Информационно-измерительная система воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат наук Ефремова Елена Сергеевна

• Ефремова Елена Сергеевна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Ефремова Елена Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ДОЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

1.1. Модели процесса изменения, требования и особенности получения информации о воздушных сигналах дозвуковых летательных аппаратов

1.2. Традиционные методы и аналитические модели определения воздушных сигналов дозвуковых летательных аппаратов

1.3. Систематизация и анализ вариантов построения средств измерения воздушных сигналов летательных аппаратов

1.4. Использование вихревого метода для измерения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости при построения информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового

летательного аппарата на основе вихревого метода

ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА НАУЧНОЙ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ДОЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ ВИХРЕВОГО МЕТОДА

2.1. Методика формирования, выделения и обработки информативных сигналов вихревого метода измерения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости

2.2. Методика, анализ требований и особенностей построения каналов выделения и преобразования информативных сигналов вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости

2.3. Методика и оценка погрешностей измерительных каналов вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости

2.4. Методика построения и аналитические модели формирования, восприятия и обработки информации информационно-измерительной системы воздушных сигналов на основе вихревого метода с использованием вихревого датчика аэродинамического угла и истинной

воздушной скорости

ВЫВОДЫ

Глава 3. АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ДОЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ ВИХРЕВОГО МЕТОДА

3.1. Разработка моделей, расчет и уменьшение методических погрешностей измерительных каналов информационно-измерительной системы воздушных сигналов на основе вихревого метода из-за искажения воспринимаемого статического давления

3.2. Разработка моделей, расчет и уменьшение методических аэродинамических погрешностей информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода из-за искажения скорости воздушного потока в месте расположения вихревого датчика

3.3. Модели и оценка инструментальных погрешностей измерительных каналов информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода

3.4. Анализ динамической точности информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода

3.5. Использование оптимальных линейных фильтров для повышения динамической точности каналов информационно-измерительной системы воздушных сигналов на основе вихревого метода при случайных воздействия

ВЫВОДЫ

Глава 4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ДОЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ ВИХРЕВОГО МЕТОДА

4.1. Цель, задачи и программа имитационного моделирования каналов восприятия первичных информативных сигналов неподвижным приемником вихревого датчика

4.2. Построение имитационной модели генераторов вихрей вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости

4.3. Результаты имитационного моделирования процессов вихреобразования за клиновидными пирамидами вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости

4.4. Имитационное моделирование канала восприятия статического давления информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода

4.5. Разработка вариантов информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе

вихревого метода, реализация результатов исследования

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Акт внедрения и использования результатов в АО «Ульяновское конструкторское бюро

приборостроения»

Приложение 2. Акт внедрения и использования результатов в учебном процессе КНИТУ-КАИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-измерительная система воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Полеты широкого класса летальных аппаратов (ЛА) осуществляются в пределах атмосферы и при их пилотировании в ручном и автоматическом режимах управления, при обеспечении безопасности и эффективности решения полетных задач необходима достоверная информация о барометрической высоте и вертикальной скорости, величине и составляющих истинной воздушной скорости, приборной скорости и числа Маха, аэродинамических углах атаки и скольжения, других воздушных сигналах, определяющих аэродинамику и динамику движения ЛА относительно окружающей среды.

В авиации и на других ЛА различного назначения для измерения параметров движения относительно окружающей воздушной среды получили широкое применения информационно-измерительные системы воздушных сигналов (СВС), построенные на основе аэрометрического, аэродинамического и флюгерного методов измерения параметров набегающего воздушного потока, которые реализуются с использованием приемников воздушных давлений, приемников температуры торможения, флюгерных датчиков аэродинамических углов, по выходным сигналам которых определяются воздушные сигналы ЛА с требуемыми метрологическими характеристиками.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в разработку аэрометрического и аэродинамического методов применительно к задаче измерения воздушных сигналов объектов авиационной техники и других летательных аппаратов, проведения аэродинамических исследований и летных испытаний, освоение производства внесли: Е.С. Вождаев, М.А. Головкин,

A.А. Ефремов, А.Н. Петунин (ЦАГИ), Б.М. Абрамов, Г.Е. Бельфор, О.В. Виноградов, Б.В. Лебедев, С.П. Никифоров (НИИ АО), В.Р. Кожурин, И.А. Копылов, С.Г. Пушков, Е.Н. Харин (ЛИИ), Н.А. Алексеев, В.Г. Кравцов, О.И. Назаров, А.К. Панкратов (Аэроприбор-Восход), Г.Н. Клюев, В.К. Козицин, Л.С. Кудрявцев, Н.Н. Макаров, В.Н. Моисеев, М.Ю. Сорокин (УКБП),

B.В. Косьянчук, Н.И. Сильвесюк, Г.А. Чуянов (ГосНИИАС), Д.А. Браславский,

С.П. Крюков, В.Г. Кузнецов (МИЭА), В.А. Боднер, Ю.Б. Кулифеев, В.С. Кочетков (ВВИА им. Н.Е. Жуковского), Р.Р. Закарян, В.М. Костюков, В.В. Ледяев, В.И. Соболев (МАИ), Ф.А. Ганеев, А.А. Порунов, В.В. Солдаткин, В.М. Солдаткин, В.А. Ференец (КАИ), И.П. Ефимов, С.К. Киселев,

B.А. Мишин, Н.Г. Федоров (УлГТУ), другие отечественные ученые и специалисты. Из зарубежных исследователей в этой области следует отметить M. Agem, G. Chikuendu, I.H. Choi, G.B. Huffman, W.M. Glasheer, Y.J. Kang, S.H Kim, H.G. Kohler, G.I. Morrison, J. Nordston, K.R. Pappu, Y.M. Park,

C.D. Pruett, M.T. Schobeiru, R.P. Smith, A.W. Scoott, T.L. Tompson, R.A. Wilke, T. Wong и др.

Создание и расширение области применения новых классов дозвуковых ЛА, в том числе малоразмерных, пилотируемых и беспилотных ЛА определяют необходимость пополнения арсенала средств информационного обеспечения движения ЛА относительно окружающей воздушной среды с улучшенными конструктивными, массогабаритными, метрологическими и другими характеристиками. Одним из направлений построения СВС дозвукового ЛА с одним неподвижным приемником первичной информации в виде частотно-временными первичными информативными сигналами является использование вихревого метода измерения параметров набегающего воздушного потока.

Объектом исследования является СВС дозвукового ЛА с одним неподвижным многофункциональным приемником первичной информации в виде частотно-временных первичных информативных сигналов, построенная на основе вихревого метода измерения параметров набегающего воздушного потока.

Предметом исследования являются особенности построения, формирования, выделения, преобразования и обработки первичных частотно-временных информативных сигналов, выполнения и выбора конструктивных параметров неподвижного многофункционального приемника первичной информации, аналитические модели обработки и определения воздушных сигналов, методики анализа и обеспечения точности измерительных каналов СВС на основе вихревого метода.

Цель работы - Упрощение конструкции, снижение массы и стоимости, при обеспечении требуемых метрологических характеристик информационно-измерительной системы воздушных сигналов (СВС) дозвукового ЛА за счет использования вихревого метода измерения с одним неподвижным многофункциональным приемником первичной информации в виде частотно-временных первичных информативных сигналов.

Научная задача исследования - Получение новых технических решений, разработка теоретических основ построения, аналитических моделей формирования, выделения, обработки информации, методик анализа погрешностей и обеспечения точности измерительных каналов, имитационного моделирования, рекомендаций по схемотехнической и конструктивной реализации и применению информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого метода.

