Способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна

)5 В 64 С 13/5 ЕНИ ОБР ПИСА ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации 72)Б.Е. Лужанский(73) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (56) Атанс М.,фалб П. Оптимальное управление. М,: Машиностроение, 1968.Патент США М 4063072, кл. В 64 С 13/50, 1977.(54) СПОСОБ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА ВОЗДУШНОГО СУДНА(57) Изобретение относится к автоматическому управлению полетом, а именно к способам оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна. Цель изобретения - повь 1 шение Изобретение относится к авиации, а . именно к летной эксплуатации и разработке систем автоматического управления воздушных судов.Наиболее близким к предлагаемому является способ оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна, заключающийся в выведении воздушного судна на режимы прямоНинейного горизонтального полета, замере путевой скорости, продольной перегрузки и часового расхода топлива, а также параметров полета, Недостатком указанного способа является низкая точность и эффективность, Моделирование этого способа для самолета Ил-300 показывает,кономичности на прямолинеиных участках раектории. Для достижения поставленной ели предлагается перевести воздушное удно в режим ускоренного или замедленого полета в заданном интервале продолього ускорения, через равные интервалы ремени или скорости произвести замеры путевой скорости, продольного ускорения или перегрузки, часового расхода топлива, определить по ним расход топлива, сформировать массив текущих параметров, включающий заданное количество их текущих значений, сравнить его с аналогичным массивом, полученным в окрестности минимума, по результатам сравнения определяют оптимальную скорость полета, соответствующую границе статистически значимого отличия сравниваемых массивов, и переводят воздушное судно в режим полета с выдерживанием оптимальной скорости. что при шаге изменения числа Маха 0,006 и расчете минимального километрового расхода топлива по результатам осреднения 30 замеров на каждом шаге точность определения выдерживания числа М 1,о 1, соответствующего отклонению километрового расхода топлива на 1 О от минимального значения, характеризуется стандартным отклонением 0,0162,Цель изобретения - повышение экономичности на прямолинейных участках горизонтального полета.Поставленная цель достигается тем, что в способе оптимального регулирования скорости горизонтального полета воздушного судна, заключающемся в выведении воз 1797586душного судна на режимы прямолинейного чимым. При этом, если среднее значение горизонтального полета, замере путевой критериев в массиве текущих значений скорости, продольной перегрузки и часово- меньше среднего значения для базового го расхода топлива, воздушное судно пере- массива, то массив текущих значений приводят в режим ускоренного или 5 нимается за новый базовый массив и прозамедленного полета взаданном интервале цесс изменения скорости и оптимизации продольного ускорения через равные ин- продолжается. В противномслучаециклоптервалы времени производят замеры путе- тимизации прекращается и в качестве оптивой скорости, продольного ускорения или: мального принимается режим, перегрузки, часового расхода топлива, по "О соответствующий предпоследнему значенимопределяютрасходтопливаформируют нию скорости. Эта скорость может поддермассив текущих параметров, включающий . живаться системой управления до заданное количество их текущих значений, следующего цикла или по ней производится сравнивают его с аналогичным массивом, определение рекомендуемого для этого реполученным в окрестности минимума, по "5 жима значения воздушной скорости или результатам сравнения определяют опти- числа Маха и соответствующих поправок мальную скорость полета, соответствую- ЬЧ=ЧреРлэ. - Чот (1) щую границе статистически значимого или АМ= Мрекр - Мопт (2) отличия сравниваемых массивов и перево- которые вводятся в систему управледят воздушное судно в режим полета с вы ния.держиванием оптимальной скорости, КромеДо проведения очередного цикла опти-, замеров путевой скорости, продольного ус- мизации система управления поддерживает корения, часового расхода топлива, произ- рекомендованную скорость с учетом этих водят также замеры вертикальной скорости, пойравоквоздушной скорости или чисел Маха полета. 25 Чрек=Чрек+ ЬЧ(3) В качестве критериев эффективности могут Мрек=Мрер"+ ЬМ . (4) использоваться километровый или часовой Сопоставительный анализ заявляемого расходы топлива (с учетом приведения из- решения с прототипом показывает, что замеренных расходов топлива к условиям го- явленный способ отличается от известного ризонтального полета с постоянной .