На правах рукописи

КОРНИЛОВ Анатолий Викторович

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ЗНАЧЕНИЙ

ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА РЕЗЕРВНОЙ

СИСТЕМОЙ ОРИЕНТАЦИИ

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения

(механические величины)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт Петербург 2013 2

Работа выполнена на кафедре измерительных технологий и компьютерной томографии Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель: Федоров Алексей Владимирович доктор технических наук, профессор кафедры ИТиКТ НИУ ИТМО

Официальные оппоненты: Ефимов Владимир Васильевич доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора ОАО «Авангард»

Силантьев Сергей Борисович кандидат технических наук, доцент, профессор ВКА им. А.Ф.Можайского

Ведущая организация: «Электроавтоматика», 198095, Россия, Санкт-Петербург, ул. М. Говорова, д.

Защита состоится «26» декабря 2013 г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д212.227.04 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СанктПетербургского национального университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан «26» ноября 2013г.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу университета: 197101, СанктПетербург, Кронверкский пр., д.49, ученому секретарю диссертационного совета Д212.227.04.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Киселев С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Создание перспективной авиационной техники и совершенствование эксплуатационных характеристик летательных аппаратов (ЛА) является одним из приоритетных направлений научно-технического развития России, в первую очередь, это относится к информационно-измерительным системам (ИИС) ЛА. Одним из способов повышения качества авионики, является совершенствование методов и средств измерения значений параметров полета ЛА на основе использования современных датчиков первичной информации (ДПИ).

В составе ЛА наиболее значимыми ИИС считаются навигационные системы и пилотажные приборы (ПП). В качестве основных источников навигационной информации широко применяются инерциальные системы с использованием гиростабилизированных платформ, астатических гироскопов и акселерометров традиционного исполнения (например, поплавковых датчиков-акселерометров или акселерометров с кремниевым чувствительным элементом), обеспечивающих прецизионную точность измерения значений параметров движения ЛА. Применение указанных ДПИ в резервных ПП, входящих в состав резервной системы ориентации (РСО), сопряжено с рядом трудностей, главной из которых является обеспечение требуемой точности измерения характеристик полета ЛА при минимальных массе и габаритных размерах ДПИ. К недостаткам таких электромеханических ПП относятся сложность исполнения карданова подвеса, значительное энергопотребление, высокая стоимость, существенное время подготовки к работе и ограниченность информационных связей с другими системами пилотажнонавигационного комплекса (ПНК).

Резервная система ориентации летательных аппаратов рассматривается в настоящей диссертации в качестве объекта научных исследований.

Общие вопросы разработки навигационных приборов и систем, в том числе РСО ЛА, исследовались в трудах отечественных ученых: О.С. Салычева, В.Я. Распопова, В.Г. Пешехонова, Г.И. Джанджгавы, В.В. Матвеева, О.А.

Степанова, М.Г. Погорелова, П.П. Афанасьева, А.И. Ткаченко, А.П. Шведова, В.А. Орлова, а также в работах зарубежных ученых G.Lachapelle, R.Jaffe, P.G. Savage, P.Chesne, H.C.Lefevre, E.v.Hinueber. Однако представленные методы и средства повышения точности измерений параметров движения подвижных объектов не могут быть применены для решения задач снижения погрешностей автономных резервных ПП или могут быть использованы лишь частично.

На сегодняшний день перспективны такие направления решения задачи повышения точности измерения значений параметров полета ЛА резервной системой ориентации, а вместе с тем и всего ПНК, как применение ДПИ, основанных на использовании современных технологий, реализация принципов интеграции с различными корректирующими устройствами, а также применение специальных алгоритмов обработки измеряемой информации.

Однако на сегодняшний день недостаточно проработаны модели и методы, учитывающие перечисленные выше аспекты, а также ряд специфических особенностей построения РСО, что сказывается на точности измерений значений параметров полета ЛА.

Согласно государственной программе вооружения до 2020 г. «Создание научно-технического задела и обеспечение разработки новейших систем и образцов вооружения» [1], политике Российской Федерации в области развития науки и технологий [2], а также приоритетным направлениям развития науки, технологии и техники в Российской Федерации [3], разработка современных РСО является актуальной задачей. Необходимо отметить, что высокотехнологичные РСО крайне востребованы в авиации, а задачи разработки таких систем соответствуют тематике научно-исследовательских и опытноконструкторских работ, проводимых предприятием ОАО АНПП «ТемпАвиа» (г. Арзамас). Все перечисленные факторы подтверждают актуальность темы диссертационных исследований.

Предметом научных исследований являются методы и средства повышения точности измерений значений параметров полета ЛА РСО, методы снижения погрешностей применяемых ДПИ.

Цель работы – разработка методов и средств, обеспечивающих повышение точности измерения значений параметров полета ЛА резервной системой ориентации.

