novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.22.272-280novtexmech-990Research ArticleДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВDYNAMICS, BALLISTICS AND CONTROL OF AIRCRAFTМатематическое моделирование аэродинамических погрешностей в технологии оценивания средств определения воздушных параметров с применением спутниковых навигационных систем при проведении летных испытаний самолетаAerodynamic Errors Mathematical Modeling in Air Data Systems Estimation Technology in Flight Tests Using Satellite Navigation SystemsПушковС. Г.PushkovS. G.

д-р техн. наук, гл. науч. сотр. 

г. Жуковский

D. Sc., Flight Research Institute 

Zhukovsky, 140180, Moscow Region

nio9@lii.ruЛовицкийЛ. Л.LovitskyL. L.

вед. инженер 

г. Жуковский

Zhukovsky, 140180, Moscow Region

nio9@lii.ruГоршковаО. Ю.GorshkovaO. Y.

вед. инженер 

г. Жуковский

Zhukovsky, 140180, Moscow Region

nio9@lii.ruМалаховаИ. В.MalakhovaI. V.

вед. инженер 

г. Жуковский

Zhukovsky, 140180, Moscow Region

nio9@lii.ruАО "Летно-исследовательский институт им. М. М. Громова"РоссияFlight Research InstituteRussian Federation202117052021225272280Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20212021Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/990

Дается общая характеристика технологии оценивания средств определения воздушных параметров с применением спутниковых навигационных систем, разработанной и получившей применение в практике летных испытаний в АО «ЛИИ им. М. М. Громова». Изложены особенности решения задач математического моделирования аэродинамических погрешностей средств определения воздушных параметров самолета. Представлены факторы аэродинамических погрешностей, структура математических моделей, взаимосвязь решаемых в рамках технологии задач моделирования погрешностей с построением летного эксперимента. В основу идентификации и верификации математических моделей положено комплексное решение задач определения действительных значений воздушных параметров, определения аэродинамических погрешностей приемников воздушных давлений в условиях летного эксперимента.Приведены новые результаты математического моделирования погрешностей в испытаниях на больших углах атаки в 2018 г. среднемагистрального и ближнемагистрального самолетов. Результаты подтверждают эффективность технологии в решении задач информационного обеспечения летных испытаний воздушных судов на больших углах атаки, моделирования аэродинамических погрешностей, оценивания средств определения воздушных параметров. Применяемые методы моделирования позволяют выделить в математических моделях аэродинамических погрешностей приемников воздушных давлений даже факторы очень слабого аэродинамического влияния, соизмеримого с минимальными инструментальными погрешностями датчиков давления.

Problems of mathematical modeling of onboard air data systems errors are of paramount importance in pitot-static sources errors determination, air data systems evaluation in flight tests. The problems of development, identification and assessment of the mathematical models of errors adequacy acquire main importance in the modern technology of the air parameters true values determination, air data systems evaluation using satellite navigation systems, developed and applied in the practice of flight tests at JSC "FRI n.a. M. M. Gromov". This paper gives a general description of an air data systems estimation technology using satellite navigation systems. The principles of solving problems of aircraft data systems aerodynamic errors mathematical modeling are stated. The structure of mathematical models, factors of the aerodynamic errors, relationship of the solving problems of errors modeling within the framework of technology with a flight experiment plan are shown. Mathematical models parameters identification are based on a complex solving of the problems of a true air data parameters values and aerodynamic errors determination in flight tests. New results of mathematical modeling of errors in tests at high angles of attack in 2018 year of medium-range and short-range aircraft are presented. The results illustrate the technology effectiveness in solving the problems of flight tests at high angles of attack information support, aerodynamic errors modeling, air data systems estimation. The applied modeling methods make it possible to allocate in the mathematical models of pitot-static sources aerodynamic errors even the factors of very weak aerodynamic influence, comparable with the minimum pressure sensors instrumental errors.

