CC BY
11Решетневскце чтения
тролируемой и неконтролируемой части соответственно за время ^
P ^) = exp(-л,.t), ^) = 1 - exp(-л,.t);
Piк ^) = exp(-щ.V), Qк ^) = 1 - exp(-щ.л^);
Рнк (t) = exp(-[l - щ ] л^), Ян* ^) = 1 - exp(-[l - щ ] л /);
X, - интенсивность отказов ,-го изделия; ю, - полнота контроля ,-го изделия.
В результате выполненной оценки надежности варианта структурного резервирования с холодным резервом сформулированы следующие выводы:
1. При идеальном времени включении ^ = 0) холодного резерва выигрыш в применении холодного резерва зависит от среднеожидаемого времени полета и имеет смысл применения в изделиях с длительностью полета более 50 ч (но в пределах нормальных периодов эксплуатации, т. е. до начала старения изделия).
2. При увеличении времени включения выигрыш применения холодного резерва уменьшается, а при дальнейшем увеличении времени включения значение
вероятности отказа резервированной группы приближается к вероятности отказа обычного дублирования.
3. Чем выше полнота контроля работоспособности элементов резервированной группы, тем выше эффективность вводимых резервов.
Библиографические ссылки
1. Кузнецова О. А. Надежностноориентированное проектирование авионики. Постановка задачи // Информатика и вычислительная техника : сб. науч. тр. / под ред. Н. Н. Войта. Ульяновск : УлГТУ, 2011. С. 325-328.
2. Кузнецова О. А., Гатчин Ю. А., Лобов В. В. Оценка надежности структурно избыточных изделий при проектировании сложных технических систем // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. № 1. С. 44-52.
3. Кузнецова О. А., Гатчин Ю. А., Лобов В. В. Информационное сопровождение эксплуатации по техническому состоянию изделий авионики // сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием : в 2 ч / Марийский гос. техн. ун-т. Йошкар-Ола. 2009. Ч. 2. С. 143-147.
O. Kuznetsova
Saint-Petersburg Experimental Design Bureau «Electroavtomatika» named after P. A. Efimov, Russia, Saint-Petersburg
THE MATHEMATICAL MODEL OF RELIABILITY (FAILURE-FREE OPERATION) EVALUATION OF STRUCTURALLY REDUNDANT AVIONIC ITEMS WITH UNLOADED RESERVE
The variant of reliability growth by introducing of structural redundancy is considered in this work, the evaluation mathematical model for reserve group with «cold reserve» and incomplete operation control of reserve group elements is formulated.
© Кузнецова О. А., 2011
УДК 656.7.022
А. С. Куликов, Р. А. Акзигитов, А. Р. Акзигитов, Н. В. Елисеева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА СБОРА И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Рассмотрен вопрос обеспечения системы организации воздушного движения в соответствии с концепциями специального комитета по будущим аэронавигационным системам.
Безопасность и эффективность полетов воздушных судов обеспечивается системами организации воздушного движения. Составными частями этих систем, выполняющими основные функции, являются связь, навигация, наблюдение [1].
Связь осуществляет обмен информацией между воздушными судами и наземными службами. Системы навигации предназначены для обеспечения воздушных судов необходимой информацией о место-
положении судна. Системы наблюдения обеспечивают наземные службы, в частности диспетчеров УВД, необходимой информацией о местоположении воздушных судов, находящихся в зоне их ответственности.
Наиболее современным проектом в данной области является система, использующая лазерную связь и спутниковую навигацию. Пока такие системы находятся лишь на стадии проектирования и разработки.
Эксплуатация и надежность авиационной техники
Предполагается, что глобальная система сбора и отображения информации будет иметь три основных составляющих, что, в принципе, не ново, если рассматривать радиосвязь:
1) наземные приемопередающие станции;
2) спутниковая навигационная система;
3) бортовая система связи и навигации.
Основным новшеством данной системы является
лазерная передача данных. Сигнал будет передаваться в ближней инфракрасной части спектра (включающей радиоволны и видимый свет), широко используемой астрономами для изучения космических объектов.