Решение поставленной задачи научного исследования проводилось по следующим основным направлениям:

- анализ задачи измерения воздушных сигналов ЛА, обоснование перспективности построения СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода с использованием предложенного оригинального вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости (ДАУ ВС);

- разработка теоретических основ построения, аналитических моделей формирования и обработки частотно-временных информативных сигналов, методик анализа погрешностей и оценка точности вихревого ДАУ ВС;

- разработка теоретических основ построения, аналитических моделей косвенного определения воздушных сигналов в измерительных каналах СВС на основе вихревого метода с использованием вихревого ДАУ ВС;

- разработка методик анализа методических, инструментальных и динамических погрешностей и обеспечения точности СВС на основе вихревого метода;

- разработка методик имитационного моделирования каналов формирования, восприятия и обработки первичной информации, рекомендаций

по реализации и применению вариантов СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода.

Методы исследования. При решении поставленной задачи научного исследования использовались методы прикладной аэродинамики, теории измерений и измерительных преобразователей, методы математического моделирования, проектирования, анализа погрешностей и обеспечения точности информационно-измерительных систем, методов имитационного моделирования газодинамических процессов с использованием современных программных средств, обработки и интерпретации результатов.

Научная новизна и теоретическая значимость работы определяются следующими результатами:

1. Разработаны новые технические решения и научно обоснована техническая разработка оригинальной СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода, отличающейся одним (интегрированным) неподвижным многофункциональным приемником первичной информации и частотно-временными первичными информативными сигналами, которые воспринимаются с помощью оригинального вихревого ДАУ ВС.

2. Разработаны теоретически основы построения, аналитические модели формирования и обработки частотно-временных первичных информативных сигналов и методики оценки погрешностей вихревого ДАУ ВС, позволяющие проводить его системотехническую и конструктивную разработку и использование в составе СВС дозвукового ЛА.

3. Разработаны теоретические основы построения и аналитические модели косвенного определения воздушных сигналов дозвукового ЛА по информации вихревого ДАУ ВС с встроенным приемником статического давления, позволяющие проводить анализ погрешностей СВС дозвукового ЛА с одним неподвижным многофункциональным приемником первичной информации и частотно-временными первичными информативными сигналами.

4. Разработаны методики анализа методических, инструментальных и динамических погрешностей и обеспечения точности измерительных каналов

СВС дозвукового ЛА на основе вихревого ДАУ ВС, позволяющие определить метрологические характеристики, обосновать целесообразность применения СВС на основе вихревого метода на различных дозвуковых ЛА.

5. Разработаны методики имитационного моделирования газодинамических процессов формирования, восприятия и обработки информативных сигналов СВС дозвукового ЛА с неподвижным многофункциональным приемником первичной информации и частотно-временными информативными сигналами, позволяющие оценить адекватность разработанных аналитических моделей и технических решений, обоснованно проводить разработку, изготовление экспериментальных образцов, реализацию и применение вариантов СВС дозвуковых ЛА на основе вихревого метода.

Практическая ценность работы. Работа выполнялась в рамках хоздоговорных НИР №№ 3450 и 3451 КНИТУ-КАИ по заданиям АО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» и ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко», а также по гранту РФФИ №18-38-00094.

Результатами, определяющими практическую ценность, являются:

1. Новые техническая решения и научно обоснованная техническая разработка оригинальной СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода с одним неподвижным многофункциональным приемником первичной информации и частотно-временными первичными информативными сигналами с использованием оригинального вихревого ДАУ ВС.

2. Методика системотехнического проектирования и конструкторская разработка вариантов вихревого ДАУ ВС.

3. Результаты расчетов конструктивных параметров и погрешностей измерительных каналов, имитационного моделирования, системотехнической и конструктивной разработки, подтверждающие адекватность разработанных научных положений и технических решений, перспективность использования СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода с использованием вихревого ДАУ ВС.

4. Результаты внедрения и использования результатов исследования,

рекомендации по системотехнической и конструктивной реализации и применению разработанной СВС на основе вихревого метода на дозвуковых ЛА различного класса и назначения.

Достоверность полученных научных результатов базируется на построении адекватных аналитических моделей, применения современных методов анализа и синтеза информационно-измерительных систем, согласованности результатов имитационного моделирования каналов формирования, выделения информативных сигналов и разработанных аналитических моделей косвенного определения воздушных сигналов разрабатываемой системы, на опыте реализации, внедрении и использования полученных научно-технических результатов на профильных предприятиях отрасли.

Реализация, внедрение и использование результатов работы. Полученные научно-технические результаты внедрены и использованы в АО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» при обосновании направления разработки и разработке алгоритмов обработки информации СВС дозвукового самолета с неподвижным невыступающим приемником потока, переданы для реализации в ОАО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко», внедрены и использованы в учебном процессе КНИТУ-КАИ по подготовке бакалавров и магистров по направлению «Приборостроение», используются при выполнении гранта РФФИ. Результаты внедрения и использования подтверждены соответствующими актами.

На защиту выносятся:

1. Новые технические решения и научно-обоснованная техническая разработка оригинальной СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода с одним неподвижным многофункциональным приемником первичной информации и частотно-временными первичными информативными сигналами, обеспечивающими упрощение конструкции, снижении массы и стоимости, требуемые метрологические характеристики измерительных каналов системы.

2. Принципы построения, конструктивная схема, аналитические модели формирования и обработки частотно-временных первичных информативных

сигналов, методики анализа и оценка погрешностей измерительных каналов, результаты системотехнической и конструктивной разработки оригинального вихревого ДАУ ВС.

3. Теоретические основы построения и аналитические модели косвенного определения воздушных сигналов СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода по информации вихревого ДАУ ВС со встроенным приемником статического давления.

4. Методики и результаты анализа методических, инструментальных и динамических погрешностей и обеспечения точности измерительных каналов СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода.

5. Методики и результаты имитационного моделирования каналов формирования, выделения информативных сигналов, их обработки и определения воздушных сигналов, полученные оценки упрощения конструкции, снижения массы и стоимости, погрешностей измерительных каналов СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода.

6. Результаты внедрения и использования результатов исследования, рекомендации по реализации и применению разрабатываемой СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-практической конференции (НПК) «Современные технологии, материалы, оборудование и ускоренное восстановление квалифицированного кадрового потенциала - ключевые звенья в возрождении отечественного авиаракетостроения» (Казань, 2012г.), Международной молодежной научной конференции «XXI Туполевские чтения (школа молодых ученых)» (Казань, 2013, 2019г.г.), Международной научно-технической конференции (НТК) «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2013 г. и 2019 г.г.), Международной НТК «АВИА-2013» (Киев, 2013 г.), на XXII, XXIII, XXIV, XXV, XXVI Международном научно-техническом семинаре и конференции «Современные технологии в задачах управления,

автоматики и обработки информации» (Алушта, 2013-2018 г.г.), Международной НТК «Поиск эффективных решений в процессе создания и реализации научных разработок в российской авиационной и ракетно-космической промышленности» (Казань, 2014 г.), II, III Международной НТК «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (Орел, 2014, 2015 г.г.), VII Международной НТК «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (АНТЭ-2015) (Казань, 2015 г.), XII Всероссийском совещании семинаре «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 2016 г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новые технологии, материалы и оборудование Российской авиакосмической отрасли» (Казань, 2016, 2018 г.г.), XIV, XV Всероссийской НТК «Состояние и проблемы измерений» (Москва, 2017, 2018 г.г.), на Международной НТК «Прикладные информационные технологии (ПИТ) (Самара, 2017, 2019 г.г.).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 66 работах, в том числе 17 работ в ведущих рецензируемых научных изданиях ВАК, 8 работ в изданиях, входящих в базу цитирования Scopus и Web of Science, 37 работ в трудах, сборниках и материалах Международных и Всероссийских конференций. На предложенные технические решения получены 4 патента РФ на полезные модели и изобретения.

