Методы повышения точности измерений значений параметров полета летательного аппарата резервной системой ориентации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.01, кандидат наук Корнилов, Анатолий Викторович

• Корнилов, Анатолий Викторович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Корнилов, Анатолий Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

стр

Введение

Глава 1 Анализ современного состояния методов и средств измерений значений параметров полета летательного аппарата

1.1 Классификация навигационных систем подвижных объектов

1.2 Обзор существующих схем построения пилотажных приборов пилотируемых летательных аппаратов и анализ применяемых датчиков первичной информации

1.3 Основные принципы работы бесплатформенных инерциаль-ных систем

1.3.1 Принципы вычисления значений параметров ориентации

1.3.2 Вычисление значений высотно-скоростных параметров полета летательного аппарата

1.4 Структура автономной бесплатформенной моноблочной резервной системы ориентации

1.5 Выводы по Главе 1

Глава 2 Разработка методов и средств повышения точности измерений

значений параметров полета летательного аппарата

2.1 Разработка моделей и методов для учета погрешностей магнитометра

2.1.1 Принцип измерения курса летательного аппарата

2.1.2 Разработка метода внесения компенсирующих поправок

2.2 Разработка моделей и методов для учета погрешностей датчиков давления

2.2.1 Принцы измерения высотно-скоростных параметров полета летательного аппарата резервной системой ори-

ентации

2.2.2 Разработка метода повышения точности вычисления

значений высотно-скоростных параметров летательного аппарата

2.3 Выводы по Главе 2

Глава 3 Разработка методов повышения точности измерений значений параметров полета летательного аппарата на основе комплексирова-ния измерительной информации

3.1 Метод коррекции на основе комплексирования измерительной информации, получаемой от датчиков угловой скорости и магнитометра

3.2 Метод коррекции на основе комплексирования измерительной информации, получаемой от датчиков давления и акселерометров

3.3 Метод универсального включения-отключения коррекции

3.4 Метод комплексирования измерительной информации от двух однотипных автономных бесплатформенных моноблочных резервных систем ориентации

3.5 Выводы по Главе 3

Глава 4 Экспериментальная апробация методов повышения точности измерений значений параметров полета летательного аппарата

4.1 Апробация методов коррекции на основе комплексирования средствами имитационного моделирования

4.2 Апробация при наземной отработке метода универсального включения-отключения коррекции

4.3 Апробация при летной отработке методов коррекции на основе комплексирования информации

4.4 Выводы по Главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы повышения точности измерений значений параметров полета летательного аппарата резервной системой ориентации»

ВВЕДЕНИЕ

Стремительное развитие современной авиационной техники, обусловленное расширением круга выполняемых задач и усложнением условий эксплуатации, требует создания разнообразных информационно-измерительных комплексов для определения положения летательного аппарата (ЛА) в пространстве. Разработка перспективных систем авионики и совершенствование эксплуатационных характеристик ЛА на сегодняшний день происходит по всему миру. В частности, разрабатываются новые типы крылатых ракет, создаются беспилотные летательные аппараты (БЛА) военного и гражданского назначения, совершенствуются пилотируемые аэродинамические ЛА, и, в первую очередь, высокоманевренные ЛА военного назначения (ЛА ВН), что подтверждается проведением работ в области создания самолета пятого поколения.

Решение задачи повышения качества ЛА должно основываться на инновационных научно-технических решениях и инженерных разработках, привнесенных из различных областей промышленности. Так, совершенствование методов и средств вычисления параметров движения ЛА в окружающем пространстве может достигаться за счет применения высокоточных современных информационно-измерительных систем (ИИС). Такие системы позволят существенно улучшить показатели качества ЛА (назначения, технологичности, экономичности, надежности) не только при проектировании и производстве, но и в процессе эксплуатации.

Общемировая статистика авиационных катастроф самолетов (военных и гражданских, в том числе, частных, малогабаритных магистральных и военных транспортных) и вертолетов (военных и гражданских), в результате которых погибли люди, за период с 2010 г. по июнь 2014 г. представлена следующими данными [4]: всего потерпели аварию 169 ЛА, из которых 86 воздушных судов являются высокоманевренными или относятся к категории «средней авиации» (максимальное число пассажиров не более 40 чел.) Из них крушение более 45 ЛА вызвано ошибками пилотирования в результате сложных метеорологических условий или отказа пилотажных приборов.

Основной причиной всех авиационных происшествий за последние 15 лет является «человеческий фактор» - около 68 %, из которых 47 % составляют ошибки пилота, 13 % ошибки наземных служб, 8 % - террористические акты [5]. В подтверждение приведенных данных говорит анализ статистики 229 авиакатастроф [6], произошедших с 1958 г. по 2012 г. с воздушными судами различных типов. Наибольшее число происшествий (75) случилось по вине экипажа, из-за отказа техники - 32 и в результате сложных погодных условий - 24. К основным ошибкам пилота относятся:

- нарушение экипажем стандартных процедур пилотирования;

- ошибки экипажа в сложных метеоусловиях;

- дезориентация экипажа при полете в незнакомой местности;

- недостаточная квалификация пилотов для управления данным типом ЛА;

- усталость, проблемы здоровья;

- ошибки в условиях противоречивых показаний приборов.

