Автореферат (Теоретический анализ точностных характеристик движения пассажирского самолета с измерительно-вычислительным комплексом бароинерциального типа в режиме посадки)

На правах рукописиЧан Куанг ДыкТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКДВИЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО САМОЛЁТА СИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМБАРОИНЕРЦИАЛЬНОГО ТИПА В РЕЖИМЕ ПОСАДКИСпециальность 05.07.09«Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукМосква-2016Работа выполнена на кафедре «Приборы и измерительно-вычислительныекомплексы»Московскогоавиационногоинститута(национальногоисследовательского университета).Научный руководитель:Официальные оппоненты:Ведущая организация:Костюков Вячеслав Михайловичдоктортехническихнаук,профессор,заведующийкафедрой«Приборыи измерительно-вычислительныекомплексы»Московскогоавиационногоинститута(Национальногоисследовательскогоуниверситета).Разоренов Геннадий Николаевичдоктор технических наук, ФГКВОУВПО"ВоеннаяакадемияРакетныхвойскстратегического назначения им.

Петра Великого"МО РФ, г.МоскваКубланов Михаил Семеновичдоктортехническихнаук,Московскийгосударственныйтехническийуниверситетгражданской авиацииАкционерноеобществосамолеты Сухого”“ГражданскиеЗащита состоится «15» сентября 2016 г. в 15:00 на заседании диссертационногосовета Д 212.125.12 при Московском авиационном институте по адресу: 125993,г. Москва, A-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.

4.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотекеМосковского авиационного института (125993, г. Москва, A-80, ГСП-3,Волоколамское шоссе, д. 4) и на сайте http://www.mai.ru.Автореферат разослан «__ »________ 2016 г.Учёный секретарьдиссертационного советаД. 212.125.12, к.т.н.А.В.

Старков2Общая характеристика работыАктуальность работы.Обеспечение точности выдерживания траектории самолета в момент посадкиявляется важнейшей задачей решаемой проектировщиками самолета. Для решенияданной задачи, особенно на этапе первоначального проектирования необходимыматематические модели динамики самолета и измерительно-управляющихпроцессов на борту.В работе рассмотрен вопрос построения всего комплекса математическихмоделей подсистем, определяющих точность движения самолета с акцентом натеоретические модели взаимодействия самолета с воздушной средой, оценкиточности измерительных процессов в приемнике воздушного давления (ПВД)системы воздушных сигналов (СВС), что является актуальным дополнением и вчем-то альтернативой (благодаря достигнутой мощности ЭВМ) высокозатратнойэкспериментальной оценки точностных характеристик ПВД и СВС в целом.Целью диссертационной работы является разработка моделей контура управлениясамолетом и их применение для оценки точности движения самолета сизмерительно-вычислительным комплексом (ИВК) бароинерциального типа.

Приразработке математических моделей основное внимание обращено на моделивзаимодействия самолета с воздушной средой для этапа посадки и разработкиалгоритма коррекции ошибок ИВК.Исходя из этого, в диссертации решаются следующие задачи:1. Обоснование выбора достоверной математической модели обтекания самолета врежиме посадки на основе сопоставления полученных расчетным путемаэродинамических характеристик самолета с частично доступными на этапепроектирования экспериментальными данными.2. Разработка статических и динамических моделей процессов измерениястатического давления атмосферы в ПВД.3.

Проведение анализа влияния параметров ПВД на погрешности измерениядавления в СВС.4. Проведение оптимизации размещения ПВД на корпусе самолета из условияминимизации погрешности измерения статического давления.5. Анализ влияния различных алгоритмов коррекции погрешности измерениядавления в СВС на точность функционирования контура «САМОЛЕТ- СВС-БИНС»при стабилизации программной траектории посадки.36. Моделирование движения самолета в режиме посадки с измерительновычислительным комплексов бароинерциального типа.Методами исследования в работе являются численное моделирование движениясамолета в неинерциальной системе координат, моделирование обтекания самолетапотоком вязкого газа на основе решения уравнений Навье-Стокса с использованиемметода контрольного объема, методы статистического анализа экспериментальныхданных, методы идентификации характеристик динамических процессов, методыоптимизации.Достоверность полученных научных положений, результатов и выводов,приведенных в диссертации, гарантируется последовательным использованиемпри построении математического модели обтекания самолета основных уравнениймеханики сплошных сред, корректностью сопоставления экспериментальных ичисленных оценок характеристик обтекания самолета, согласованием отдельныхрезультатоввычислительногоэкспериментасданныминезависимыхэкспериментов.Научная новизна диссертационной работ состоит в следующем:1.