Личный вклад автора заключается в разработке новых технических решений и научном обосновании технической разработки оригинальной СВС дозвукового ЛА на основе вихревого метода с одним неподвижным многофункциональным приемником первичной информации и частотно-временными первичными информативными сигналами, в разработке теоретических основ построения, аналитических моделей формирования и обработки первичных частотно-временных информативных сигналов, методик анализа погрешностей и оценки точности, системотехнической и конструктивной разработке вихревого ДАУ ВС, в разработке теоретических основ построения, оригинальной конструктивной схемы, аналитических

моделей формирования, обработки информативных сигналов и определения измеряемых параметров, методик анализа методических, инструментальных и динамических погрешностей и обеспечения точности измерительных каналов СВС на основе вихревого метода с использованием вихревого ДАУ ВС, в разработке методик и личном участии в проведении имитационного моделирования каналов формирования, выделения частотно-временных первичных информативных сигналов, их обработки, сравнительной оценке упрощения конструкции, снижения массы и стоимости, погрешностей каналов системы, в обеспечении реализации, внедрении и использовании результатов исследования, в апробации и опубликовании результатов.

Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в приборостроении) по п.1. «Научное обоснование перспективных информационно-измерительных и управляющих систем, систем их контроля, испытаний, метрологического обеспечения, обеспечения эффективности существующих систем» и по п.2. «Исследование возможностей и путей совершенствования и создания новых элементов, частей, образцов информационно-измерительных и управляющих систем, улучшение их технических, эксплуатационных и эргономических характеристик, разработка новых принципов построения и технических решений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и трех приложений. Содержание диссертации изложено на 202 странице машинописного текста, содержит 11 таблиц и 61 рисунков. Библиография включает 135 наименования.

Глава 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ДОЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

1.1. Модели процесса изменения, требования и особенности получения информации о воздушных сигналах дозвуковых летательных аппаратов

Значительный класс летательных аппаратов - самолеты различных классов и назначения, пилотируемые и беспилотные малоразмерные и сверхлегкие летательные аппараты, дистанционно-пилотируемые самолеты -мишени и др., полет которых происходит в пределах атмосферы, при решении задач управления, навигации, выведения в заданную зону, при взлете и посадке и на других режимах эксплуатации широко используют информацию о барометрической высоте Н и вертикальной скорости Уу, величине Ув,

продольной у и боковой у составляющих вектора Ув истинной воздушной скорости, о приборной скорости Упр и числе Маха М, аэродинамических углах

атаки а и скольжения Р, о других параметрах, определяющих движение относительно окружающей воздушной среды, которые принято называть воздушными сигналами [1 - 10].

Диапазоны изменения и требования к погрешностям измерения высотно-скоростных параметров и других воздушных сигналов определяются типом и назначением данного класса ЛА. В табл. 1.1. приведены основные метрологические характеристики информационно-измерительной системы воздушных сигналов дозвукового магистрального самолета [11].

В реальных условиях эксплуатации процессы измерения воздушных сигналов летательных аппаратов в общем случае определяются как собственным управляемым движением конкретного типа ЛА, так и возмущениями набегающего воздушного потока в виде турбулентности атмосферы, случайных порывов, изменений скорости и направления ветра, воздушными ямами, восходящими потока и т.п. [12, 13].

Метрологические характеристики информационно-измерительной системы воздушных сигналов современного магистрального самолета Таблица 1.1.

Наименование параметра Единица измерени я Диапазон измерения Пороговая чувствительн ость Допустимая погрешность Диапазон действия погрешности

Абсолютная высота м -503 +15240 0,3 ±4,6 ±6,1 ±12,2 ±24,4 -503 3048 9144 15240

Относительная высота м -503 +15240 0,3 ±6,1 ±12,2 ±24,4 -503 [phone]

Вертикальная скорость м/с ±102 0,07 ±0,15 ±102

Приборная скорость км/ч 55,5 +832 0,115 ±9,3 ±3,7 ±1,85 111 185 832

Истинная воздушная скорость км/ч 185 +1108 0,115 ±7,4 185 +1108

Число Маха 0,1 +1,0 0,0000625 при М=0,2 ±0,015 ±0,005 ±0,003 ±0,004 ±0,01 М=0,10 М=0,6 М=0,9 М=0,95 М=1,0

Температура наружного воздуха °С -60 +60 0,25 ±1

Истинный угол атаки угл. град. -15 +25 0,05 ±0,25

На отдельных этапах или режимах полета летательных аппаратов процессы изменения высотно-скоростных параметров и других воздушных сигналов можно считать стационарными случайными процессами и характеризовать экспоненциальными автокорреляционными функциями Кх (т)

и соответствующими им спектральными плотностями мощности 8х (ю)

вида [14, 15]

2

Кх1 (т) = <2^'т; я (ю) = , (1.1)

г г г 2п а. + ю

где < х и а - параметры, определяющие преобладающий уровень изменения

(дисперсию) и спектр частот случайных процессов изменения контролируемого

высотно-скоростного параметра х ■ на данном этапе или режиме полета.

Полеты в приземном слое атмосферы сопровождаются атмосферной турбулентностью и другими аномальными явлениями [16], приводящими к появлению дополнительных случайных погрешностей измерения высотно-скоростных параметров. Также возмущения можно разделить на тангенциальную (продольную) составляющие, действующие вдоль оси приемника воздушных давлений и приводящие к погрешностям измерения барометрической высоты и вертикальной скорости, величине и продольной составляющей истинной воздушной скорости, приборной скорости и числе Маха, и на вертикальную и боковые составляющие турбулентности, приводящие к погрешностям измерения углов атаки и скольжения.

Для оценки случайных погрешностей можно использовать математическую модель случайной атмосферной турбулентности можно представить в виде совокупности спектральных плотностей мощности [17]

Swx (ю)

2а ТХЬХ

1

п

1 +

4

—ю

V

V х У

^ (ю)

2аТуКу

1

п

1+

гь л2

^ Ю

V ^ У

^ (ю)

2а ТА

(1.2)

п

1+

л

4

—ю

V V У

2

где К, Ьу, Ь2, м - масштабы турбулентности по продольной ,

вертикальной ЛУТу и поперечной ЛVTz составляющим вектора скорости АV турбулентного возмущения; аТх, аТу, аТг, м/с - среднеквадратичные

интенсивности турбулентности по соответствующим составляющим турбулентного возмущения; ю, рад/с - циклическая частота турбулентного возмущения; у, м/с - модуль вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата, составляющие которого определяются соотношениями:

Vx * Vв; Vy = Vx 1ва; у * 0. (1.3)

Среднеквадратичная интенсивность ат турбулентности по вертикальной ЛVTy составляющие турбулентного возмущения также зависит от высоты полета и определяется графиком, приведенным на рис. 1.1 [17].

2

1

2,5

1,5

0,5

0

ау, м/с

2,5

3,5

4,5 Ь§Н,

м

Рис. 1.1. Зависимость интенсивности вертикальной турбулентности от высоты полета

В основу принципа действия традиционных информационно -измерительной системы воздушных сигналов, определяющих движение летательного аппарата в воздушной среде, положено наличие информации о параметрах невозмущенного воздушного потока: статическом давлении Рн на высоте полета Н, динамическом Рдин или полном РП = РН + Рдин давлениях, температуры Тн наружного воздуха на данной высоте полета, а также о местных углах атаки ам и скольжения Рм [11, 17 - 27].

При практической реализации традиционной информационно -измерительной системы воздушных сигналов для получения первичной информации о параметрах набегающего воздушного потока на его борту размещаются приемники статического давления (ПОД) и полного давления (ППД) или комбинированный приемник воздушных давлений (ПВД), а также приемник температуры торможения (ППТ) для восприятия температуры Тт заторможенного набегающего воздушного потока, и датчики аэродинамических углов ДАУ для измерения местных углов атаки и скольжения. Для снижения влияния угла скольжения на воспринимаемые первичные сигналы приемники статического давления, приемники полного давления и датчики аэродинамических углов устанавливаются на правом и на левом борту.