В ряде печатных научных трудов не раз приводилось мнение, что идеология обработки всей информации, поступающей с бортовых вычислительных систем и комплексов, человеком, как ключевым элементом системы управления ЛА, - непродуманна и несовершенна. В качестве аргументов, подтверждающих неэффективность принципов организации систем управления ЛА, ориентированных на человека, авторы приводят вышеупомянутую печальную статистику авиационных катастроф. Подводя своеобразный итог, г-да В.В.Ростопчин и С.С.Румянцев (ООО «Техкомтех», Россия) заключают: «Удручающее положение с аварийностью и безопасностью в авиации, нарастающее лихорадочное стремление ученых и инженеров найти способы «парирования» негативной составляющей человеческого фактора (понятие «человеческий фактор» гораздо шире, чем принято в обиходе), быстрый прогрессирующий рост затрат на совершенствование авиационной техники свидетельствуют о том, что пилотируемая авиация как техническая система достигла заключительной стадии своей жизни: стадии угасания» [7].

Анализ современных ЛА различных типов доказывает лишь частичную состоятельность такой точки зрения: БЛА и аппараты с ограниченным участием че-

ловека в процессе управления становятся более совершенными, и в ряде случаев действительно способны заменить пилотируемые ДА. Но, несмотря на эти аргументы, позиция автора данной диссертации совпадает с мнением большинства ученых и технических специалистов: человек будет оставаться ключевым элементом системы управления ДА и «парирование негативных составляющих человеческого фактора» через повышение качества ИИС ДА (улучшение показателей назначения, надежности, эргономичности т.д.) будет являться наиболее действенным методом повышения безопасности полетов.

Теоретические вопросы разработки систем ориентации и навигации, а также общие принципы использования инерциальных датчиков в системах определения пространственного положения подробно изложены в работах отечественных ученых: Ю.В Иванова, О.С. Салычева, В.Я. Распопова, В.Г. Пешехонова, Г.И. Джан-джгавы, В.В. Матвеева, O.A. Степанова, М.Г. Погорелова, П.П. Афанасьева, А.И. Ткаченко, А.П. Шведова, В.А. Орлова, в трудах коллективов этих авторов, а также в работах зарубежных специалистов G.Lachapelle, R.Joffe, P.G. Savage, P.Chesne, H.C.Lefevre, E.v.Hinueber и др.

Хотя разработка навигационных приборов и систем осуществляется в нашей стране сравнительно недавно, ряд предприятий достигли ощутимых успехов в данной области: ОАО «УКБП», ООО «ТеКнол», ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», ОАО АНПП «Темп-Авиа», ФГУП «Санкт-Петербургское опытно-конструкторское бюро «Электроавтоматика» им. П.А. Ефимова», ОАО «Аэроприбор-Восход» (Россия). Из иностранных производителей систем ориентации на интегральных и микромеханических датчиках можно выделить «Honeywell», «Goodrich», «Northrop Grumman», «L-3 Avionics» (США), «Smiths Industries» (Великобритания), «Northrop Grumman LITEF» (Германия), «Thaies» (Франция) и ряд других.

Однако, применение навигационных комплексов, приборов и систем, как и отдельных ДПИ иностранного производства допустимо лишь на ДА граждансокго назначения (с некоторыми ограничесями). Для ДА военного назначения (ДА ВН)

применение комплектующих иностранного производства строго ограниченно, а в ближайшее время может быть практически прекращено [8].

В связи с чем ряд вопросов требует дальнейшей проработки. В частности:

- особенности проектирования БСО с учетом специфики применяемых современных ДПИ «тактического» (среднего) класса точности (вопросы влияния погрешностей применяемых ДПИ на точность всей системы, пути снижения данных погрешностей);

- достижение более глубокой степени интеграции за счет комплексирования с различными корректирующими устройствами;

- применение специальных оригинальных алгоритмов обработки информации, реализация информационных связей между элементами системы.

Актуальность работы. Тенденции развития современной техники обозначились на сегодняшний день довольно четко: произвести высокотехнологичный продукт с максимумом функциональных возможностей при минимальных затратах. Данный вектор развития отчетливо прослеживается и в авиастроении. Ожидается, что недорогие малогабаритные системы ориентации на отечественной элементной базе для пилотируемых ЛА будут крайне востребованы в российской авиации [9], в первую очередь, военного применения. Реализация принципов интеграции и применение комплексных технологий для получения принципиально новых характеристик является основным направлением создания и усовершенствования ИИС. Одним из технических решений, обеспечивающих повышение качества авионики, является совершенствование методов и средств измерения значений параметров полета ЛА на основе использования новых типов ДПИ.

На сегодняшний день наиболее перспективными направлениями решения проблемы повышения точности измерений значений параметров полета ЛА резервной системой ориентации, а вместе с тем и всего ПНК, являются применение ДПИ, основанных на использовании современных технологий; реализация принципов интеграции с различными корректирующими устройствами, а также применение специальных алгоритмов обработки измеряемой информации.

Реализуемая резервная система ориентации (PCO) призвана заменить целый ряд применяемых ранее приборов пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) за счет объединения в едином корпусе малогабаритных датчиков «тактического» класса точности и преобразовательных технических средств.

Разработка систем подобного типа отвечает требованиям Государственной программы вооружения до 2020 г. «Создание научно-технического задела и обеспечение разработки новейших систем и образцов вооружения» [9] и утвержденным мерам по формированию долгосрочной технологической независимости предприятий российского оборонно-промышленного комплекса. Тема диссертации соответствует формируемому в соответствии с политикой Российской Федерации в области развития науки и технологий Перечню критических технологий Российской Федерации 2011 [10], является одним из приоритетных направлений развития науки, технологии и техники в Российской Федерации [11]. Необходимо отметить, что высокотехнологичные PCO крайне востребованы в авиации, что в полной мере соответствует тематике научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ проводимых предприятием ОАО АН1111 «Темп-Авиа» (г. Арзамас). Все перечисленные выше факторы подтверждают актуальность темы диссертационных исследований.

