Trajectory Optimization of a Heavy Unmanned Aerial Vehicle at the Stage of Full Landing

Landing of UAV of an airplane-type is a complicated and potentially dangerous final stage of the flight. Success of landing depends on such factors as UA V flight performance, landing descent trajectory configuration, capabilities of the onboard equipment used for landing, aerodrome characteristics, capabilities of the aerodrome landing systems, as well as the meteorological conditions in the landing area. Generally, now at the stage of field landing UA V descents along a straight glide path with a slope within 2...3 degrees down to a runway contact with the landing gear. In case of such a descent without a flare path UA V landing is hard, which is especially undesirable for heavy UAVs. The technique of optimization of the descent path of a heavy unmanned aircraft of an airplane-type ensures a soft landing on the airfield ground. As the object of the study a heavy class drone of an airplane-type was selected. A mathematical model of the object included aerodynamic and dynamic model of the spatial movement of the unmanned aerial vehicle as a rigid body, a model of the two traction motor propulsion system, an elastic model of the tricycle landing gear with a turning nose strut and models of wind disturbances. For control of the movement of the unmanned aerial vehicle the algorithms for automatic control were used, synthesized by the method of the inverse problems of dynamics. In order to resolve the desired descent path of an unmanned aerial vehicle's landing on the airfield ground to a halt mathematical modeling was used. The results of the mathematical simulation mode fully confirm the validity of the choice of the path alignment as a third-order polynomial. In this type of alignment the desired trajectory ensures a soft landing of an unmanned aircraft, which excludes the possibility of emergency situations in the moment of transition in the flight path of the air traffic on the surface of the runway.

беспилотный летательный аппарат, пилотажно-навигационная система беспилотного летательного аппарата, модель продольного движения беспилотного летательного аппарата, прямой участок снижения, кривая выравнивания, посадка беспилотного летательного аппарата самолетного типа, drone, flight and navigation system of an unmanned aircraft, longitudinal motion model of an unmanned aerial vehicle, straight stretch of decline, leveling curve, landing of an unmanned aircraft

1. Аюпов А. И., Алакоз Г. М., Беккиев А. Ю., Кутахов В. П., Пляскота С. И. Беспилотники. Проблемы создания и внедрения // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н. Е. Жуковского. 2015. № 3. С. 22-33.

2. Моисеев B. C. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами. Казань: ГБУ "Республиканский центр мониторинга качества образования", 2013. 768 с.

3. Телухин С. В., Матвеев В. В. Беспилотный летательный аппарат как объект управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 10. С. 54.

4. Александров А. А., Кабанов С. А. Оптимизация посадки беспилотного летательного аппарата с учетом ограничений на управление // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 2. С. 50-54.

5. Ерёмин Е. М., Русскин А. В. Способ расчета оценки максимально допустимой взлетной массы беспилотного летательного аппарата на этапе его проектирования // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2014. № 1 (121). С. 39-42.

6. Харьков В. П. Алгоритм управления относительным положением беспилотных летательных аппаратов // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2015. Т. 13. № 5. С. 33-40.

7. Кулифеев Ю. Б., Алексеев Э. О. Алгоритм отработки заданной траектории движения самолета по взлетно-посадочной полосе // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. № 10. С. 73-78.

8. Косьянчук В. В., Сельвесюк Н. И., Чуянов Г. А. Проблемные вопросы развития технологий создания бортового оборудования летательных аппаратов военного назначения // Вооружение и экономика. 2013. № 4 (25). С. 42-48.

9. Макаренко В. Г., Богомолов А. В., Рудаков С.В., Подорожняк А. А. Технология построения инерциально-спутниковой навигационной системы управления транспортными средствами с нейросетевой оптимизацией состава вектора измерений // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. № 1. С. 39-44.

10. Парамонов П. П., Сабо Ю. И., Шукалов А. В., Матвеев В. В., Распопов В. Я. Интегрированная навигационная система для малоразмерного летательного аппарата // Мехатроника, автоматизация, управление. 2010. № 10. С. 60-67.

11. Кукушкин Ю. А., Богомолов А. В., Ушаков И. Б. Математическое обеспечение оценивания состояния материальных систем // Информационные технологии. 2004. № 7 (приложение). 32 с.

12. Крутько П. Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Нелинейные модели. М.: Наука, 1988. 328 с.

13. Техника пилотирования и самолетовождения самолета МиГ-29. Методическое пособие летчику. М.: Воениздат, 1968. 158 с.

14. Котик М. Г. Динамика взлета и посадки самолетов. М.: Машиностроение, 1984. 256 с.