На рис. 1.2. показаны внешние виды приемника воздушных сигналов (а),

приемника температуры торможения (б) и флюгерного датчика аэродинамических углов (в) информационно-измерительной системы воздушных сигналов магистрального самолета [17, 19, 21], иллюстрирующие конструктивные схемы вынесенных в набегающий воздушный поток за пределы пограничного слоя самолета приемников и датчиков первичной информации.

Рис. 1.2. Общий вид приемника воздушных давлений (а), приемника температуры торможения (б) и флюгерного датчика аэродинамических углов (в)

Приемники воздушных давлений и температуры торможения, датчики аэродинамических углов представляют собой устройства точной механики, которые выносятся за пределы пограничного слоя ЛА [18 - 27]. При этом распределенные по обшивке ЛА и вынесенные за пределы его пограничного слоя элементы приводят к нарушению аэродинамических и других характеристик ЛА, а значительное число датчиков и приемников первичной информации усложняет конструкцию и увеличивает массу информационно-измерительной системы воздушных сигналов.

Традиционные информационно-измерительные системы воздушных сигналов летательных аппаратов представляют собой измерительно-вычислительную систему, в которой обеспечивается сбор, преобразование и обработка информации от значительного числа приемников и датчиков первичной информации, устанавливаемых на правом и на левом борту ЛА.

На рис. 1.3. показана архитектура элементов измерительно-вычислительной системы воздушных сигналов [11].

Рис. 1.3. Архитектура трактов измерения информационно-измерительной системы воздушных сигналов самолета

Преобразование первичных информативных сигналов Ря, Рп, Тя, ам, Рм, Р3 и вычисление текущих значений высотно-скоростных параметров осуществляется в системе воздушных сигналов, которые включают датчики статического ДСД и полного ДПД давлений, аналого-цифровой преобразователь АЦП, процессор ПР и порт выдачи ПВ потребителям выходных цифровых кодов N о текущих значениях абсолютной Н и

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ефремова Елена Сергеевна, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кравцов, В.Г. Аэрометрия высотно-скоростных параметров летательных аппаратов / В.Г. Кравцов, Н.В. Алексеев // Приборы и системы управления: Управление, контроль, диагностика. - 2000. - №8. - С. 47-50.

2. Gracey, W. Measurement of Aircraft Speed and Altitude/ W. Grecey // NASA Reference Publication 1046. - 1980. - Pp. 67.

3. Ax. №313158 СССР, МКИ G01P 13/00. Способ измерения угла направления воздушного потока / М.Е. Болотских, Б.М. Абрамов, Г.Е. Бельфор, Н.В. Костиков. Опубл. 1971. - Бюл. №26.

4. Алексеев, Н.В. Системы измерения воздушных сигналов нового поколения / Н.В. Алексеев, Е.С. Вождаев, В.Г. Кравцов и др. // Авиакосмическое приборостроение. - 2003. - №8. - С. 31-36.

5. Патент РФ на изобретение №2115102 МПК G01L 19/00. Приемник воздушного давления / Е.С. Вождаев, В.А. Головкин, М.А. Головкин,

A.А. Ефремов, С.В. Михеев. В.А. Касьяников, А.Ф. Вакуленко, Г.В. Якименко, Е.В. Сударев, А.К. Панкратов, В.Г. Кравцов, Н.В. Алексеев, О.И. Назаров. Опубл. 1998.

6. Патент РФ на изобретение №2152042 МПК G01P 5/16. Приемник воздушного давления (варианты) / Е.С. Вождаев, М.А. Головкин,

B.А. Головкин, А.А. Ефремов, А.К. Панкратов, Х.Г. Келлер. Опубл. 2007.

7. Козицин, В.К. Анализ принципов построения систем измерения воздушных сигналов вертолета / В.К. Козицин, Н.Н. Макаров, А.А. Порунов, В.М. Солдаткин // Авиакосмическое приборостроение. - 2003. - №10. - С. 2-13.

8. Ледяев, В.В. Математические аспекты теории аэрометрии ВСП / В.В. Ледяев, В.И. Соболев // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2000. - №8. - С. 50-54.

9. Алмазов, В.В. Оценка характеристик аэрометрических систем / В.В. Алмазов, Н.Н. Макаров, М.Ю. Сорокин // Информатика, вычислительная техника, управление. Известия Самарского научного центра Российской

академии наук. - 2017. - Том 19. - №1(2). - С. 385-390.

10. Летные испытания систем пилотажно-навигационного оборудования / Е.Г. Харин, П.М. Цветков, В.К. Волков и др.: под ред. Е.Г. Харина. - М.: Машиностроение, 1986. - 136с.

11. Солдаткин, В.М. Авиационные приборы, измерительно-вычислительные системы и комплексы: Принципы построения, алгоритмы обработки информации, характеристики и погрешности: Учебное пособие / В.М. Солдаткин, Ф.А. Ганеев, В.В. Солдаткин; под ред. В.М. Солдаткина. -Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2014. - 526с.

12. Доброленский, Ю.Л. Динамика полета в неспокойной атмосфере / Ю.Л. Доброленский. - М.: Машиностроение, 1969. - 258с.

13. Филатов, Г.А. Безопасность полетов в возмущенной атмосфере / Г.А. Филатов, Г.С. Пуминова, П.В. Сильвестров. - М.: Транспорт, 1992. - 272с.

14. Иванов, Ю.П. Комплексирование информационно-измерительных устройств летательных аппаратов / Ю.П. Иванов, А.Н. Синяков, И.В. Филатов. - Л.: Машиностроение, 1984. - 208с.

15. Браславский, Д.А. Точность измерительных устройств / Д.А. Браславский, В.В. Петров. - М.: Машиностроение, 1976. - 312с.

16. Филимонюк, Л.Ю. Системный анализ, модели и методы обеспечения безопасности авиационных транспортных систем при управлении в условиях критических сочетаний событий: Дисс. ... докт. техн. наук: 05.13.01 / Л.Ю. Филимонюк. - Саратов, 2017. - 312с.

17. Макаров, Н.Н. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса: Теория, проектирование, применение: Монография / Н.Н. Макаров; под ред. докт. техн. наук В.М. Солдаткина. - М. Машиностроение / Машиностроение - Полет, 2009. - 760с.

18. Клюев, Г.И. Авиационные приборы и системы: Учебное пособие / Г.И. Клюев, В.М. Солдаткин; под ред. В.А. Мишина. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - 343с.

19. Клюев, Г.И. Измерители аэродинамических параметров летательных

аппаратов: Учебное пособие / Г.И. Клюев, Н.Н. Макаров, В.М. Солдаткин, И.П. Ефимов; под ред. В.А. Мишина. - Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2005. - 509с.

20. Ефанов, В.Н. Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы: Учебное пособие / В.Н. Ефанов, В.П. Токарев. - М.: Машиностроение. 2010. - 783с.

21. Боднер, В.А. Приборы первичной информации: Учебник / В.А. Боднер. - М.: Машиностроение, 1981. - 344с.

22. Браславский, Д.А. Приборы и датчика летательных аппаратов / Д.А. Браславский. - М.: Машиностроение, 1970. - 392с.

23. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 179с.

24. ГОСТ 5212-74. Таблица аэродинамическая. Динамические давления и температуры торможения воздуха для скорости полета от 10 до 4000 км/ч. Параметры. - М.: Изд-во Стандартов, 1974. - 239с.

25. Солдаткин, В.М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов / В.М. Солдаткин. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001. - 448с.

26. Горлин, С.М. Аэромеханические измерения / С.М. Горлин, И.И. Слезингер. - М.: Наука, 1964. - 720с.

27. Качурин, Л.Г. Электрические измерения аэродинамических величин / Л.Г. Качурин. - М.: Высшая школа, 1967. - 488с.

28. Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред. П.В. Новицкого. - Л.: Энергия, 1975. - 576с.

29. Кремлевский, П.П. Расходомеры и счетчики количества / П.П. Кремлевский. - Л.: Машиностроение, 1989. - 702с.