Цель работы. Целью диссертации является разработка методов и средств повышения точности измерений значений параметров полета ЛА резервной системой ориентации, построенной с применением датчиков первичной информации отечественного производства «тактического» класса точности, до требуемой, в условиях автономного режима работы.

Задачи диссертации:

1) анализ современного состояния и перспектив развития автономных резервных пилотажных приборов (ПП) и систем ориентации пилотируемых аэродинамических ЛА, основных принципов работы платформенных и бесплатформенных ПП, обоснование возможности разработки автономной бесплатформенной моноблочной PCO, обоснование выбора основных элементов и определение основных принципов функционирования системы;

2) исследование возможных факторов возникновения погрешностей ДПИ в автономном режиме работы и разработка методов снижения данных погрешностей;

3) разработка методов повышения точности измерений значений параметров полета ДА ВН автономной бесплатформенной моноблочной PCO на основе ком-плексирования измерительной информации ДПИ;

4) экспериментальная апробация методов повышения точности измерений значений параметров полета ДА ВН автономной бесплатформенной моноблочной PCO.

Объект исследования. Объектом диссертационного исследования является резервная система ориентации летательного аппарата.

Предмет исследования. Предметом научных исследований в диссертации являются методы и средства повышения точности измерений значений параметров полета ДА ВН автономной бесплатформенной моноблочной PCO до требуемого уровня, построенной с применением датчиков «тактического» класса точности отечественного производства.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался комплексный подход с применением методов теории инерциальной навигации, теории оценивания и теории измерений, теории вероятности, методов имитационного моделирования и полиномиальной аппроксимации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан новый метод внесения поправок, компенсирующих установочную ошибку магнитометра и магнитную девиацию, позволяющий, в отличие от известных методов, вычислять значения девиационных поправок путем поворота ДА ВН на любой угол, но не менее 45°;

2. Разработан новый метод коррекции, основанный на комплексировании измерительной информации, получаемой от датчиков давления (ДД) и акселерометров, который позволяет повысить точность измерения значений высотно-скоростных параметров (ВСП), а также значений параметров ориентации ДА ВН.

Практическая ценность работы.

Разработанный метод расчета дополнительной погрешности, вносимой преобразующими элементами модуля сопряжения PCO, может быть использован при дополнительной калибровке ДД в составе автономной бесплатформенной моноблочной PCO и позволяет снизить погрешность измерения значений В СП JIA ВН в среднем на 30%

Для снижения величины погрешности измерений значений параметров ориентации высокоманевренных JIA ВН при различных режимах их полета может быть использован метод универсального включения-отключения коррекции, позволяющий снизить значения послевиражных погрешностей минимум в 2 раза.

Обоснованность и достоверность обеспечиваются согласованностью результатов исследований и их соответствием положениям теории инерциальной навигации, теории оценивания и теории измерений; экспериментальной апробацией разработанных методов и средств при проведении наземной и летной отработке опытных образцов автономной бесплатформенной моноблочной PCO в составе ПНК ЛА ВН.

Реализация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы реализованы при создании опытных образцов изделий «Интегрированная система резервных приборов ИСРП» и «Датчик курса и вертикали ДКВ» в ОАО АНПП «Темп-Авиа», а также в учебном процессе кафедры «Авиационные приборы и устройства» АПИ (ф) НГТУ им. P.E. Алексеева, о чем свидетельствуют Акты о внедрении.

На защиту выносятся следующие положения работы:

1) структура автономной бесплатформенной моноблочной PCO на основе электро-радиоизделий отечественного производства: триады одноосных волоконно-оптических гироскопов, триады интегральных одноосных акселерометров, резонансных датчиков давления и аналогового магнитометра;

2) метод, позволяющий вносить поправки, компенсирующие установочную погрешность магнитометра и магнитную девиацию, а также метод расчета значений дополнительной погрешности, вносимой преобразующими элементами

модуля сопряжения автономной бесплатформенной моноблочной PCO, при измерении значений высотно-скоростных параметров (В СП) ДА ВН;

3) метод повышения точности измерения значений ВСП, основанный на комплексировании измерительной информации, получаемой от датчиков давления (ДД) и акселерометров; метод универсального включения-отключения коррекции, позволяющий повысить точность измерения значений параметров ориентации JIA ВН при различных режимах полета.

Апробация работы. Основные результаты, представленные в данной диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях:

- на Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении», Н.Новгород, 2008, 2010 г.;

- на Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», Н.Новгород, 2009, 2012 г.г.;

- на XVII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, 2010 г.;

- на XIII и XV конференциях молодых ученых «Навигация и управление движением», Санкт-Петербург, 2011, 2013 г.г.;

- на V областном конкурсе инновационных молодежных команд «РОСТ». Н.Новгород, 2011 г.

Исследования проводились в рамках ОКР «Разработка датчика курса и вертикали ДКВ-21» и ОКР «Разработка интегрированной системы резервных приборов ИСРП-35».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, 3 из них - в периодических изданиях из списка ВАК. Получен 1 патент на изобретение на техническое решение, с использованием средств измерений, применяемых в разработанной автономной бесплатформенной моноблочной PCO.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы (100 наименований) и приложений. Диссертация изложена на 143 листах и содержит 7 таблиц и 46 рисунков.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕТА

ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

1.1 Классификация навигационных систем подвижных объектов

Вопросам навигации подвижных объектов в современном мире уделяется существенное внимание: совершенствуются способы измерения и вычисления значений параметров движения, улучшаются показатели метрологического обеспечения, реализуются перспективные научно-техническом решения средств измерений. Наибольших успехов удалось добиться в области навигации ЛА.

