Методика обучения палубной посадке на пилотажном стенде Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 629.735.33.015.075

М.В. Желонки»}, А. А. Бопдарепко1'2, В. И. Желонки»}, О. И. Ткачепко1

1 Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н. Е. Жуковского 2 Московский физико-технический институт (государственный университет)

Методика обучения палубной посадке на пилотажном

стенде

Рассматривается методика обучения палубной посадке инженерно-технического состава на пилотажном стенде. Методика включает в себя теоретическую и практическую части. Теоретическая часть включает ознакомление с условиями выполнения посадки, предъявляемыми требованиями, типами оптических систем посадки, видеопримерами выполнения упражнений. Практическая часть состоит из выполнения упражнений по пилотированию самолетом на пилотажном стенде. Принцип построения упражнений: от простого задания к более сложному. При успешном выполнении всех упражнений обучаемый специалист может проводить самостоятельно исследования по данной тематике.

Ключевые слова: методика обучения палубной посадке, пилотажный стенд, авианесущий корабль, инженерно-технический состав.

Посадка самолета на палубу авианесущего корабля существенно отличается от посадки на обычную ВПП: малые размеры допустимой точки касания самолетом палубы, наличие качки и воздушных возмущений за кормой, крутая глиссада, отсутствие этана выравнивания, управление но сигналам палубной оптической системой посадки (ОСП) (рис. 1).

Рис. 1

Инженерно-техническому составу и исследователям, занимающимся проблемами динамики полета, необходимо знать особенности и проблемы палубной посадки, а также познакомиться с техническими средствами, которые обеспечивают посадку, и со специальными требованиями к самолету, системам посадки, обеспечивающими безопасность выполнения этого этана полета.

При выполнении посадки на корабль к процессу посадки предъявляются следующие требования:

• отклонение но дальности точки касания гаком па-чубы относительно расчетной точки на палубе корабля: | Джтк| < 20 ... 25 м,

• боковое отклонение точки касания гаком палубы от осевой линии: | < 5 м,

• вертикальная скорость посадки относительно палубы (с учетом качки): |^тк | < 7... 7, 5 м/с.

При пилотировании по глиссаде предъявляются требования к наблюдаемости сигнала оптической системы посадки: сигнал ОСП при полете по глиссаде не должен выходить за пределы рабочей зоны. Выход сигнала ОСП за пределы рабочей зоны в процессе заключи-тельншх) этапа посадки (0 1500 м) до расчетной точки посадки является неприемлемым. Пример видимости реальншх) корабля и ОСП на заключительном этапе посадки приведен на рис. 2. Принцип индикации оптической системы посадки приведен на рис. 3.

Рис. 2

Индикация положения самолета имеет позиционный принцип. При полете точно по глиссаде летчик наблюдает указательный шхжь, находящийся по центру ОСП, на уровне базовых (зеленшх) цвета) огней (положение самолета 1). При полете выше заданной глиссады летчик наблюдает указательный огонь выше уровня базовых огней (положение самолета 2). При нахождении самолета ниже глиссады летчик наблюдает указательный шхжь ниже уровня базовых огней (положение самолета 3). В ОСП возможно применение, дополнительно к позиционному принципу индикации, цветовой кодировки наблюдаемшх) летчиком сигнала оптической системы посадки. При полете существенно ниже заданной глиссады в любом случае используется предупреждающая цветовая индикация цвет указательншх) огня меняется на красный 9 (рис. 3).

Методика включает в себя теоретическую и практическую части. Теоретическая часть включает с условиями выполнения посадки, предъявляемыми требованиями, типами оптических систем посадки, видеопримерами выполнения упражнений. Практическая часть состоит из выполнения упражнений по пилотированию самолетом на пилотажном стенде. Принцип построения упражнений: от проетшх) задания к более сложному.