30. Приборы и установка для метрологических измерений на аэродромах / Под ред. Л.П. Афиногентова и Е.В. Романова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 296с.

31. Азбукин, А.А. Автоматическая метеостанция АМК-03 и их модификации / А.А. Азбукин, А.Я. Богушевич, А.А. Кобзов, В.А. Корольков, А.А. Тихомиров, В.Д. Шельвой // Датчики и системы. - 2012. - №3. - С.42-52.

32. Birkhoff, G. Formation Vortex Street / G. Birkhoff // Journal of Applied Physics. - 1953. - Vol. 24. - Pp. 98-103.

33. Gerrard, J.H. The Mechanics of the Formation Region of Vortices behind Bluff Bodies / J.H. Gerrard // Journal of Fluid Mechanics. - 1966. -Vol. 25. - Pp. 401-413.

34. Yamasaki, H. The Vortex Flowmeter / H. Yamasaki, M. Rubin // Flow Measurement and Control in Science and Industry. - USA. - 1974. - Pp. 975-983.

35. Киясбейли, А.Ш. Вихревые измерительные приборы / А.Ш. Киясбейли, М.Е. Перельштей. - М.: Машиностроение, 1972. - 152с.

36. Новицкий, П.В. Цифровые приборы с частотными датчиками / П.В. Новицкий. В.Г. Кнорринг, В.В. Гутников. - Л.: Энергия, 1970. - 423с.

37. Домрачев, В.Г. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие / В.Г. Домрачев, В.Р. Матвеевский, Ю.С. Смирнов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 392с.

38. Патент РФ на полезную модель №127473, МПК G01P 5/00. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости / В.М. Солдаткин, Е.С. Солдаткина. Заявл. 16.07.2012, №2012130110/28. Патентообладатель ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ». Опубл. 27.04.2013. - Бюл. №12.

39. Патент РФ на изобретение №2506596, МПК G01P 5/00. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости / В.М. Солдаткин, Е.С. Солдаткина. Заявл. 16.07.2012. Заяв. №202130111/28. Патентообладатель ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ». Опубл. 10.02.2014. - Бюл. №4.

40. Солдаткин, В.М. Вихревой датчик угла атаки и воздушной скорости дозвукового самолета / В.М. Солдаткин, Е.С. Солдаткина // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева - 2012. - Т.4. - №4. - С. 142-146.

41. Патент РФ на полезную модель №149872, МПК G01P 5/00. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости / В.М. Солдаткин, Е.С. Солдаткина. Заявл. 21.04.2014. Заяв. №2014116008/28. Патентообладатель

ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ». Опубл. 20.01.2015. - Бюл. №2.

42. Патент РФ на изобретение №2556760, МПК G01P 5/00. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости / В.М. Солдаткин, Е.С. Солдаткина. Заявл. 21.04.2014. Заяв. №20114116035/28. Патентообладатель ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ». Опубл. 20.07.2015. - Бюл. № 20.

43. Солдаткина, Е.С. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с расширенными функциональными возможностями / Е.С. Солдаткина, В.М. Солдаткин // Известия вузов. Авиационная техника. - 2014. - №4. - С. 54-56.

(Версия на английском языке: Soldatkina, E.S. Vortex sensor of aerodynamic angle and true airspeed with enhanced functionality / E.S. Soldatkina, V.M. Soldatkin // Russian Aeronautics. - 2014. - Т. 57. - №4. - Pp. 402-405).

44. Блохинцев, Д.И. Акустика неоднородной среды / Д.И. Блохинцев. -М.: Гостехиздат, 1946. - 168с.

45. Hans, V. Comparasion of Fressure and Ultrasound Measurements in Votex Flow Meter / V. Hans, H. Windorfer // Measurement. - 2003. - No. 33. - Рр. 121-133.

46. Солдаткина, Е.С. Особенности построения и алгоритмы обработки информации вихревой системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата / Е.С. Солдаткина // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2015. - №5(313). - С. 273-278.

47. Солдаткин, В.М.. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воз- душной скорости / В.М. Солдаткин, Е.С. Солдаткина // Известия вузов. Авиационная техника. - 2012. - №4. - С. 56-59.

(Версия на английском языке: Soldatkin, V.M. Vortex sensor of aerodynamic angle and true airspeed / V.M. Soldatkin, E.S. Soldatkina // Russian Aeronautics. - 2012. -T.55. - №4. - Рр. 402-407).

48. Компания «Honeywell». http:\\[e-mail].

49. Фирма «MEMScAP». www.memscap.com,www.memscap.ru.

50. Солдаткина, Е.С. Анализ метрологических характеристик вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости / Е.С. Солдаткина, Солдаткин В.М. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2013. - №2 (298). - С. 111-117.

51. Солдаткина, Е.С. Построение, алгоритмы и оценка точности вихревой системы воздушных сигналов / Е.С. Солдаткина // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева - 2015. - Т.71. - №5. - С. 129-135.

52. Ефремова, Е.С. Вихревая система воздушных сигналов с пространственно-распределенным многофункциональным приемником потока / Е.С. Ефремова // Нелинейный мир. - 2017. - Т.15. - №1. - С. 78-84.

53. Разработка принципов построения и алгоритмов обработки информации вариантов системы воздушных сигналов самолета на основе ионно-меточного датчика аэродинамического углов и воздушной скорости. Оформление заявок на объекты интеллектуальной собственности / Солдаткин В.М., Солдаткин В.В., Солдаткина Е.С., Крылов Д.Л. // Отчет по НИР, шифр 3450, этап 1. - Казань: Казан. национ. исслед. техн. ун-т им. А.Н. Туполева-КАИ. - 2015. - 140с.

54. Soldatkina, E.S. Vortex sensor of aerodynamic angle and true airspeed with enhanced functionality / E.S. Soldatkina, V.M. Soldatkin // Russian Aeronautics. -2014. - Т.57. - №3. - Pp. 280-290.

55. Ефремова, Е.С. Технология построения вихревой системы измерения высотно-скоростных параметров дозвукового самолета / Е.С. Ефремова // Сборник статей Международной НТК «Перспективные информационные технологии» (ПИТ 2017). Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2017. - С. 719-722.

56. Залманзон, Л.А. Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления / Л.А. Залманзон. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 247с.

57. Нормы летной годности гражданских самолетов, НЛГС. - М.: ЦАГИ, 1985. - 470с.

58. Ефремова, Е.С. Конструктивная схема, алгоритмическое обеспечение

и оценка погрешностей вихревой системы воздушных сигналов дозвукового самолета / Е.С. Ефремова // Сборник научных статей IV Всероссийской НПК «Актуальные вопросы исследований в авионике: теория, обслуживание, разработки». Воронеж: - 2017. - С. 147-151.

59. Оценка погрешностей измерительных каналов системы воздушных сигналов самолета на основе ионно-меточного датчика аэродинамического угла и воздушной скорости. Обоснование конструктивной схемы базового варианта системы. Разработка проекта технического задания на экспериментальный промышленный образец системы / Солдаткин В.М., Солдаткин В.В., Солдаткина Е.С., Крылов Д.Л. // Отчет по НИР, шифр 3450, этап 2. - Казань: Казан. национ. исслед. техн. ун-та им. А.Н. Туполева-КАИ. - 2016. - 108с.

60. Научно-техническое обоснование требований к характеристикам измерительных каналов, обоснование выбора конструктивных параметров и доработок ионно-меточного датчика аэродинамического угла и воздушной скорости в составе системы воздушных сигналов с неподвижным невыступающим приемником потока для самолета с рабочими скоростями до 950 км/ч и диапазоном измерения аэродинамического угла ±30°. / Солдаткин В.М., Солдаткин В.В., Солдаткина Е.С., Крылов Д.Л. // Отчет по НИР, шифр 3450, этап 3. - Казань: Казан. национ. исслед. техн. ун-та им. А.Н. Туполева-КАИ. -2017. - 67с.