Измерение и вычисление навигационных параметров, характеризующих положение ЛА относительно окружающего пространства, осуществляется специальными средствами, которые в соответствии с [12, 13] по принципу действия можно разделить на четыре группы:

1) геотехнические средства - основаны на измерении параметров естественных геофизических полей Земли: магнитного поля (магнитные компасы), поля земной атмосферы (барометрические высотомеры, измерители воздушной скорости), топографического поля (навигационные карты), поля оптического контраста (оптические визиры), гравитационного поля (гравиметры). Особо следует выделить группу гироинерционных средств навигации, основанных на использовании гироскопического эффекта и измерении сил инерции ускоренного движения в совокупности с силой тяготения (гировертикали, инерциальные системы навигации и

др-);

2) радиотехнические средства основаны на измерении параметров искусственных электромагнитных полей, создаваемых наземными или бортовыми излучателями. Это радионавигационные системы ближней и дальней навигации, радиокомпасы, радиолокаторы, доплеровские измерители скорости и угла сноса, спутниковые навигационные системы;

3) астрономические средства (астрокомпасы, секстанты, астрономические и звёздно-солнечные ориентаторы), основанные на пеленгации небесных светил.

4) светотехнические средства основаны на использовании бортовых или наземных источников света, главная задача которых — облегчение ориентировки в сложных метеорологических условиях и ночью (прежде всего при посадке).

Соответственно, по сфере применения средства навигации можно условно разделить на следующие группы:

1) для применения на ЛА аэродинамической схемы (БЛА, пилотируемые ЛА), совершающих движение в соответствии с принципами инерциальной навигации;

2) для быстровращающихся по крену объектов (управляемые снаряды, БЛА реактивной схемы), принцип действия которых подчиняется законам баллистики в тропосфере;

3) средства навигации космических объектов.

При современном уровне развития авиационной техники наиболее востребованными для вычисления значения параметров движения ЛА аэродинамической схемы оказались геотехнические средства. Движение ЛА такого типа необходимо рассматривать в соответствии с законами динамики материальной точки, поэтому положение аэродинамических ЛА в пространстве характеризуется конкретными параметрами полета относительно поверхности Земли (плоскости горизонта) или определенной системы координат (СК).

Обеспечение экипажа ЛА достоверной и точной информацией о параметрах движения ЛА осуществляется с помощью применения ИИС, входящих в состав ПИК.

Как следует из названия, ПНК состоит устройств, измеряющих значения двух типов параметров: пилотажных и навигационных. Кроме того, оборудование ПНК подразделяется на основное и резервное (дублирующее). В качестве основных источников информации о параметрах полета ЛА используются навигационные системы (платформенные и бесплатформенные), а также аэрометрические системы -системы воздушных сигналов (СВС) и курсовые системы.

Для обеспечения высокой точности и прецизионности измерений значений параметров полета ДА, в составе таких инерциальных систем используются датчики навигационного класса точности (в платформенных системах свободные гироскопы и поплавковые акселерометры, в БИНС - лазерные или поплавковые интегрирующие гироскопы и компенсационные макромеханические акселерометры).

В качестве резервных источников информации ДА чаще всего применяются аналоговые ПП [14] (например, платформенные гировертикали и электромеханические компасы), входящие в состав системы, называемой в диссертации «резервной системы ориентации» (PCO). ПП из состава PCO, по сравнению с основными навигационными системами и ПП, обладают более низкой точностью, меньшими стоимостью и массо-габаритными характеристиками, имеют ряд ограничений по функциональным возможностям измерения значений параметров полета ДА. Также основными недостатками ПП PCO являются ограничения по измерению значений некоторых параметров движения высокоманевренных ДА, значительное энергопотребление, существенное время подготовки к работе, практически полное отсутствие каналов информационного обмена с остальными системами ПНК.

При пилотировании ДА экипаж использует информацию о значениях параметров полета, измеряемую основными навигационными системами и ПП. В случае невозможности использования информации от основных систем, управление ДА должно осуществляться в соответствии с [15], для выполнения требований которых на ДА должны быть установлены следующие резервные ПП, обеспечивающие измерение и индикацию необходимых значений параметров полета ДА:

- авиагоризонт резервный;

- механический указатель приборной скорости;

- механический барометрический высотомер;

- вариометр;

- прибор или индикатор магнитного курса

В диссертации в качестве параметров полета JIA, значения которых вычисляются ПП PCO, рассматриваются (основные термины понятий параметров полета ЛА определяются в соответствии с [16-20]):

1) угол крена у,°

2) угол тангажа

3) угол рыскания (угол курса) \j/,°

4) скорости ЛА (приборная Vnpu6 и вертикальная Veepm), м/с

5) высота полета ЛА (абсолютная НабС и относительная Нотн), м

6) число Маха {М)

Соответственно, для улучшения технических характеристик всего ПНК перспективными являются исследования в области снижения погрешностей резервного оборудования. Поэтому в диссертационном исследовании будет рассматриваться проблема повышения качества PCO ЛА.

Для измерения значений параметров полета ЛА в настоящее время применяются следующие ПП [14, 21]:

Системы курса и вертикали - гироскопические системы для измерения всех трех углов пространственного положения: крена, тангажа и курса. Выполняют функции автономных курсовых систем и гировертикалей. Измеряемые углы пространственного положения ЛА относятся к параметрам ориентации ЛА.

Системы воздушных сигналов - централизованные устройства для вычисления основных значений В СП полета ЛА (число Маха, истинную скорость ЛА, приборную скорость ЛА, барометрические высоты, температуру атмосферного воздуха), рассчитываемых на основе известных аэродинамических закономерностей и физики атмосферы Земли. Могут быть заменены автономными комплексами вычисления отдельных параметров [16, 21-24]. ВСП относятся к классу навигационных параметров.