Задачи исследования:

1) анализ современного состояния и перспектив развития автономных резервных ПП и систем ориентации пилотируемых аэродинамических ЛА, основных принципов работы платформенных и бесплатформенных ПП, обоснование возможности разработки моноблочной РСО;

2) разработка структуры РСО, обоснование выбора основных элементов и определение принципов функционирования системы; исследование возможных причин возникновения погрешностей ДПИ в автономном режиме работы и разработка методов снижения данных погрешностей;

3) разработка методов повышения точности измерений значений параметров полета ЛА РСО на основе комплексирования измерительной информации ДПИ;

4) экспериментальная апробация методов повышения точности измерений значений параметров полета ЛА РСО.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался комплексный подход с применением методов теории инерциальной навигации, теории оценивания и теории измерений, методов имитационного моделирования и полиномиальной аппроксимации.

Положения, выносимые на защиту:

1) обоснование возможности создания автономной бесплатформенной РСО, датчиками первичной информации которой являются триада одноосных гироскопов и триада одноосных акселерометров; датчики полного и статического давления; датчик измерения составляющих магнитного поля Земли (магнитометр);

2) структура РСО на основе волоконно-оптических гироскопов, интегральных акселерометров, резонансных датчиков давления и аналогового магнитометра; метод, позволяющий вносить поправки, компенсирующие установочную погрешность магнитометра и магнитную девиацию, а также метод расчета значений дополнительной погрешности, вносимой преобразующими элементами модуля сопряжения РСО, при измерении значений высотно-скоростных параметров (ВСП) ЛА;

3) метод коррекции измерения значений ВСП, основанный на комплексировании измерительной информации, получаемой от датчиков давления (ДД) и акселерометров;

4) метод универсального включения-отключения коррекции измерений значений параметров ориентации ЛА при различных режимах полета.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработан новый метод внесения поправок, компенсирующих установочную ошибку магнитометра и магнитную девиацию, позволяющий, в отличие от известных методов, вычислять значения девиационных поправок путем поворота ЛА на любой угол, но не менее 45°;

2) разработан новый метод коррекции, основанный на комплексировании измерительной информации, получаемой от ДД и акселерометров, который позволяет повысить точность измерения ВСП, а также значений параметров ориентации ЛА.

Обоснованность и достоверность обеспечиваются согласованностью результатов исследований и их соответствием положениям теории инерциальной навигации, теории оценивания и теории измерений; экспериментальной апробацией разработанных методов и средств при проведении наземной и летной отработке опытных образцов РСО в составе ПНК ЛА.

Практическая ценность работы. Разработанный метод расчета дополнительной погрешности, вносимой преобразующими элементами модуля сопряжения РСО, может быть использован при дополнительной калибровке ДД в составе РСО, он позволяет снизить погрешность измерения ВСП ЛА в среднем на 30 %.

Для снижения величины погрешности измерений значений параметров ориентации маломаневренных и высокоманевренных ЛА при различных режимах полета может быть использован метод универсального включенияотключения коррекции, позволяющий снизить значения послевиражных погрешностей минимум в 2 раза.

Внедрение результатов работы. Основные результаты работы реализованы при создании опытных образцов изделий «Интегрированная система резервных приборов ИСРП» и «Датчик курса и вертикали ДКВ» в ОАО АНПП «Темп-Авиа», а также в учебном процессе кафедры «Авиационные приборы и устройства» АПИ (ф) НГТУ им. Р.Е. Алексеева, о чем свидетельствуют Акты о внедрении.

Апробация результатов работы. Полученные результаты докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях: Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении» (Н. Новгород, 2008, 2010), Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки»

(Н.Новгород, 2009, 2012), XVII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам (Санкт-Петербург, 2010), XIII и XV конференциях молодых ученых «Навигация и управление движением» (Санкт-Петербург, 2011, 2013), V областном конкурсе инновационных молодежных команд «РОСТ» (Н. Новгород, 2011).

Исследования проводились в рамках ОКР «Разработка датчика курса и вертикали ДКВ-21» и ОКР «Разработка интегрированной системы резервных приборов ИСРП-35».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, 2 из них – в периодических изданиях из списка ВАК. Получен 1 патент на изобретение на техническое решение, с использованием средств измерений, применяемых в разработанной РСО.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, списка использованной литературы (99 наименований) и приложений. Основной текст работы (135 страниц) включает 12 таблиц и рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационных исследований, сформулированы цель исследований, научные положения, выносимые на защиту, приведена краткая аннотация работы.

В главе 1 представлена классификация навигационных систем подвижных объектов. Определены параметры полета аэродинамического ЛА, подлежащие измерению РСО.

Рассмотрены достоинства и недостатки применяемых на пилотируемых ЛА платформенных и бесплатформенных ПП. Проанализированы ДПИ, используемые в современных системах ориентации ЛА.

Рассмотрены основные принципы работы бесплатформенных инерциальных навигационных систем и систем ориентации. Обоснована целесообразность разработки моноблочной РСО, состоящей из триады одноосных гироскопов и триады одноосных акселерометров; датчиков полного и статического давления; датчика измерения составляющих магнитного поля Земли (магнитометра). Показано, что для повышения точности измерений значений параметров полета ЛА РСО необходима разработка моделей и методов, учитывающих погрешности ДПИ и специфические особенности построения системы.