ЗО тем, что в процессе оптимизации произвовоздушной скоростью), себестоимость по- дится непрерывное изменение скорости в лета или потеря прибыли. Удовлетворяю- заданных интервалах продольного ускорещие заданным ограничениям на изменения ния; для сравнения режимов используются продольного ускорения и вертикальной ско- массивы критериев эффективности, элеменрости, а также на отклонения критериев зф- Э 5 ты которых получейы при изменении скорофективности оттекущего среднего значениясти в районе минимума критерия и в районе последовательно заносятся в базовый мас- текущих значений скорости (например, кисив значений критерия эффективности, По- лометровых расходов топлива), обеспечивасле его заполнения аналогичным образом ющих минимизацию дополнительного формируется массив текущих значений кри критерия (например, себестоимости полетерия, имеющих одинаковую размерность с та); замеры полетных параметров проводятбазовыммассивом,ь 1 ослепервоначального ся через равные интервалы времени или формирования массива текущих значений скорости. Для.самолетов в наиболее общем крйтерияпроизводитсяопределениестатй- виде локальный критерий эффективности, стической значимости Отличия массивате рассчитанный поданным измерениЙ полет- кущих. Значений критерия от.базового ной информации и заданным экономиче:массива,8 случае.статистической незначи- ским характеристикам, может быть мости отличия производится обработка дан- Выражен в виде:ных следующего замера полетной 1 Окрасинформации, включение полученного криЧ, ( К 5 ( К " ) ) (5)терия вкачестве последнего элемента мас П, =10 ООК 2 Сз/(С 1+К 1 С 2),сива текущих значений критериев с где Очы - часовой расходтоплива;соответствующим сдвигом ранее получен- Чпут - путевая скорость;ных значений и исключением бывшего пер-пл - продольная перегрузка;вота элемента массива. Проверяется 55 К - аэродинамическое качество самоле- СТВТИСТИЧЕСКаЯ ЗНВЧИМОСТЬ ОТЛИЧИЯ ВНОВЬ та;сформированного массива текущих значе - индекс стоимости топлива;ний кри.ериев от стартового массива и т.д. С 1,С 2,Сз стоимость 1 тонны топлиВа, до достикения скорости, при которой отли- прибыль на 1 тонну топлива и сумма зависячие массивов становится статистически эна) Ьа (6) критериев эффект ва(ХО) и массивате 1 =Х 1 - Хгде Ф - разность.паности базового массщих значений (Х);,п - размерность вов; ф о р м у ла и э о б р е т е н и я тевой скорости, продольного уско Способ оптимального регулирования перегрузки, часового расхода топскорости горизонтального полета. воздуш- ределяют по нил 1 расход топлива, ного судна, включающий выведение воз- ют массив текущих пара душного судна на режим прямолинейного включающий заданное количеств горизонтального полета, измерение путе- щих зйачеий 1, сравнивают его с вой скорости, продольной перегрузки и ным массивом, полученным в окр часового расхода топлива, о т л и ч а ю- минимума расхода топлива, по рез щ и й с я тем,.что, с целью. повышения сравненияопределяютоптимальн экономичности на прямолинейных участках сть полета, соответствующую гра горизонтального полета, воздушное судно тистически значимого переводятврежимускоренногоилизамед- сравниваемых массивов, и перев ленного полета в заданном интервале про- душное судно в режим полета с вы дольного ускорения, через равные нием оптилальцой скорости.интервалы времени производят замеры пуСоставитель Б. ЛужанскийРедактор С. Кул Техред МЯоргентал Корр рения или лива, оп- формируметров о их теку- анзлогичестности ультатамую скороице стаотличия одят воз- держиваектор С, Патрушева акова Заказ 663 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 щих от размеров движения составляющихстоимости летного часа соответственно; К 1,К 2,Кз - параметры, задающие видкритерия эффективности; 1 - индекс элемента массива значений критерия, Зависимость(5) позволяет задавать вкачестве основного Ьдин из 5-ти критериевэффективности: -М 1,о 1, соответствующее отклонению километрового расхода на 1 от минимального значения (КЗ=1, К 1=0, 1 К 2=0), - километровый расход топлива (Кз=1, К 1=К 2 = О), . - 1 асовой расход топлива (К 1=К 2=0, Кз=1/У), - себестоимость (К 1=0, Кз=К 2=1), - прибыль от рейса с учетом возможности проведения дополнительных рейсов насэкономленном топливе (К 1=К 2=Кз=1). Для определения статистической зна. чимости изменения критерия эффективности целесообразно использовать условие 6Ь,а - односторонний критерий Стьюдента с уровнем значимости а,Если после обработки результатов очередного замера полетной информации выполняется условие (6), то среднее значение 5 разности пар критерием при текущем и базовом значении скорости отличаются статистически значимо. Предлагаемый способ разработан для реализации в стандартном пилотажно-навигационном оборудовании 10 самолетов Ил-300, Туи др., и вычислительной системе самолетовождения ВСС и в модифицированнол ПНО самолетов Ил, ТуМ, 1 ЛлМ, оборудованиых пилотажно-навигационными комплексами 15 "Жасмин", "Сирень" и СОРП-62, СОРП. 86 и т,п. Точность определения оптимальной скорости для самолетов Ил-300 по сравнению с прототипом при одинаковом количестве обрабатываемых на какдом ша ге оптимизации замеров увеличивается в 3,5раза, а по сравнению с аналогом- в 2,5 раза.С учетом точностей определения и выдерживания рекомендуемых чисел М среднеквадратичные отклонения чисел М от 25 оптимальных составляет для заявляемогоспособа ОЯ 081, а для аналога - 0,013, Применение: заявляемого способа позволяет экономить на крейсерском режиме полетасамолета 3 - 5 О расходуемого топлива, что 30 составляет 40-700 т топлива на 1 самолетИл-300 в год.