Вариометр - аэрометрический прибор для измерения вертикальной скорости

ЛА.

Перечисленные ПП, входящие в состав PCO самолета Су-30МК29, представлены на рис. 1.1.

Рисунок 1.1- Электромеханические ПП, входящие в состав PCO самолета

Су-30МК29

Перечисленное авиационное оборудование, а также соответствующие указатели, располагается на приборной доске J1A, причем вопрос о размещении ПП на приборной доске ДА является весьма важным. При рациональном выборе порядка их взаимного расположения можно значительно сократить путь перевода взгляда с прибора на прибор, что позволяет увеличить количество информации, получаемой за единицу времени, или высвобождает резерв внимания пилота на выполнение других операций, не связанных с наблюдением за приборами, а, следовательно, уменьшает нагрузку на пилота ДА в полете [24]. Оптимальным решения данной задачи является объединение значений параметров, измеряемых ПП PCO в одной области приборной доски или на одном индикаторе.

Поэтому перспективным направлением в развитии резервных ПП является разработка автономных бесплатформенных моноблочных PCO, а также методов и средств, позволяющих повысить качество таких PCO.

1.2 Обзор существующих схем построения пилотажных приборов пилотируемых летательных аппаратов и анализ применяемых датчиков

первичной информации

Как уже было отмечено, движение ЛА характеризуется положением и направлением его осей относительно определенной СК или плоскости горизонта. Обладая информацией о параметрах полета, устанавливаемых в соответствии с угловым положением осей ЛА (крен, тангаж, курс), пилот с помощью органов управления ЛА воздействует на параметры, характеризующие режим полета (высота, заданная скорость, угол скольжения). Соответственно, для осуществления пилотирования в первую очередь необходимо следить за тем, как оси ЛА сориентированы относительно выбранной СК или горизонта, для чего применяются ГШ и системы ориентации.

Самыми распространенными для построения ПП являются схемы с применением инерциальных датчиков - гироскопов и акселерометров, реализующие принципы инерциальной навигации [25-28]. Широкое применение гироскопических систем обусловлено их автономностью, т.е. отсутствием необходимых для неавтономных (таких как радиолокационных, астрономических или оптических) систем внешних ориентиров или сигналов, поступающих извне, а также помехозащищенностью и повышенной работоспособностью. Инерциальные системы могут быть реализованы с применением гиростабилизированных платформ (платформенные), или на основе бесплатформенных схем построения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Корнилов, Анатолий Викторович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Орлов В.А. Инерциальные измерительные системы параметров движения объектов на микромеханических датчиках: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.11.16/ В.А. Орлов. ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» - Тула: изд. ТулГУ, 2007 г. - 156 с.

2. Шведов А.П. Способы повышения точности информационно-измерительных систем ориентации подвижных объектов: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.11.16/ А.П. Шведов. ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» - Тула: изд. ТулГУ, 2010 г. - 171 с.

3. Силкин A.A. Синтез и анализ алгоритмов определения пространственной ориентации беспилотной аэродинамической платформы по измерениям магнитного поля земли: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.01/ A.A. Силкин. Институт машиноведения им. A.A. Благонраво-ва РАН - Москва, 2002 г. - 175 с.

4. База данных авиационных катастроф [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.planecrashinfo.com/database.htm (дата обращения 12.03.13).

5. Сетевое издание «РИА Новости» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ria.ru/infografika/20120703/690811747.html (дата обращения 12.03.2013).

6. Российский авиационный портал ruWings.ru - Крылья России [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ruwings.ru/safety/statistics/cause.php (дата обращения 21.09.13)

7. Информационный портал Aviation Explorer. Беспилотные авиационные системы. Часть 5. Дистанционно управляемые авиационные системы - закономерность развития пилотируемой авиации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.aex.ru/docs/8/2007/2/14/8/ (дата обращения 10.02.13)

8. Утверждены меры по формированию долгосрочной технологической независимости предприятий российского оборонно-промышленного комплекса [Электронный ресурс]: http://old.minpromtorg.gov.ru/industry/defence/108 (дата обращения 03.07.2014).

9. Ежемесячный журнал «Национальная оборона» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.oborona.rU/includes/periodics/maintheme/2011/0314/21345724/detail.s html (дата обращения 12.03.13).

10. Перечень критических технологий Российской Федерации (Утвержден Указом Президента Российской Федерации от 7 июля 2011 г. N 899) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://xn—dlabbgf6aiiy.xn—plai/ref notes/988 (дата обращения 12.03.13).

11. Приоритетные направления развития науки, технологии и техники в Российской Федерации (Утверждены Указом Президента Российской Федерации от 7 июля 2011 г. N 899) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://xn— d 1 abbgföaiiy.xn—р 1 ai/ref_notes/987 (дата обращения 12.03.13).

12. Шивринский В.Н. Навигационные системы летательных аппаратов: конспект лекций / В.Н. Шивринский. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - 148 с.

13. Черный М.А., Кораблин В.И. Самолетовождение. - Изд-во «Транспорт», 1973 г., 368 с.

14. Авиационное оборудование / Ю.А. Андриевский, Ю.Е. Воскресенский, Ю.П. Доброленский и др.; Под ред. Ю.П. Доброленского. - М.: Воениздат, 1989. -248 с.

15. Федеральные авиационные правила «Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации» (Приказ Минтранса РФ от 31 июля 2009 г. N 128) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://zakonrus.ru/avia/pmtr_l 28fap.htm#_Toc240286615 (дата обращения 12.03.13).

16. ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов. Термины, определения, обозначения. - Введ. 01.07.1981. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 52 с.: ил.