61. Разработка моделей аэродинамических поправок по каналу статического давления, воспринимаемого отверстием-приемником на обтекаемой поверхности ионно-меточного датчика аэродинамического угла и воздушной скорости в диапазоне дозвуковых скоростей. Разработка методов повышения точности измерительных каналов системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невыступающим приемником потока на основе ионно-меточного датчика аэродинамического угла и воздушной скорости, в том числе с использованием принципов комплексирования / В.М. Солдаткин, В.В. Солдаткин, Е.С. Ефремова // Отчет о научно-исследовательской работе, шифр 3450, доп. соглашение №4, этап 4. - 2017. - Казань: КНИТУ-КАИ. - 92с.

62. Ефремова, Е.С. Теоретические основы построения вихревой системы измерения высотно-скоростных параметров дозвукового летательного аппарата / Е.С. Ефремова // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2017. - №9-2. - С. 166-176.

63. Krylov, D.L. Analysis of errors of measuring channels of air data system of aircraft with fixed included receiver of flow / D.L. Krylov, E.S. Efremova, V.M. Soldatkin // Russian Aeronautics. - 2017. - №4. - Pp. 4-10.

64. Харин, Е.Г. Технология летных испытаний бортового оборудования летательных аппаратов с применением комплекса бортовых траекторных измерений / Е.Г. Харин, И.А. Копылов. - М.: МАИ-ПРИНТ, 2012. - 360с.

65. Пушков, С.Г. Технология определения аэродинамических погрешностей ПВД и воздушных параметров в летных испытаниях ЛА с использованием спутниковых средств измерений / С.Г. Пушков, Е.Г. Харин, В.Р. Кожурин, В.Г. Захаров // ВИНИТИ. Информационный сборник «Проблемы безопасности полетов». - 2016. - Вып. 7.

66. Пушков, С.Г. Исследование задачи определения аэродинамических погрешностей ПВД на режимах взлета, посадки самолета в условиях летного эксперимента с применением спутниковых технологий / С.Г. Пушков, И.В. Малажова, О.Ю. Горшкова // ВИНИТИ. Информационный сборник «Проблемы безопасности полетов». - 2006. - Вып. 9. - С. 24-38.

67. Пушков, С.Г. Технология определения аэродинамических погрешностей ПВД и воздушных параметров в летных испытаниях ЛА с применением спутниковых средств измерений / С.Г. Пушков, Е.Г. Харин, В.Р. Кожурин, В.Г. Захаров, Л.А. Ловицкий // Труды IX Международной научно-технологического симпозиума «Новые рубежи авиационной науки» ASTEC-07. - М.: 2007.

68. Петунин, А.Н. Методы и техника измерений параметров газового потока (приемники давления и скоростного напора) / А.Н. Петунин. - М.: Машиностроение, 1972. - 332с.

69. А.С. №271140 СССР, МКИ G01P 5/12. Фюзеляжный приемник

статического давления с аэродинамическим компенсатором / Б.М. Абрамов, В.А. Смольцов, М.Н. Перова. - Опубл. 1970. - Бюл. №17.

70. А.С. №339815 СССР, МКИ G01P 5/12. Фюзеляжный приемник статического давления / Б.М. Абрамов. - Опубл. 1972. - Бюл. №17.

71. Солдаткин, В.В. Анализ комплексной системы измерения малых воздушных скоростей вертолета / В.В. Солдаткин // Известия вузов. Авиационная техника. - 2004. - №3. - С. 52-57.

72. Солдаткин, В.В. Синтез комплексной системы измерения малых воздушных скоростей вертолета // Вестник Орловского гос. техн. ун-та, серия «Машиностроение». - 2004. - №1. - С. 62-68.

73. Патент РФ на изобретение №2445634, МКИ G01P 5/14. Меточный датчик аэродинамического угла и воздушной скорости / Ф.А. Ганеев, В.М. Солдаткин, И.Р. Уразбахтин, Н.Н. Макаров, В.И. Кожевников. Заявл. 05.10.2010. №2010118253/28. - Опубл. 10.11.2011. - Бюл. №31.

74. Ганеев, Ф.А. Ионно-меточный датчик аэродинамического угла и воздушной скорости с логометрическими информативными сигналами и интерполяционными алгоритмами обработки / Ф.А. Ганеев, В.М. Солдаткин // Известия вузов. Авиационная техника. - 2010. - №3. - С. 46-50.

75. Ганеев, Ф.А. Ионно-меточные измерители воздушной скорости летательного аппарата / Дисс. ... канд. техн. наук / Казан. авиац. ин-т. - Казань. - 1996. - 277с.

76. Системотехническое проектирование измерительно-вычислительных систем: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию / Под ред. проф. В.М. Солдаткина. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2011. - 150с.

77. Петров, В.В. Основы динамической точности автоматических информационных устройств и систем / В.В. Петров, А.С. Усков. -М.: Машиностроение, 1976. - 212с.

78. Цыпкин, Я.З. Основы теории автоматических систем / Я.З. Цыпкин. -М.: Наука, 1977. - 560с.

79. Подмастерьев, К.В. Точность измерительных устройств: Учебное

пособие / К.В. Подмастерьев. - Орел.: Изд-во Орлов. гос. техн. ун-та, 2004. - 140с.

80. Солдаткин, В.В. Динамические погрешности системы измерения малых воздушных скоростей вертолета / В.В. Солдаткин // Известия вузов. Авиационная техника. - 2006. - №3. - С. 50-54.

81. Солдаткин, В.М. Основы проектирования измерительных приборов и измерительно-вычислительных систем: Учебное пособие / В.М. Солдаткин, В.В. Солдаткин, А.В. Никитин. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. - 2014. - 244с.

82. Солдаткин, В.В. Построение и методы исследования информационно -измерительных систем: Учебное пособие / В.В. Солдаткин, под ред. проф. В.М. Солдаткина. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. - 2008. - 198с.

83. Солдаткин, В.В. Системы воздушных сигналов вертолета на основе неподвижного аэрометрического приемника и информации аэродинамического поля вихревой колонны несущего винта: Монография / В.В. Солдаткин. -Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. - 2012. - 284с.

84. Солдаткин, В.В. Анализ погрешностей и методы повышения точности измерительных приборов и систем: Учебное пособие / В.В. Солдаткин, В.М. Солдаткин. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. - 2009. - 248с.

85. Солдаткин, В.В. Комплексная система измерения малых воздушных скоростей вертолета с наблюдателем Люэнбергера / В.В. Солдаткин,

A.В. Никитин // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2011. - №2. - С. 9-15.

86. Арискин, Е.О. Система измерения параметров вектора ветра на борту вертолета на основе пространственно распределенных измерительных каналов / Е.О. Арискин, А.В. Никитин, В.В. Солдаткин, В.М. Солдаткин // Нелинейный мир. - 2015. - Том 8. - №8. - С. 39-47.

87. Никитин, А.В. Система измерения параметров вектора ветра на стартовых и взлетно-посадочных режимах вертолета / А.В. Никитин,

B.В. Солдаткин, В.М. Солдаткин // Мехатроника, автоматизация, управление. -2015. - №6. - С. 64-70.

88. Крылов, Д.Л. Построение и оценка точности системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невступающим приемником потока /

Д.Л. Крылов, В.М. Солдаткин, Е.С. Ефремова // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2015. - №1(309). - С. 122-132.

89. Никитин, А.В. Система измерения параметров вектора ветра и вектора истинной воздушной скорости на борту вертолета / А.В. Никитин, В.В. Солдаткин // Датчики и системы. - 2015. - №4. - С. 48-54.

90. Кузнецов, О.И. Анализ и синтез каналов информационно-управляющей системы предотвращения критических режимов вертолета / О.И. Кузнецов, В.М. Солдаткин // Известия вузов. Авиационная техника. -2017. - №2. - С. 93-98.