самолетприемники воздушных давленийаэродинамические погрешностилетные испытанияaircraftpitot tubestatic sourceaerodynamic errorsflight testsReferencesПушков С. Г., Харин Е. Г., Кожурин В. Р., Захаров В. Г. Технология определения аэродинамических погрешностей ПВД и воздушных параметров в летных испытаниях ЛА с использованием спутниковых средств траекторных измерений // ВИНИТИ РАН, Проблемы безопасности полетов. 2006. № 7. С. 8—26.Pushkov S. G., Kharin E. G., Kozhurin V. R., Zakharov V. G. Technology of a pitot-static source and air parameters aerodynamic errors determination in flight tests using satellite trajectory measurements, VINITI (RISTI) RAS, Problems of Flight Safety, 2006, no. 7, pp. 8—26 (in Russian).Пушков С. Г., Харин Е. Г., Кожурин В. Р., Ловицкий Л. Л. Эталонное измерение воздушных параметров с использованием спутниковых средств траекторных измерений в летных испытаниях воздушных судов // Авиакосмическое приборостроение. 2010. № 4. С. 5—9.Pushkov S. G., Kharin E. G., Kozhurin V. R., Lovitsky L. L. Air parameters true value measurement in flight tests using satellite trajectory measurementst, Aviation and Space Instrument Engineering, 2010, no. 4, pp. 5—9 (in Russian).Пушков С. Г., Харин Е. Г., Ловицкий Л. Л. Технология определения воздушных параметров на больших углах атаки // Полет. 2010. № 6. С. 30—36.Pushkov S. G., Kharin E. G., Lovitsky L. L. Flight test determination technology of air parameters on high angles of attack, Polyot (Flight), 2010, no. 6, pp. 30—36 (in Russian).Пушков С. Г., Горшкова О. Ю., Корсун О. Н. Математические модели погрешностей бортовых измерений скорости и угла атаки на режимах посадки самолета // Мехатроника, автоматизация, управление. 2013. № 8. С. 66—70.Pushkov S. G., Gorshkova O. Y., Korsun O. N. Mathematical models of errors of onboard measurements of speed and angle of attack on plane landing mode, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2013, no. 8, pp. 66—70 (in Russian).Пушков С. Г., Корсун О. Н., Ловицкий Л. Л. Аэродинамические погрешности систем измерения статического давления самолета при полете со скольжением// Измерительная техника. 2018. № 2. С. 37—42.Pushkov S. G., Lovitsky L. L., Korsun O. N. Aerodynamic errors of the systems aimed at measuring the static pressure of an aircraft in the sliding modes of flight, Measuring Equipment, 2018, no. 2, pp. 37—42 (in Russian).Пушков С. Г., Малахова И. В., Горшкова О. Ю. Исследования задачи определения аэродинамических погрешностей ПВД на режимах взлета, посадки самолета в условиях летного эксперимента с применением спутниковых технологий // ВИНИТИ РАН, Проблемы безопасности полетов. 2006. № 9.Pushkov S. G., Malakhova I. V., Gorshkova O. Y. The problem of pitot-static source aerodynamic errors determination in flight tests in the aircraft take-off and landing modes using satellite technologies, VINITI (RISTI) RAS, Problems of Flight Safety, 2006, no. 9 (in Russian).Пушков С. Г., Ловицкий Л. Л., Корсун О. Н. Методы определения скорости ветра при проведении летных испытаний авиационной техники с применением спутниковых навигационных систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2013. № 9. С. 65—70.Pushkov S. G., Lovitsky L. L., Korsun O. N. Wind speed determination methods in flight tests using satellite navigation system, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2013, no. 9, pp. 65—70 (in Russian).