17. Микеладзе В.Г., Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет: Справочник. - М.: Машиностроение, 1982.-149 с.

*>

18. Воронов B.B. Магнитные компасы. Теория. Конструкция. Девиационные работы. Учебное пособие / В.В. Воронов, H.H. Григорьев, A.B. Яловенко. -СПб.: Элмор, 2004. - 192 с.

19. Воздушная навигация: справочник / A.M. Белкин, Н.Ф. Миронов, Ю.И. Рублев, Ю.Н. Сарайский. М.: Транспорт. 1988. - 303 с.

20. Сарайский Ю.Н., Алешков И.И. Аэронавигация. Часть I. Основы навигации и применение геотехнических средств: Учебное пособие. - СПб:СПбГУГА, 2010.-308 с.

21. ГОСТ 22837-77. Оборудование самолетов и вертолетов пилотажно-навигационное бортовое. Термины и определения. - Введ. 01.01.1979. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 9 с.

22. Авиационный справочник (для летчика и штурмана) / под ред. генерал-майора авиации В.М. Лавского. - М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1964. - 415 с.

23. ГОСТ 5212-74. Таблица аэродинамическая. Динамические давления и температуры торможения воздуха для скорости полета от 10 до 4000 км/ч. Параметры. - Введ. 01.01.1975. - М.: Изд-во стандартов, 1974. - 240 с.

24. Качоровский И.Б. Распределение и переключение внимания при полетах по приборам. - М.: Воениздат, 1972. - 104 с.

25. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992 г.-280 с.

26. Ишлинский А.Ю. Механика гироскопических систем. - М.: Изд-во АН СССР, 1963.-482 с.

27. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. - М.: Наука, 1976.-672 с.

28. Андреев В. Д. Теория инерциальной навигации. Автономные системы. - М.: Наука, 1966. - 579 с.

29. Standby systems - L-3 Avionics Systems Inc. [Электронный ресурс]. - Режим доступа

http://www.as.l-3com.com/media/203Q4/Standby Brochure AIM JET PS.pdf (дата обращения 12.03.13)

30. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерци-альных навигационных систем / Под общ. ред. д.т.н. В.Я. Распопова. — СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. - 280 с.

31. Распопов В.Я. Микросистемная авионика: учебное пособие. Тула: «Гриф и К», 2010 г.-248 с.

32. Анцев Г.В., Анцев И.Г., Барабанов А.Д., Макаренко A.A., Сарычев В.А., Турнецкий Л.С., Определение углов крена и тангажа летательного аппарата методом цифровой обработки изображений // Материалы конференции «Управление в технических, эргатических, организационных и сетевых системах» (УТЭОСС-2012). - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012 - С.630-634

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

34. Savage P. G. Strapdown Inertial Navigation System Integration Algorithm De-sign.Part 1 - Attitude Algorithms // AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics.- 1998.-No. 1-P. 19-28.

35. Гироскопические системы. Гироскопические приборы и системы: Учеб. для вузов / Д.С. Пельпор, И.А. Михалев, В.А. Бауман и др. / Под ред. Д.С. Пель-пора. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1988. - 424 с.

36. Управление и наведение беспилотных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / Под ред. М.Н. Красилыцикова и Г.Г. Серебрякова. - М.: Физматлит. 2003. - 280 с.

37. Броксмейер Ч. Ф. Системы инерциальной навигации. - Л.: Судостроение, 1967.-270 с.

38. Ульяновское конструкторское бюро приборостроения. Интегрированная система резервных приборов ИСРП-3. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.aviationunion.ru/Files/Nom_9_OAO_UKBP.pdf (дата обращения 13.09.13)

39. GH-Series Electronic standby instrument systems. - L-3 Avionics systems Inc. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.as.l-3com.com/products/esis/specifications (дата обращения 13.09.12)

40. Higdon D. A Buyer's Guide: Standalone Instruments // Aircraft Electronics Association: Pilot's Guide to Avionics 2009-2010 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.aeapilotsguide.com/archives.asp (дата обращения 13.09.12)

41. TopDeck: New Integrated Electronic Stand by Instrument - IESI [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.thalesgroup.com/Portfolio/Aerospace/ (дата обращения 13.09.12)

42. Air data attitude heading reference system (ADAHRS) Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.goodrich.com/Goodrich/Businesses/Sensors-and-Integrated-Systems/Products/Literature-Listing/ (дата обращения 13.09.12)

43. КомпаНав-2М Малогабаритная интегрированная инерциально-спутниковая навигационная система [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://teknol.ru/pdl7rus/CN-2M_overview_rus.pdf (дата обращения 12.03.13)

44. Пешехонов В.Г. Ключевые задачи современной автономной навигации // Ги-роскопия и навигация, 1996, №1, С. 48-55.

45. Мартыненко Ю.Г., Тенденции развития современной гироскопии / Соросов-ский образовательный журнал. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9711 120.pdf (дата обращения 01.11.13)

46. Джашитов В.Э., Панкратов В.М., Голиков A.B. Общая и прикладная теория гироскопов с применением компьютерных технологий. Курс лекций. / Под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - 158 с.

47. Вавилов, В.Д. Интегральные датчики Текст : учебник для приборостроительных ВУЗов/ Вавилов В.Д. Н. Нов.: НГТУ, 2002. - 500 с.

48. Корнилов A.B., Вавилов И.В. Конструктивные особенности чувствительного элемента типа «несимметричный маятник» // Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева. 2010. №2(81), С.351-356.

49. Корнилов A.B. Система ориентации летательного аппарата на интегральных датчиках // Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева. 2010. №4(83), С.327-332.

