваться мозгом. Это в свою очередь приводит к дополнительным физическим нагрузкам на пилота и может иметь потенциально опасные последствия -в таких условиях пилот может испытывать кратковременную пространственную дезориентацию [3].
Дезориентация может принимать различные формы: пилот не осознает бокового уклона вертолета; у пилота создается ложное ощущение бокового уклона, движения или поворота вертолета, хотя в действительности ВС находится в состоянии висения. Иллюзия движения может происходить во всех шести степенях свободы движения тела, то есть пилоту может казаться, что вертолет линейно перемещается по декартовым осям х, у, z (иллюзия линейного движения) или поворачивается вокруг любой из трёх взаимно перпендикулярных осей (рыскание, тангаж, крен). Технологические решения проблемы безопасной посадки вертолета на неподготовленную площадку в УНВ находятся на различных этапах готовности. На сегодняшний день в мире активно ведутся разработки по созданию систем посадки вертолета, однако на данный момент не существует готового оборудования для массового производства [4]. Системное решение по обеспечению безопасной посадки должно решать две задачи: 1) обеспечивать ситуационную осведомленность о пространственном положении вертолета; 2) обеспечивать ситуационную осведомленность о состоянии зоны посадки.
Из-за отсутствия аналогов на российском рынке, предлагается использовать радары W-диапазона и лидары зарубежного производства. Радары W-диапазона - это активная радиолокационная система (РЛС) миллиметрового диапазона с рабочей частотой 77-94 ГГц, которая может осуществлять эффективное сканирование сквозь пыльный вихрь. Лидары, несмотря на то, что они имеют более высокое затухание в пыльном вихре, дожде и тумане, чем РЛС W-диапазона, при сканировании зоны посадки на наличие препятствий могут обеспечить намного более высокое пространственное разрешение, поэтому целесообразно использовать обе системы как основную и резервную [5].
Библиографические ссылки
1. Баскаков А. И. Исследование ослабления радиоволн в гидрометеорах и в пылевом облаке для бортовой радиолокационной системы безопасной посадки вертолета // Радиотехнические тетради. 2011. № 44. C. 45-48.
2. Сейн Хту, Баскаков А. И. Выбор оптимальной антенной базы для интерферометрической РЛС безопасной посадки вертолета // Вестник МЭИ. 2013. № 6. С. 213-218.
3. Сейн Хту, Баскаков А. И. Расчет интенсивности фонового сигнала от поверхности земли для бортовой радиолокационной системы безопасной посадки вертолета // Радиотехнические тетради. 2011. № 46. C. 22-27.
4. Сейн Хту, Баскаков А. И. Принципы реализации бортовой радиолокационной системы безопасной посадки вертолета // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика : XVII Науч.-техн. конф. студентов и аспирантов : тез. докл. В 3 т. Т. 1. М. : Изд. дом МЭИ,
2011. С. 127-128.
5. Сейн Хту, Баскаков А.И. Бортовая радиолокационная система безопасной посадки вертолета // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика : XVIII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов : тез. докл. в 4 т. Т. 1. М. : Изд. дом МЭИ,
2012. С. 120.
References
1. Baskakov A. I. [The study of attenuation of radio waves in hydrometeors and dust in the cloud for on-Board radar system for the safe landing of the helicopter].
Radiotekhnicheskie tetradi. 2011. No. 44. P. 45-48. (In Russ.)
2. Seyn Khtu, Baskakov A. I. [Selection of the optimal antenna base for interferometric radar safe landing of the helicopter]. Vestnik MEI. 2013. No 6. P. 213-218. (In Russ.)
3. Seyn Htu, Baskova A. I. [Calculation of the intensity of the background signal from the earth's surface to on-Board radar system for the safe landing of the helicopter]. Radiotekhnicheskie tetradi. 2011. No. 46. P. 22-27. (In Russ.)
4. Seyn Khtu, Baskakov A. I. [Principles of implementation of the onboard radar system of safe landing of the helicopter]. Radioelektronika, elektrotekhnika i ener-getika: Semnadtsataya nauchnotekh. konf. studentov i aspirantov [Electronics, electrical engineering and energy: seventeenth scientific technic. Conf. undergraduate and graduate students] Moscow, 2011. P. 127-128. (In Russ.)
5. Seyn Khtu, Baskakov A. I. [Onboard radar system for safe helicopter landing] Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika: Vosemnadtsataya mezhdunarod-naya nauchnotekh. konf. studentov i aspirantov. [Electronics, electrical engineering and energy: the Eighteenth international scientific technic. Conf. undergraduate and graduate students]. Moscow, 2012. P. 120. (In Russ.)
© Дмитриев Д. В., Акзигитова И. А., Огородникова Ю. В., 2018