И с р в ы й у р о в с н ь у и р а ж н с н и й: посадка при отсутствии качки, отсутствии воздушных возмущений за кормой корабля, выдерживании скорости автоматом тяги. Цель: научиться управлять самолетом по глиссаде, задаваемой палубной оптической системой посадки.

Рис. 3. Принцип индикации ОСП с линзами Френеля

В т о р о и у р о в с н ь у п р а ж н с н и й: посадка при качке, соответствующей среднему уровню волнения моря, наличии воздушных возмущений за кормой, управление скоростью самолета в ручном режиме. Цель: обучение посадке в стандартных условиях эксплуатации корабельных самолетов. Отработать приемы управления отклонением самолета но высоте относительно глиссады но сигналу ОСП, приемы компенсации бокового отклонения относительно осевой линии посадочной палубы но внешнему виду посадочной палубы и ее разметки.

Т р с т и й у р о в с н ь у и р а ж н с н и й: посадка в сложных условиях по качке, при наличии бокового ветра, при отказе на глиссаде одного из двигателей. Цель: обучение посадке в сложных условиях эксплуатации корабельных самолетов. Отработать приемы управления самолетом в условиях бокового ветра, парирования отказных ситуаций, большой качки корабля.

Ниже приведены примеры упражнений при обучении процессу пилотирования при посадке на палубу для 1, 2 и 3 уровней сложности.

Упражнение первого уровня 1.1. Посадка самолета в условиях отсутствия качки:

• конфигурация самолета базовая,

• качка отсутствует,

• ход корабля есть,

• воздушные возмущения нет,

• боковой ветер отсутствует,

• автомат тяги включен.

Обучаемому оператору в кабине демонстрируется запись (файл land\_l\_l .f 1у) процесса посадки, выполненная опытным инструктором. Оператору следует обратить внимание на плавность перемещения указательного огня относительно уровня базовых огней, изменение размеров корабля по мере приближения к посадочной палубе. Оператор выполняет посадку из положения самолета на глиссаде до момента остановки самолета при зацеплении за трос или до момента пролета корабля при незацеплении за аэрофинишер.

Начальные условия положения самолета при моделировании посадки:

• дальность до кормового среза корабля L0 = 1600 м;

• высота полета Ho = 140 м + ДЩ, где ДН^ — зависит от номера реализации — в серии полетов i (i =1-8), |ДД»| < 15 м;

• боковое отклонение самолета от линии продолжения оси посадочной полосы ДZi, также варьировалось в зависимости от номера реализации в серии полетов г (Д^| < 10 ... 15 м);

• посадочная скорость Vo = 245 км/ч.

Для упрощения задачи пилотирования перед началом моделирования выставляются параметры, обеспечивающие установку посадочной конфигурации самолета:

• переключатель «взлет/посадка» в положение «посадка»;

• переключатель шасси в положение «шасси выпущено»;

• переключатель закрылков в положение «выпущено»;

• переключатели автомата тяги в положение «включено»;

• летчик выполняет 10 ... 20 посадок.

Упражнение второго уровня 2.1. Посадка самолета в условиях средней качки корабля:

• конфигурация самолета базовая;

• уровень качки корабля - А = 0, 6;

• ход корабля — есть;

• воздушные возмущения — есть;

• боковой ветер отсутствует;

• автомат тяги включен.

Обучаемому оператору демонстрируется запись (файл land\_2\_l.fly) процесса посадки, выполненной опытным инструктором.

Данный (средний) уровень качки соответствует качке корабля по дифференту 0, 6°, по вертикальным перемещениям 0, 6 м, по углу крена 1, 8°. Такой уровень качки можно рассматривать как допустимый при посадке в стандартных условиях наличия качки корабля.

Оператор выполняет 10 ... 20 посадок.

Упражнение третьего уровня 3.1. Посадка самолета в условиях сильной качки корабля:

• конфигурация самолета базовая;

• уровень качки корабля — А = 1;

• ход корабля — есть;

• воздушные возмущения — есть;

• боковой ветер отсутствует;

• автомат тяги включен.

