Теоретические основы построения электронной системы пространственного измерения воздушных сигналов летательного аппарата с одним неподвижным приемником набегающего воздушного потока

Отмечается необходимость получения достоверной информации о воздушных сигналах, определяющих пространственное движение летательных аппаратов (ЛА), в том числе малоразмерных, беспилотных и пилотируемых, для обеспечения безопасности полета в приземном возмущенном слое атмосферы.
Показано, что традиционные системы воздушных сигналов ЛА, реализующие аэродинамический и флюгерные методы измерения параметров набегающего воздушного потока с помощью установленных на правом и левом борту и распределенных по фюзеляжу приемников воздушных давлений, температуры торможения и флюгерных датчиков аэродинамических углов атаки и скольжения, имеют сложную конструкцию, значительную массу и стоимость, что ограничивает их применение на малоразмерных, беспилотных и других классах ЛА.
Отмечается, что разрабатываемая система воздушных сигналов с одним неподвижным приемником набегающего воздушного потока, построенная на основе вихревого метода измерения параметров набегающего воздушного потока, позволяет существенно упростить конструкцию и снизить массу системы, однако обеспечивает измерение только в азимутальной или вертикальной плоскостях в ограниченном диапазоне измерения аэродинамического угла. Разрабатываемая система воздушных сигналов, реализующая ионно-меточный метод измерения параметров набегающего воздушного потока, позволяет обеспечить панорамное измерение аэродинамического угла, но также только в одной плоскости при усложнении конструкции и повышении требований к идентичности каналов многоканальной измерительной схемы, что также ограничивает их применение на малоразмерных ЛА.
Известные возможности и достоинства ультразвукового метода измерения параметров газовых потоков и панорамного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с неподвижным приемником набегающего воздушного потока определили предложение использовать ультразвуковой метод для пространственного измерения воздушных сигналов.
Раскрывается функциональная схема электронной системы пространственного измерения воздушных сигналов ЛА с одним (интегрированным) неподвижным приемником набегающего воздушного потока и ультразвуковыми измерительными каналами, подключенными ко входу вычислителя. Для расширения функциональных возможностей на внешней обтекаемой поверхности приемной платы системы установлено отверстие-приемник статического давления, соединенное пневмоканалом со входом датчика абсолютного давления с частотным выходом, который также подключен ко входу вычислителя, на выходе которого формируются цифровые выходные сигналы системы воздушных сигналов ЛА.
Получены аналитические модели информативных сигналов и алгоритмов пространственного определения воздушных сигналов в измерительных каналах электронной системы с одним неподвижным приемником набегающего воздушного потока.
Раскрываются существенные преимущества рассматриваемой электронной системы, повышающие конкурентоспособность и эффективность применения системы на малоразмерных и других классах ЛА для повышения безопасности полета и эффективности решения полетных задач.

1. Практическая аэродинамика маневренного самолета / Под ред. Н. М. Лысенко. М.: Воениздат, 1977. 439 с.

2. Деревянкин В. П. Обнаружение нештатных ситуаций и предотвращение критических режимов полета // Изв. вузов. Авиационная техника. 2004. № 3. С.54—57.

3. Солдаткин В. М. Методы и средства построения бортовых информационно-управляющих систем обеспечения безопасности полета. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2004. 350 с.

4. Клюев Г. И., Макаров Н. Н., Солдаткин В. М., Ефимов И. П. Измерители аэродинамических параметров летательных аппаратов. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2005. 509 с.

5. Кравцов В. Г., Алексеев Н. В. Аэрометрия высотноскоростных параметров летательных аппаратов // Приборы и системы: Управление, контроль, диагностика. 2000. № 8. С. 47—50.

6. Макаров Н. Н. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса: Теория, проектирование, применение. М.: Машиностроение / Машиностроение—Полет, 2009. 760 с.

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

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

9. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1973. 776 с.

10. Солдаткин В. М., Солдаткин В. В., Ефремова Е. С., Мифтахов Б. И. Модели формирования и обработки сигналов панорамного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 7. С. 442—448.

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

12. Браславский Д. А., Логунов С. С., Пельпо Д. С. Авиационные приборы и автоматы. М: Машиностроение, 1970. 432 с.

13. Залманзон Л. А. Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 249 с.