Пушков С. Г., Корсун О. Н., Яцко А. А. Оценивание погрешностей определения индикаторной земной скорости в летных испытаниях авиационной техники с применением спутниковых навигационных систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 11. С. 771—776.Pushkov S. G., Korsun O. N., Yatsko A. A. Estimation of errors in determination of the ground speed in the aircraft flight tests with the use of the satellite navigation systems, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2015, vol. 16, vol. 16, no. 11, pp. 771—776 (in Russian).Niewoehner R. J. Refining Satellite Methods for Pitot-Static Calibration // Journal of Aircraft. 2006. Vol. 43, N. 3. P. 846—849.Niewoehner R. J. Refining Satellite Methods for Pitot-Static Calibration, Journal of Aircraft, 2006, vol. 43, no. 3, pp. 846—849.Jurado J. D, McGehee C. C. Complete Online Algorithm for Air Data System Calibration // Journal of Aircraft. 2019.Vol. 56, N. 2.Jurado J. D, McGehee C. C. Complete Online Algorithm for Air Data System Calibration, Journal of Aircraft, 2019, vol. 56, no. 2.Ведров В. С., Тайц М. А. Летные испытания самолетов. М.: Оборонгиз, 1951. С. 64—106.Vedrov V. S., Taits M. A. Flight tests of aircraft, Moscow, Oborongiz, 1951, pp. 64—106 (in Russian).Пушков С. Г., Ловицкий Л. Л. Погрешность восприятия полного давления приемником с протоком в камере торможения // Авиакосмическое приборостроение. 2010. № 5.Pushkov S. G., Lovitsky L. L. Total pressure measurement error of a pitot tube with the leak in the brake chamber, Aerospace Instrumentation, 2010, no. 5 (in Russian).Харин Е. Г., Копылов И. А. Технологии летных испытаний бортового оборудования летательных аппаратов с применением комплекса бортовых траекторных измерений. М.: МАИ-ПРИНТ, 2012.Kharin E. G., Kopylov I. A. Technologies of flight tests of aircraft on-board equipment using on-board trajectory measurement complex, Moscow, MAI-PRINT, 2012 (in Russian).Копылов И. А. Использование новых технологий для оценки пилотажно-навигационного комплекса ЛА в летных испытаниях // Полет. 2008. № 3. С. 39—49.Kopylov I. A. The new technologies using for estimation a flight-navigation complex of flying vehicles during a flight tests, Polyot (Flight), 2008, no. 3, pp. 39—49 (in Russian).SAE ARP920 Revision A, Design and installation of Pitotstatic systems for transport aircraft.SAE ARP920 Revision A, Design and installation of Pitotstatic systems for transport aircraft.FAA AC № 25-7A Flight test guide for certification of transport category airplanes.FAA AC No. 25-7A Flight test guide for certification of transport category airplanes.AC-21-40(0), Measurement of airspeed in light aircraft — certification requirements, 2005.AC-21-40 (0), Measurement of airspeed in light aircraft — certification requirements, 2005.EASA Certification Specifications for Large Aeroplanes CS-25.EASA Certification Specifications for Large Aeroplanes CS-25.ICAO NAT DOC 001, Guidance and Information Material Concerning Air Navigation in the North Atlantic Region, 2002.ICAO NAT DOC 001, Guidance and Information Material Concerning Air Navigation in the North Atlantic Region, 2002.Gracey W. Measurement of static pressure on aircraft // NACA Report 1364.Gracey W. Measurement of static pressure on aircraft, NACA Report 1364.Gracey W. Measurement of Aircraft Speed and Altitude // NASA Reference Publication 1046. 1980.Gracey W. Measurement of Aircraft Speed and Altitude, NASA Reference Publication 1046, 1980.Пушков С. Г., Корсун О. Н. Вопросы применения стационарных приближений при построении моделей аэродинамических погрешностей барометрической высоты и скорости на динамичных режимах полета самолета // Прикладная физика и математика. 2015. № 5. С. 35—43.Korsun O. N., Pushkov S. G. Stationary approximations for aerodynamic errors of airspeed and altitude barometric measurements at dynamic regimes of flight, Applied Physics and Mathematics, 2015, no. 5, pp. 35—43 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.