91. Кузнецов, О.И. Теоретические основы построения и проектирования автоматизированной информационно-управляющей системы предупреждения критических режимов вертолета / О.И. Кузнецов, В.М. Солдаткин // Нелинейный мир. - 2017. - Том 15. - №1. - С. 37-46.

92. Солдаткин, В.М. Теоретические основы построения системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невыступающим приемником потока / В.М. Солдаткин, В.В. Солдаткин, Д.Л. Крылов // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2017. - Том 18. - №7. - С. 495-502.

93. Ефремова, Е.С. Математические модели и количественная оценка методических аэродинамических погрешностей вихревой системы контроля высотно-скоростных параметров полета / Е.С. Ефремова, Р.В. Солдаткин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2018.-№2(328). - С. 139-147.

94. Ефремова, Е.С. Модели и оценка инструментальных погрешностей вихревой системы контроля высотно-скоростных параметров дозвукового летательного аппарата / Е.С. Ефремова, Б.И Мифтахов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2019. - 2 (334). - С. 103-110.

95. Санковский, Е.А. Вопросы теории автоматического управления. Статический анализ и синтез САУ / Е.А. Санковский. - М.: Высшая школа, 1971. - 231с.

96. Помыкаев, И.И. Навигационные приборы и системы / И.И. Помыкаев,

В.П. Селезнев, Л.А. Дмитроченко. - М.: Машиностроение, 1983. - 456с.

97. Бабич, О.А. Обработка информации в навигационных комплексах / О.А. Бабич. - М.: Машиностроение, 1991. - 512с.

98. Патент ЕВП (ЕР) 0249848, МКИ G01P 5/00. System zur Bestimmung der Fluggeschwindgkein von Hubschraubern / Burbard Miller //Patentblant. Опубл. 1987.

99. Порунов, А.А. Измерительно-вычислительная система определения малых воздушных скоростей вертолета / А.А. Порунов, В.В. Солдаткин, В.М. Солдаткин // Авиакосмическое приборостроение. - 2004. - №11. - С. 43-51.

100. Porunov, A.A. Integrated system for measuring the low airspeeds of helicopters / A.A. Porunov, V.V. Soldatkin, V.M. Soldatkin // Russian-americal scientific jornae «Actual Problems of aviation and aerospace system: processes, models, experiment. - 2005. - №2(20). - Pp. 106-132.

101. Солдаткин, В.М. Системотехническая разработка и анализ погрешностей системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невыступающим приемником потока / В.М. Солдаткин, В.В. Солдаткин, Е.С. Ефремова, Б.И. Мифтахов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2019. - №8. - С. 232-244.

102. Солдаткин, В.М. Особенности построения и анализ статической точности вихревой системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата / В.М. Солдаткин, Е.С. Ефремова // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2019. - Т. 20. - №7. - С. 443-448.

103. Ефремова, Е.С. Модели динамических погрешностей вихревой системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата / Е.С. Ефремова, Р.В. Солдаткин // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. - 2019. -Т.75. - №1. - С. 75-81.

104. Солодов, А.В. Методы теории систем в задачах непрерывной фильтрации / А.В. Солодов. - М.: Наука, 1975. - 264с.

105. Матросов, В.М. Принцип сравнения в математической теории систем / В.М. Матросов, Л.Ю. Анапольский, С.Н. Васильев. - Новосибирск: Наука, 1979. - 481с.

106. Смит, Д.М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей / Д.М. Смит. - М.: Машиностроение, 1980. - 271с.

107. Максимей, И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ / И.В. Максимей. - М.: Радио и связь, 1988. - 230с.

108. Рыжиков, Ю.И. Имитационное моделирование / Ю.И. Рыжиков. -М.: Альтеке - А, 2009. - 384с.

109. Резчиков, А.Ф. Причинно-следственные модели производственных систем / А.Ф. Резчиков, В.А. Твердохлебов. - Саратов: ООО Издательство центр «Наука», 2008. - 137с.

110. Прохоров, С.А. Создание комплекса программ на основе пространственной схемы взаимодействия объектов / С.А. Прохоров, И.М. Куликовский // Программные продукты и системы. - 2012. - №3. - С. 5-8.

111. Филимонюк, Л.Ю. Кибернетический подход к моделированию разнородных процессов в мехатронных системах / Л.Ю. Филимонюк, А.С. Иванов, Р.Ю. Лапковский, Д.А. Уков // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2011. - «1(118). - С. 16-20.

112. Ефанов, В.Н. Интеграция бортовых информационно-управляющих систем с использованием принципа вертикальной координации / В.Н. Ефанов, Е.Р. Мухаметшин // Известия вузов. Авиационная техника. - 2008. - №2. - С. 32-35.

113. Прохоров, С.А. Аппроксимационный анализ вероятностных характеристик случайных процессов / С.А. Прохоров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2012. - №2. - С. 13-17.

114. Прохоров, С.А. Автоматизированная система аппроксимационного корреляционно-спектрального анализа в ортогональном базисе Бесселя / С.А. Прохоров, Я.В. Газетова // Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. - 2010. - №3(14). - С. 30-40.

115. Блохин-Мечталин, Ю.К. Информационно-измерительные системы экспериментальной аэродинамики / Ю.К. Блохин-Мечталин // Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского. - М.: Наука, 2015. - 261с.

116. Ельчанова, А.Н. Опыт использования программы «Flow Vision» для расчета внешнего обтекания [Электронный ресурс] / А.Н. Ельчанова, А.В. Лысенков, В.М. Поляков // Инженерные системы. - 2004. - Режим доступа: http:/www.tesis.com.ru/infocenter/downloads/flowvision/avia_step_04.pdf

117. Особенности использования Flow Vision в условиях КБ [Электронный ресурс] / Режим доступа: http:/www.tesis.com.ru/infocenter/ downloads/flowvision/energia_04.pdf

118. Ашихмин, В.Н. Введение в математическое моделирование: Учебное пособие / В.Н. Ашихмин, М.Б. Гитман, И.Э. Келлер, О.Б. Неймарк, В.Ю. Столбов, П.В. Трусов, П.Г. Фрикс: под ред. П.В. Трусова. - М.: Лотос, 2005. - 440с.

119. Алямовский, А.А. Инженерные расчеты в Solid Works Simulation / А.А. Алямовский. - М.: ДМК Пресс, 2010. - 464с.

120. Солдаткина, Е.С. Системотехническое проектирование вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости / Е.С. Солдаткина // Известия вузов. Авиационная техника. - 2013. - №3. - С. 57-61. (Версия на английском языке: Soldatkina, E.S. System engineering design of a vortex aerodynamic angle and true airspeed sensor / E.S. Soldatkina // Russian Aeronautics. -2013. - Т.56. - №3. - Pp. 291-296).

121. Моисеев, В.Н. Математическая модель приемника воздушных давлений / В.Н. Моисеев. М.Ю. Сорокин, И.П. Ефимов // Автоматизация процессов управления. - 2014. - №1(35). - С. 61-65.

122. Bentley, J.P. Vortex shedding mechanisms in single and dual bluff bodies / J.P. Bentley, J.W. Mudd // Flow Measurement Instruments. - 2003. - Vol. 14. - Pp. 23-31.

123. Санов, Е.Н. Разработка виртуального испытательного стенда для численного моделирования гидродинамических течений в бесфланцевых вихревых расходомерах с использованием высокопроизводительных вычислений / Е.Н. Сафонов, А.К. Бромер, В.А. Дорохов. - Вестник ЮУрГУ. Серия «Вычислительная математика и информатика». - 2013. - Том. 2. - №4. -С. 109-115.

124. Pankanin, G.L. Analytical Modelling of Karman Vortex Street /

G.L. Pankanin, R. Chmielewski, J. Berlinski // Metrology and Measurement Systems. - 2005. - Vol. XII. - No. 4. - Pp. 413-425.

