Методы параметрической идентификации систематических погрешностей бортовых измерений аэродинамических углов в летных испытаниях самолета

Изложены методы определения действительных значений углов атаки и скольжения, параметрической идентификации математических моделей погрешностей бортовых измерений аэродинамических углов в технологии оценивания средств определения воздушных параметров с применением спутниковых навигационных систем при проведении летных испытаний воздушных судов.

Технология разработана и внедрена в практику летных испытаний в АО "ЛИИ им. М. М. Громова", показывает высокую эффективность при проведении испытаний авиационной техники с задачами оценки бортовых средств определения воздушных параметров, вертикального эшелонирования, летно-технических и взлетно—посадочных характеристик объектов, охватывает широкий круг вопросов аэрометрических измерений, многие из которых уже были освещены в печати. В данной работе внимание уделяется измерениям аэродинамических углов.

Обсуждаются особенности определения углов атаки и скольжения с использованием информационных потоков средств определения воздушных параметров, спутниковой и инерциальной навигационных систем. Представлены выражения для определения углов атаки и скольжения при проведении испытаний, факторы погрешностей измерений, структура математической модели аэродинамической погрешности бортовых измерений угла атаки в стационарном приближении.

Рассмотрены алгоритмы решения задач на установившихся и неустановившихся режимах полета, взлета и посадки. Отмечается полнота решения для вектора скорости ветра.

Выполнены оценки методических погрешностей определения аэродинамических углов с применением средств и методов технологии, показывающие их соответствие современным требованиям.

Эффективность применения технологии подтверждается материалами летных испытаний ближнемагистрального самолета. Показаны типовые примеры представления материалов испытаний, характерные особенности измерений в зависимости от вида испытательного режима, факторов аэродинамического влияния.

1. 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.

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

3. AC-21-40(0), Measurement of airspeed in light aircraft — certification requirements, 2005.

4. Haering E. A. Airdata measurement and calibration, NASA Technical memorandum 104316. Edwards, California, Dryden flight research center, 1995.

5. Ведров В. С., Тайц М. А. Летные испытания самолетов. М.: Оборонгиз, 1951. С. 64—106.

6. Руководство по Всемирной Геодезической Системе — 1984 (WGS-84), (doc 9674). Международная организация гражданской авиации, 2002.

7. Корсун О. Н., Николаев С. В., Пушков С. Г. Алгоритм оценивания систематических погрешностей измерений воздушной скорости, углов атаки и скольжения в летных испытаниях // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2016. № 3. С. 130—141.

8. Солдаткин В. М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань: Издательство КГТУ, 2001.

9. Ramprasadh C., Prem S., Sankaralingam L., Deshpande P., Dodamani R., Suraj C. S. A simple method for estimation of angle of attack // Internatonal Federation of Automatic Control PapersOnLine. 2018. N. 51-1. P. 353—358.

10. Ivanković M., Vrdoljak M., Andrić M., Kozmar H. Angleofattack estimation for general aviation aircraft // Aerospace. 2023. N. 10(3).

11. Jackson B., Hoffler K. D., Sizoo D. G., Ryan W. Experience with sensed and derived angle of attack estimation systems in a general aviation airplane // AIAA 2017-0065. 2017.

12. Zeis J. jr., Lambert H., Calico R., Gleason D. Angle of attack estimation using an inertial reference platform / AIAA-88-4351-CP, 1988.

13. Пушков С. Г., Малахова И. В., Горшкова О. Ю., Ловицкий Л. Л. Математическое моделирование аэродинамических погрешностей в технологии оценивания средств определения воздушных параметров с применением спутниковых навигационных систем при проведении летных испытаний самолета // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 5. С. 272—280.

14. 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.

15. Корсун О. Н., Пушков С. Г. 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.