Наземные приемопередающие станции вместо стандартного радиосвязного оборудования необходимо снабдить оптическими приемопередатчиками. Спутники и летательные аппараты (самолеты) будут также снабжены оптическими приемопередатчиками. Лазерный сигнал с наземной станции будет передаваться на спутник, а со спутника - на самолет, затем обратно в той же последовательности. Такая схема передачи сигнала позволяет наблюдать за летательными аппаратами (ЛА), летящими в любой местности и на любой высоте.
К тому же появится возможность наблюдать за ЛА на значительном удалении. Осуществить это возможно следующим образом: сигнал с наземной станции передается на ближайший спутник, если спутник не фиксирует требуемый ЛА, то по лазерному каналу он передает данные следующему спутнику, который зафиксирует нужный диспетчеру ЛА. Осуществить такое с помощью лазерного излучения наиболее целесообразно, так как скорость передачи данных с помощью лазерного сигнала возрастает в 10 раз, к тому же в космосе лазерному излучению ничто не препятствует, так как это безвоздушное пространство. Поэтому это будет происходить достаточно быстро в сравнении с современными системами, которые используют радиоизлучение.
Также предполагается лазерная передача данных по прямой видимости с наземной станции до летательного аппарата, как в случае радиосистем ближней навигации.
В состав глобальной системы сбора и отображения информации будет входить следующее оборудование:
1) наземное оборудование;
2) спутниковое оборудование;
3) бортовое оборудование;
В свою очередь, в состав наземного оборудования будут входить следующие блоки:
1) блок оптического приемопередатчика;
2) блок цифрового вычислительного устройства;
3) блок индикации;
4) блок связи и управления.
В состав спутникового оборудования будут входить следующие блоки:
1) блок оптического приемопередатчика;
2) блок цифрового вычислительного устройства.
В состав бортового оборудования будут входить следующие блоки:
1) блок оптического приемопередатчика;
2) блок цифрового вычислительного устройства;
3) блок связи и управления.
Назначение и устройство блоков системы состоит в следующем:
Блок оптического приемопередатчика служит для приема и передачи лазерных сигналов, а также для их усиления. Блок будит содержать оптический квантовый генератор (лазер), усилитель лазерного сигнала и оптический приемник (по сути, телескоп).
Блок цифрового вычислительного устройства служит для преобразования и обработки лазерного сигнала, выдачи определенных управляющих сигналов в блоки: БОПП, БИ, БСУ (все зависит от того, в состав какого оборудования входит БЦВУ). Данный блок будет представлять собой цифровую вычислительную машину.
Блок индикации служит для отображения информации о местоположении воздушного судна. Данный блок будет включать модуль жидкокристаллического индикатора и модуль большой интегральной схемы, контролирующей индикацию.
Блок связи и управления служит для осуществления связи между наземной станцией и летательным аппаратом, а также для управления и выбора функций наземного или бортового оборудования, которые, по сути, являются системами для каждого из объектов, будь то земля или летательный аппарат. Все зависит от того, где конкретно установлен этот блок: на земле (т. е. на наземной станции) или на борту ЛА.
Ученые рассчитали, что для постоянной связи с космическими аппаратами на планете потребуется оборудовать, по крайней мере, три принимающих станции общей стоимостью примерно 200 млн долл. Еще около 200 млн долл. необходимо для разработки космических лазерных передатчиков, так как летательные аппараты нужно оборудовать как минимум 1-метровым телескопом (данные на 2002 г.) [2]. Этот факт усложняет эксплуатацию такой системы на самолетах, а тем более вертолетах, но все же это возможно. С одной станции можно будет посылать и принимать сигналы с большого количества спутников (порядка 10), т. е. с одной станции можно будет следить за огромным числом ЛА, все это возможно благодаря высокой скорости передачи данных.
Такая система позволила бы решить массу задач в авиации. Кроме этого, военные уже переходят на лазерную локацию, навигацию и связь в пределах прямого распространения лазерного излучения.
Исследователи считают, что до ввода такой системы в эксплуатацию пройдет еще не менее 8-10 лет [3]. И все же, несмотря на все проблемы, связанные с недостатками лазерного излучения, усилия, затраченные на создание оптического передающего комплекса, оправдают себя значительным ростом эффективности пересылки больших объемов данных.