50. Авиационный справочник (для летчика и штурмана) / под ред. генерал-майора авиации В.М. Лавского. - М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1964. - 415 с.

51. Сарайский Ю.Н., Алешков И.И. Аэронавигация. Часть I. Основы навигации и применение геотехнических средств: Учебное пособие. - СПб:СПбГУГА, 2010.-308 с.

52. Физическая энциклопедия в 5 томах. Том 2. Главный редактор A.M. Прохоров — М.: Советская энциклопедия, 1990. - 703 с.

53. Средства измерения параметров магнитного поля / Ю.В. Афанасьев, Н.В. Студенцов, В.Н. Хорев, E.H. Чечурина, А.П.Щелкин. - Л.: Энергия. Ленингр. отдние , 1979. - 320 с.

54. Бузыканов С. Применение магниторезистивных датчиков в навигационных системах [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/200405/Article 10.pdf (дата обращения 01.11.13)

55. Парусников H.A., Морозов В.М., Борзов В.Н. Задача коррекции в инерциаль-ной навигации.- М.: изд-во МГУ им.М.В. Ломоносова, 1982.- 176 с.

56. Шведов А.П., Иванов Ю.В., Малютин Д.М., Алалуев Р.В., Погорелов М.Г. Комплексирование магнитометрической и инерциальной систем ориентации // Справочник. Инженерный журнал. Приложение №6 — 2010 г. — С. 15-19

57. Корнилов A.B. Интегрированная система резервных приборов // Будущее технической науки: тез. докл. VIII Междунар. молодеж. научно-техн. конф.; НГТУ им. P.E. Алексеева. - Нижний Новгород, 2009., С. 328-329

58. Авиация: Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев - М.: Большая Российская Энциклопедия, 1994. - 736 с.

59. Распопов В.Я.,. Шведов А.П, Машнин М.Н., Ладонкин A.B. Терминальная навигация беспилотного летательного аппарата с компенсацией влияния на систему ориентации линейных скоростей // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 7: в 1ч. / под научной ред. В.Я. Распопова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. С. 140-155.

60. Терешков В.М. Методика полунатурных испытаний корректируемых бесплатформенных инерциальных навигационных систем: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.11.03/ В.М. Терешков. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана — Москва, 2011 г. - 133 с.

61. Salychev O.S. Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions. - Moscow: BMSTU Press, 2004. - 304 p.

62. Распопов В.Я. Микросистемы угловой ориентации беспилотных летательных аппаратов// Датчики и системы. - 2011. - №8. - С. 3-12.

63. Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задаче ориентации твёрдого тела. — М.: Наука, 1973. - 303 с.

64. Перечень ЭРИ, разрешенных к применению при разработке (модернизации), производстве и эксплуатации аппаратуры, приборов, устройств, и оборудования военного назначения. - МОП 44001.1-21.

65. ГОСТ 18977-79. Комплексы бортового оборудования самолетов и вертолетов. Типы функциональных связей. Виды и уровни электрических сигналов. -Введ. 01.01.1980. -М.: Изд-во стандартов, 1979. - 9 с.

66. Самарин А. Модули ЖК-дисплеев для авионики [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.kit-e.ru/assets/files/pdf/2005 03 56.pdf (дата обращения 12.03.12)

67. Коваленко П.А. Пагубное влияние «прямой» индикации в авиагоризонтах на катастрофу самолета Boeing-737, 14.09.08 г. под Пермью и другие авиапроисшествия. Психологическое «дорасследование». - М., МГОУ, 2011. - 107 с.

68. Политехнический словарь / Редкол.: А.Ю. Ишлинский (гл. ред.) и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.

69. Иткинов Х.Г. Штурманский справочник. - М.: ДОСААФ, 1978. - 271 с.

70. Пат. 2085850 РФ, G01C21/08. Система курса и вертикали и способ определения магнитного курса / B.JI. Будкин, Г.И. Джанджгава, A.B. Федоров, H.A. Цепляев - №94003944/28; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Раменское приборостроительное конструкторское бюро»; заявл. 03.02.94; опубл. 27.07.97.

71. Пат. 2130588 РФ G01C21/08, G01C21/12, G01C17/38. Способ измерения магнитного курса объекта / В.А. Архипов, Н.К. Ветошкин, В.Ф. Зузлов, С.О. Лебедев, A.A. Потапов, В.А. Олаев.- № 98108097/28; заявитель и патентообладатель ОАО «Чебоксарский приборостроительный завод «Элара»; заявл. 23.04.98; опубл. 20.05.99

72. Самойлов В.М., Свяжин Д.В. Списание магнитной девиации курсового канала интегрированной системы резервных приборов / В.М. Самойлов, Д.В. Свяжин // XV Международная конференция по интегрированным навигационным системам. - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн « ЦНИИ «Электроприбор», 2008.-С. 263-265.

73. Погорелов М.Г. Шведов А.П., Малютин Д.М. Анализ точностных характеристик магнитомерической системы ориентации // Датчики и системы, №8 (147)-2011 г.-С. 21 -24.

74. Пат. 2108546 РФ, G01C17/38. Способ выполнения девиационных работ на подвижных объектах / П.К. Плотников; A.A. Скрипкин; A.B. Мельников; В.М. Рассудов. - №96111802/28; заявитель и патентообладатель Саратовский государственный технический университет; заявл. 05.06.1996; опубл. 10.04.1998.

75. Корнилов A.B. Методика списания девиационной погрешности двухкомпо-нентного магнитометра / A.B. Корнилов, И.Г. Гребнев, Д.В. Свяжин // XVII Международная конференция по интегрированным навигационным систе-

мам. - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн « ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - С. 283-284.