Реализована программная модель взаимосвязи точности движенияпроектируемого самолета в режиме посадки с характеристиками воздушного потока,параметрами приемного тракта измерения статического давления в ПВД СВС(ИВК), параметрами БИНС и алгоритмом совместной обработки сигналов в ИВКминимального состава (БИНС и СВС).2.

Обоснован выбор наиболее достоверной из существующих моделитурбулентности и оптимизированы её параметры для описания обтекания самолетаметодом сравнения расчетных и частично известных аэродинамическиххарактеристик самолета, позволяющей оценить распределение давления поповерхности самолета.3. Оптимизировано размещение ПВД на фюзеляже самолета.4. Проведено исследование влияния параметров ПВД на точностные характеристикиизмерения высоты в СВС.5.

Реализован алгоритм оценки искажения статического давления атмосферы в ПВДи построена модель погрешности оценки статического давления атмосферы в СВС,учитывающая не только искажения в статике измерения, но и динамическоеискажение оценки давления, что позволяет расчетным путем исследовать точностьоценки статического давления атмосферы и, следовательно, точность измерениявысоты полета самолета.4Практическая значимость диссертационной работы.Предложена схема компенсации в вычислителе СВС искажения оценкивысоты полета исходя из реализованных автором моделей. Результатыисследований, вошедшие в диссертацию, используются в учебном процессе МАИ идля расчета точностных характеристик ИВК самолета в НИР МАИ.Результатом работы является создание расчетного алгоритма и программыоценки взаимосвязи точностных характеристик движения самолета с точностнымихарактеристиками датчиков ИВК и алгоритмов обработки, основанной наиспользование комплекса разработанных математических моделей.Основные положения, выносимые на защиту:1.

Формирование математической модели воздушного потока обтекания самолета наоснове выбора и оптимизации параметров в компьютерной реализации решенияуравнений Навье-Стокса.2. Реализация компьютерного метода идентификации статических и динамическихмоделей ошибок измерительной системы на основе построенных моделейизмеряемых процессов.3. Реализация алгоритмов исследования влияния параметров измерительнойсистемы на точностные характеристики движения самолета по высоте.4. Комплекс имитационного моделирования, реализующий все вышеуказанныеалгоритмы на языке С++.5.

Анализ точности движения самолета в режиме посадки с различным составомавтономной измерительной системы самолета.Апробация основных результатов работы. Основные положения и результатыдиссертационной работы докладывались и обсуждались на Международныхконференциях «Авиация и космонавтика-2014» (г.

Москва, 2014г.), «Инновации вавиации и космонавтике» (г. Москва, 2015г.).Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ. Основноесодержание диссертационного исследования отражено в 5 опубликованных статьях(из них 5 в рекомендованных ВАК РФ изданиях) и 2 тезисах докладов.Внедрение и реализация. Основные результаты диссертационной работы внедреныв учебный процесс на кафедре «Приборы и измерительно-вычислительныекомплексы» МАИ, что подтверждается соответствующим актом о внедрении.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав,заключения и списка литературы.

Объем диссертации составляет 156 страницы.Работа включает 67 рисунков, 7 таблиц.5Содержание работыВо введении обосновывается актуальность работы, формулируется тема и цельработы, анализируется состояние вопроса по теме диссертации, определяютсязадачи и методы исследования, отмечаются научная новизна, достоверность,практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту,кратко излагается содержание работы по главам.В первой главе проведен обзор структуры, алгоритмов и точностных характеристикизмерительно-вычислительного комплекса пассажирского самолета.Основные структуры ИВК обычно соответствуют ARINC-700, которые имеютрекомендательный характер и охватывают практически все бортовое оборудование.С целю анализа точностьных характеристик движения пассажирского самолета вработе рассмотрена система автоматического управления с ИВК бароинерциальноготипа.Для обеспечения автоматической посадки самолета обычно используютрадиосистемы аэродрома, обеспечивающие движение по глиссаде (система посадкиILS или MLS) и автономные системы самолета: бесплатформенную инерциальнуюнавигационную систему (БИНС), систему воздушных сигналов (СВС),радиовысотомер (РВ), и независимую от аэродрома спутниковую навигационнуюсистему (СНС).