Оператору в кабине демонстрируется запись (файл land\_3\_l.fly) процесса посадки, выполненная опытным инструктором.

Данный уровень качки соответствует качке корабля по дифференту 1°, по вертикальным перемещениям 1 м, по углу крепа 3°. Посадка в таких условиях существенно затруднена.

Оператор выполняет 10 ... 20 посадок.

Упражнение 3.2. Посадка самолета при отказе двигателя (отказ левого двигателя) в условиях отсутствия качки:

• конфигурация самолета базовая;

• качка корабля отсутствует;

• ход корабля - есть;

• воздушные возмущения - есть;

• боковой ветер отсутствует;

• автомат тяги включен.

Обучаемому оператору в кабине демонстрируется запись (файл land\_3\_2 .f 1у) процесса посадки, выполненная опытным инструктором.

Далее оператор выполняет 10... 20 посадок.

Отказ двигателя вводится через 5... 10 с после начала моделирования и не менее чем за 30 с до касания палубы. Вводится отказ либо левого, либо правого двигателя. Задача: компенсировать возмущения параметров движения самолета, восстановить заданную скорость самолета и обеспечить посадку самолета в расчетной зоне на палубе. Переход от одного уровня к другому осуществляется по мере усвоения обучаемым соответствующих упражнений. После проведения серии моделирования посадки по текущему упражнению проводится сохранение результатов эксперимента и их обработка. При моделировании на пилотажном стенде основными объективными показателями являются данные о параметрах движения самолета в момент касания палубы:

• ошибка по дальности относительно расчетной точки касания,

• боковое отклонение относительно осевой линии,

• вертикальная скорость посадки.

На основе материалов моделирования проводится построение точечных графиков (рис. 4) в координатах: ошибка по дальности относительно расчетной точки Ах — ошибка по боковому отклонению от оси посадочной полосы Az, а также ошибка по дальности относительно расчетной точки Ах — вертикальная скорость самолета Vy. Отдельная реализация

посадки на этих графиках показана маркером «*». На этих графиках также приводятся эллипсы рассеяния для соответствующих параметров:

(^ V + (Д»)

\2&&х) \2aVyJ

= 1.

Помимо указанных выше объективных параметров точности посадки оцениваются и другие параметры движения самолета в момент касания (воздушная скорость, относительная скорость, угловое положение самолета: высота пролета кормового среза).

Touchdown Accuracy

Рис. 4. Результаты моделирования посадки

Т а б л и ц а 1

2

Дж, м Дг, м ^ у, V0TB, ^ d, град 7, град ■0, град Укорср'

м/с км/ ч км/ ч м

2,9 1,0 2,6 200,8 244,3 4,0 1,4 0,6 3,7

Т а б л и ц а 2

ах, м az, м ^^ОТО 1 av,

м/с км/ ч км/ ч храд храд храд м

8,6 1,6 0,9 1,1 1,0 1,5 1,7 1,5 0,7

Серию посадок следует признать успешной при величине среднеквадратичной оценки

ошибки по дальности ах не более 12 м:

ах < 12 м.

Сравнение среднеквадратичных оценок ошибки по дальности ах для различных упражнений задачи позволяет сравнивать точности посадки в критериях «точность посадки выше» или «точность посадки ниже».

При успешном выполнении всех упражнений обучаемый специалист может проводить самостоятельно исследования по данной тематике.

Литература

1. Захаров К.В., Желонкин В.И., Желонкин М.В., Ткаченко О.И., Хохлов A.A. Разработка методики летного моделирования визуальной посадки на корабль // Научный вестник МГТУ ГА. - 2014. - № 200. - С. 113-117.

2. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Динамика продольного и бокового движения. — М. : Машиностроение, 1979.

3. Бюшгенс Г. С. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов. — М. : Наука. Физматлит, 1998.

Поступила в редакцию 17.01.2013.