76. Потапов М.К. О приближении непериодических функций алгебраическими полиномами // Вестник МГУ. Математика, механика. №4.- 1960 г. - С. 14-25

77. База и Генератор Образовательных Ресурсов МГТУ им. Н.Э Баумана (учебный курс «Методы оптимизации», разраб. Карпенко А.П.) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: httD://bigor.bmstu.ru/?cnt/?doc=MO/ch0406.mod/?cou=MO/base.cou (дата обращения 20.10.13)

78. Емельянов Г.А. Исследование и разработка способов минимизации температурных погрешностей датчиков давления с тензопреобразователями на основе структур «кремний на сапфире»: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.11.01/ Г.А. Емельянов. Ульяновский государственный технический университет - Ульяновск: Типография УлГТУ, 2013 г.-24 с.

79. ГОСТ 22520-85. Датчики давления, разрежения и разности давлений с электрическими выходными сигналами ГСП. Общие технические условия. - Введ. 01.07.1986. -М.: Изд-во стандартов, 1985.-25 с.

80. Стучебников В.М. О нормировании температурной погрешности тензорези-сторных полупроводниковых датчиков / Датчики и системы, №9 - 2004 г. - С. 15-19

81. Шведов А.П. Бесплатформенная система ориентации с системой коррекции // Труды XVIII международного научно-технического семинара. - М.: МИРЭА, 2009.-С. 305

82. Шведов А.П., Погорелов М.Г. Алалуев Р.В., Лихошерст В.В. Повышение точности бесплатформенной системы ориентации для беспилотных летательных аппаратов // Мир авионики, №4 - 2009 г. - С. 43-47

83. Кучерявый A.A. Бортовые информационные системы: Курс лекций / A.A. Кучерявый; под ред. В.А. Мишина и Г.И. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. -Ульяновск: УлГТУ, 2004. - 504 с.

84. Кузовков Н. Т., Салычев О. С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. - М.: Машиностроение, 1982. - 215 с

85. Степанов O.A. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч. 2 Введение в теорию фильтрации / O.A. Степанов. - СПб.:ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012.-417 с.

86. Матвеев В.В. Бесплатформенная система ориентации с акселерометрической коррекцией // Датчики и системы. - 2011. - №8. - С. 12-15.

87. Гребнев И.Г., Корнилов A.B. Методика устранения девиационной погрешности интегрированной системы резервных приборов // Прогрессивные технологии в приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской научно-технической конференции. — Нижний Новгород-Арзамас: НГТУ-АПИ НГТУ, 2010. - С. 145-152

88. Мамаев В.Я., Синяков А.Н., Петров К.К., Горбунов Д.А. Воздушная навигация и элементы самолетовождения: Учебное пособие. - СПб.: ГУАП, 2002. -256 с.

89. Корнилов A.B. Интегрированная система резервных приборов // Материалы докладов XIII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением». СПб: «ЦНИИ «Электроприбор», 2011., С.364-373

90. Ильясов С.П., Корнилов A.B., Свяжин Д.В. Разработка схем комплексирова-ния инерциального измерительного модуля бесплатформенной системы ориентации // Научно-технический вестник Поволжья. №4 2013г. - Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2013. С. 174-177.

91. Ильясов С.П., Корнилов A.B., Свяжин Д.В. Использование функциональной избыточности как средства повышения надежности резервной системы ориентации летательного аппарата // Науч.-техн. вестник Поволжья. 2014. № 1. С.89-92.

92. Пат. 2461800 РФ, G01C23/00. Интегрированная система резервных приборов / В.М. Самойлов, И.А. Семенов. - №2011102684/28; заявитель и патентообла-

датель ОАО Арзамасское научно-производственное предприятие «Темп-Авиа»; заявл. 24.01.2011; опубл. 20.09.12.

93. Пат. 2382988 РФ, G01C23/00. Бесплатформенная инерциальная система ориентации на «грубых» чувствительных элементах / О.С. Салычев; заявитель и патентообладатель О.С. Салычев. - 2008150963/28; заявл. 24.12.2008; опубл. 27.02.2010.

94. Пат. US 2010/0286913 Al, GO 1С 21/16. System including two combined instruments and method for aligning said system / Florent Colliau; заявитель и патентообладатель Thaies, Neuilly-sur-Seine (FR). - № FR 2007/0708217; опубл. 11.11.2010.

95. Пат. 2427799 РФ, G01C21/00. Система для определения пространственного положения и курса летательного аппарата / A.B. Корнилов, Д.В. Свяжин. -№2010124627/28; заявитель и патентообладатель ОАО Арзамасское НПП «Темп-Авиа»; заявл. 15.06.10; опубл. 27.08.11.

96. Корнилов A.B. Повышение надежности резервных систем ориентации на интегральных датчиках // Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева. 2011. №3 (90) - С. 336-340

97. Липтон А. Выставка инерциальных систем на подвижном основании / Перевод с английского Л.Г. Клибанова под редакцией В.Л. Леонидова. Главная редакция физ.-мат. литературы изд-ва «наука», М., 1971 г. - 168 с.

98. Поршнев C.B. Matlab 7. Основы работы и программирования / C.B. Поршнев. - М.: Бином, 2009 г. - 320 е.: ил.

99. Авиагоризонт АГ-83 ОАО «Уральский приборостроительный завод» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.upz.ru/ru/aviaczionnaya-texnika/67-aviagorizont-ag-83.html (дата обращения 01.11.13)

100. Автономные авиагоризонты со смешанной индикацией АГР-29, АГР-29М, АГР-81 ОАО АНПП «Темп-Авиа» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.temp-avia.ru/catalog/detail/ (дата обращения 01.11.13)