125. Лапин, А.П. Вихревой метод измерения расхода: Модели вихреобразования и современные средства моделирования / А.П. Лапин, А.М. Дружков, К.В. Кузнецова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2014. - Том 14. - №4. - С. 28-34.

126. Pankanin, G.L. Simulation of Karman Vortex Street Development Using New Model / G.L. Pankanin, J. Berlinski, R. Chmielewski // Metrology and Measurement Systems. - 2006. - Vol. XIII. - Pp. 35-47.

127. Дубинина, М.М. Методика математического моделирования зондовых средств восприятия воздушных давлений / М.М. Дубинина, М.Ю. Сорокин // Датчики и системы. - 2015. - №6. - С. 9-13.

128. Цыбина, М.М. Применение средств вычислительной газодинамики для математического моделирования / М.М. Цыбина // Информатика, вычислительная техника и управление. Вестник Самарского научного центра Российской академии наук. - 2016. - Том 13. - №4(5). - С. 669-674.

129. Дубинина, М.М. Применение численных методов в разработке зондовых средств восприятия давлений / М.М. Дубинина, М.Ю. Сорокин // Информатика, вычислительная техника и управление. Вестник Самарского научного центра Российской академии наук. - 2016. - Том 18. - №4(6). -С. 1287-1293.

130. Ефремова, Е.С. Имитационное моделирование каналов аэродинамического угла и истинной воздушной скорости вихревой системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата / Е.С. Ефремова, Б.И. Мифтахов // Материалы Международной молодежной конференции «XXIV Туполевские чтения (школа молодых ученых)» - 2019. - Казань: Изд-во ИИП Сагиева А.Р., 2019. - Том 1. - С. 471-476.

131. Ефремова, Е.С. Имитационное моделирование канала статического давления вихревой системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата / Е.С. Ефремова, К.В. Калинин // Материалы Международной

молодежной конференции «XXIV Туполевские чтения (школа молодых ученых)» - 2019. - Казань: Изд-во ИИП Сагиева А.Р., 2019. - Т.2. - С. 477-482.

132. Honeywell. Sensing and Control. AWW 3000 Series. http://honeywell@eltech. spb.ru

133. Техническое предложение по НИР «Разработка и сопровождение изготовления экспериментального образца стенда-имитатора системы воздушных сигналов самолета»: Дополнительное соглашение №3 к договору №3451 от 25 марта 2015г. Заказчик ОАО «ЭЛАРА», Исполнитель КНИТУ-КАИ. - Казань. - 2015. - 15с.

134. Ефремова, Е.С. Имитация воздушных сигналов при наземной отработке и контроле функционирования комплексов бортового оборудования самолета / Е.С. Ефремова // Фундаментальные и прикладные проблемы техника и технологии. - 2016. - №2(316). - С. 127-134.

135. Ефремова, Е.С. Имитатор системы воздушных сигналов самолета / Е.С. Ефремова // Известия вузов. Авиационная техника. - 2016. - №.2. - С.81-86. (Версия на английском языке: Efremova, E.S. Assimilator of the aircraft air data system / E.S. Efremova // Russian Aeronautics. - 2016. - Vol. 59. - №2. -Pp. 243-248).

ПРИЛОЖЕНИЯ

11ервый директора конструктору кандидат тс:

УТВЕРЖДАЮ

заместитель генерального

// * ItQpCKOff \ АО «Ульяновское

;< / Jl » октябре

еревянкин

АКТ

внедрения и использования результатов диссертационной работы Ефремовой Е.С. «Информационно-измерительная система воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости», представляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в приборостроении)

В рамках хоздоговорной НИР №3450 «Разработка системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невыступающим приемником потока», выполненной Казанским национальным исследовательским техническим университетом им. А.И. Туполева-КАИ в АО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» переданы следующие результаты разработки и исследования системы воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, полученные в рамках диссертационной работы Ефремовой Е.С.:

1. Принципы построения. структурно-функциональная схема, алгоритмы формирования и обработки частотно-временных информативных сигналов в измерительных каналах вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости.

2. Оценка амплитуды и частот пульсаций давлений генераторов вихрей и выбор типа преобразователей частоты пульсаций, анализ доминирующих составляющих и оценка результирующей погрешности измерительных каналов вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости.

3. Принципы построения, структурно-функциональная схема и алгоритмы обработки информации измерительных канатов системы воздушных сигналов дозвукового самолета на основе вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, обоснование требований и выбор типа датчика абсолютного давления.

4. Методики и анализ методических и инструментальных погрешностей измерительных канатов системы воздушных сигналов дозвукового самолета на основе вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, особенности конструктивной реализации датчика воздушных сигналов.

Полученные результаты внедрены в АО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» при разработке алгоритмов обработки и исследовании методических и инструментальных погрешностей измерительных каналов системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невыступающим приемником потока с использованием информации об истинной воздушной скорости и статическом давлении набегающего воздушного потока. Результаты диссертационной работы Ефремовой Е.С. положены в основу построения оригинальной системы воздушных сигналов самолета с неподвижным невыступающим приемником потока на основе ионно-меточного датчика аэродинамического утла и истинной воздушной скорости, на которую получены патенты РФ на полезные модели №№155826 и 155830 и патенты РФ на изобретения №№2580208 и 2585126, соавтором которых является диссертант.

Директор научно-технического

центра разработок

И.Ю. Мануйлов

УТВЕРЖДАЮ Проректор по образовательной деятельности ФГБОУ ВО «Ка-

н " ч X'

jrW ¿sJ0W*; flir

занский национальный исследо-

---- "

■•'г » ^

вательскии техническим универ-

i^Vv^l^T^eW- А-Н- Ту^олева-КАИ», . --д.п.н.^роф$£е6р

V

H.H. Маливанов

«_//_» октября 2018г.

АКТ

внедрения и использования в учебном процессе результатов диссертационной работы Ефремовой Е.С. «Информационно-измерительная система воздушных сигналов дозвукового летательного аппарата на основе вихревого датчика аэродинамических углов и истинной

воздушной скорости», представляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в приборостроении)

Мы, нижеподписавшиеся, заведующий кафедрой «Приборы и информационно-измерительные системы» (ПИИС) д.т.н., доцент Солдаткин В.В., руководитель выпускных квалификационных работ (ВКР) бакалавров и магистров по направлению «Приборостроение», д.т.н., профессор Солдаткин В.М., руководитель курсового проектирования (КП) по дисциплине «Приборы первичной информации» (ППИ) к.т.н., доцент кафедры Никитин A.B., составили настоящий акт о том, что результаты научных исследований соискателя кафедры ПИИС ассистента Ефремовой Е.С. в виде принципов построения, схемного и конструктивного выполнения, методик расчета конструктивных параметров и погрешностей вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, а также принципов построения, алгоритмов обработки информации, методик

анализа методических и инструментальных погрешностей измерительных каналов системы воздушных сигналов дозвукового самолета, построенной на основе вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, внедрены и используются в учебном процессе подготовки бакалавров и магистров по направлению «Приборостроение», в том числе:

- в курсовом проектировании по дисциплине «Приборы первичной информации»;

- при выполнении выпускных квалификационных работ бакалавров и магистров по направлению «Приборостроение»;

при выполнении научно-исследовательских работ студентов, представляемых на Международные и Всероссийские научно-технические конференции и конкурсы молодежных научных проектов.

Реализация в учебном процессе результатов диссертационной работы Ефремовой Е.С. способствует обеспечению необходимого уровня и качества подготовки студентов направления «Приборостроение», профиль «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы».

Заведующий кафедрой ПИИС

д.т.н., доцент

Руководитель ВКР по направлению «Приборостроение», д.т.н., профессор Руководитель КП по дисциплине ППИ к.т.н., доцент кафедры

В.В. Солдаткин

В.М. Солдаткин

А.В. Никитин