Библиографические ссылки
1. Спутниковая аэронавигация в системе CNS/ATM [Электронный ресурс]. URL: http://www.sit-com.ru/www/content/view/4/10/.
Решетневские чтения
2. Впервые испытана лазерная связь между са- 3. Лазерные системы связи [Электронный ре-молетом и спутником [Электронный ресурс]. URL: сурс]. URL: http://forums.airbase.ru/2002/08/t16586-http://www.aviaport.ru/digest/2006/12/22/113638.html. lazernye-sistemy-svyazi.4760.html.
A. S. Kulikov, R. A. Akzigitov, A. R. Akzigitov, N. V. Eliseeva Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
GLOBAL AQUISITION AND DISPLAY INFORMATION SYSTEM WITH LASER DATA TRANSFER USE
The authors decide a question of air-craft operation system with special committee conceptions for future aeronavigation system.
© Куликов А. С., Акзигитов Р. А., Акзигитов А. Р., Елисеева Н. В., 2011
УДК 621.396.932.1
А. С. Куликов, Д. С. Чепашев, В. М. Мусонов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
СТЕНД ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ РАДИОВЫСОТОМЕРА
Радиовысотомеры малых высот (РВ МВ) представляют собой дальномерные радиолокационные устройства с непрерывным излучением сигнала. Они обеспечивают измерение высоты полета на этапах взлета и посадки от нуля до 1 500 м и выдают экипажу данные о текущей, а также опасной высоте.
Помимо измерения высоты сигналы РВ МВ служат для предупреждения экипажа при достижении установленной высоты принятия решения, для уменьшения коэффициента передачи системы автоматического управления по каналу глиссады, начиная от высоты 200 м и ниже, от максимального значения до нуля на высоте начала выравнивания [1]. Кроме того, сигналы радиовысотомера используются для уменьшения вертикальной скорости при начале выравнивания до значения 0,45 м/с. Предлагаемый нами имитатор сигналов радиовысотомера предназначен для более углубленного изучения принципа работы, наблюдения и исследования электрических сигналов его узлов. В гражданской авиации используются радиовысотомеры двух типов: широкополосные и узкополосные.
В широкополосных радиовысотомерах частота модуляции поддерживается постоянной, и высота полета воздушного судна (ВС) определяется по формуле
Н = 0,125сТт^/А/д,
где с - скорость распространения электромагнитных волн; Тт - период модулирующего напряжения; -значение разности частот между излучаемым и принятым сигналом; А/д - девиация частоты ЧМ-генератора. Если значения Тт и А/д поддерживать постоянными, то высота полета будет пропорциональна значению разностной частоты: Н = ЫРЕр, где МР = 0,125сТт/А/д - масштабный коэффициент.
В узкополосных радиовысотомерах следящая система поддерживает постоянным значение разностной
частоты Ер при любой высоте полета, а высота полета ВС определяется по формуле Н = 0,125сТт^р/А/д. Если значения Ер и А/д поддерживать постоянными, то значение высоты полета будет пропорционально периоду модулирующего сигнала Н = М1Тт, где М( = 0,125с^р/А/д - масштабный коэффициент.
В данной работе нами проведено компьютерное моделирование и разработана структурная схема и элементы принципиальной схемы макета имитатора сигналов широкополосного радиовысотомера.
Приведенная на рисунке структурная схема содержит задающий генератор, регулируемую схему задержки, два триггера, два интегратора, два идентичных генератора с частотной модуляцией (ЧМГ-1) и (ЧМГ-2), балансный смеситель и фильтр низких частот (ФНЧ) [2].
Имитатор работает следующим образом. Задающий импульсный генератор формирует импульсы прямоугольной формы, которые поступают на триггер 1 и на регулируемую схему задержки. С выхода схемы задержанные импульсы поступают на триггер 2. Триггеры 1, 2 формируют две последовательности импульсов типа «меандр», временной сдвиг между которыми имитирует в определенном масштабе значение высоты полета ВС. Интеграторы 1, 2 преобразуют прямоугольные импульсы триггеров в напряжение треугольной формы. Выходное напряжение интеграторов поступает на модулирующие входы идентичных генераторов с частотной модуляцией ЧМГ-1 и ЧМГ-2. При линейной модуляционной характеристи-