В главе 2 разработана структура РСО (рис. 1), основными элементами которой являются электрорадиоизделия отечественного производства.

(Нx, Hy, Hz) МА- (Нx, Hz) Рис. 1. Структурная схема разработанной РСО На основе проведенного анализа современных ДПИ, с учетом требований к массогабаритным и точностным характеристикам РСО, предложено использовать следующие отечественные электрорадиоизделия и компоненты:

три одноосных волоконно-оптических гироскопа ВГ071П (ЗАО «Физоптика», Россия);

три одноосных интегральных компенсационных акселерометра АТ1104-50 (ОАО АНПП «Темп-Авиа», Россия) со встроенными датчиками температуры;

узел датчиков давления (ОАО «Аэроприбор-Восход», Россия);

располагаемый дистанционно двухосевой феррозондовый МА-2 или трехосевой аналоговый магнитометр МА-8 (ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», Россия).

Устройство сопряжения служит для преобразования аналоговых сигналов, поступающих от датчиков давления и инерциального измерительного блока (ИИБ), в цифровой код и передачи его в модуль контроллеров, предназначенный для преобразования аналоговых сигналов, поступающие от ИИБ и магнитометра.

В вычислительном модуле реализуются алгоритмы вычисления пространственного положения объекта и высотно-скоростных параметров. Информация с вычислительного модуля передается на модуль формирования изображения (МФИ), в технологический порт и в модуль сопряжения.

Модуль сопряжения, представляющий собой программируемую логическую интегральную схему, служит для преобразования частотных сигналов с ДД в цифровой код (с помощью реализованного частотомера) и передачи его в вычислительный модуль, а также для обеспечения приема и выдачи информации по имеющимся каналам информационного обмена.

МФИ предназначен для индикации ВСП и параметров ориентации ЛА.

Исследован принцип вычисления магнитного курса ЛА, выявлены основные факторы, влияющие на точность определения значений курса. Рассмотрена наиболее значимая – девиационная – погрешность, а также способы ее снижения (компенсация и списание в процессе выполнения специальных девиационных работ).

Ввиду того что на многих датчиках измерения составляющих магнитного поля Земли (МПЗ), в том числе и на применяемых в составе разработанной РСО магнитометрах, отсутствует возможность компенсации девиационной погрешности, целесообразна разработка метода внесения поправок, компенсирующих установочную ошибку магнитометра и магнитную девиацию.

Применяемый в настоящее время способ трудоемок и требует существенных временных затрат.

На основе алгоритмического способа списания девиации разработан метод, позволяющий исключить искажения МПЗ и погрешность, обусловленную установкой двухосевого магнитометра на борту ЛА. Согласно методу, ЛА, на котором проводятся работы по списанию девиационной погрешности, поворачивается вокруг своей оси на 360°, при этом нет необходимости фиксировать ЛА на определенных углах. На рис. 2 представлены результаты по оценке девиационной погрешности магнитометра с применением метода.

Рис. 2. График измерения значений девиационной погрешности с применением Также показано, что использование предложенного метода позволяет осуществлять списание девиационной погрешности двухосевого магнитометра при развороте ЛА на любой угол, но не менее 45° (рис. 3).

Рис. 3. Результаты измерения значений курса ЛА При расчете ВСП ЛА к погрешности измерения значений параметров ДД добавляется погрешность преобразователя «частота-код», входящего в состав модуля сопряжения, возникающая в результате изменения опорной частоты кварцевого генератора при варьировании температуры. В этой связи разработан метод проведения дополнительной калибровки ДД в составе РСО (рис. 4), позволяющий рассчитать дополнительную погрешность, вносимую преобразующими элементами модуля сопряжения РСО, при измерении значений ВСП.

Рис. 4. Схема реализации предложенного метода дополнительной калибровки ДД Метод позволяет вычислять как температурные зависимости поправки на частоту ДД, учитывающей погрешность вычисления частоты, вносимой преобразующими элементами модуля сопряжения РСО (рис. 5), так и значения ВСП ЛА.

Рис. 5. Зависимости значений поправок на частоту датчиков статического (а) и полного (б) давления от температуры:1 – значения поправки, полученные опытным путем; 2 – рассчитанные с помощью предложенного метода Применение данного метода позволяет снизить погрешность измерения значений ВСП ЛА РСО в среднем на 30 %.

Глава 3 посвящена разработке методов повышения точности вычисления значений параметров полета ЛА на основе комплексирования измерительной информации, получаемой от ДПИ. Суть данных методов состоит в коррекции значений измеряемых параметров ориентации и ВСП ЛА.

Первый метод коррекции основан на комплексировании измерительной информации, получаемой от трехосного магнитометра (ТМ), трех одноосных ДУС и трех акселерометров (рис. 6). В основе метода комплексирования лежит принцип вычисления проекций угловых скоростей на оси ЛА через пересчет показаний одноосного ДУС и ТМ [6]. Реализованный в разрабатываемой РСО метод вычисления магнитоинерциальных параметров использует показания всех трех ДУС и позволяет вычислять два дополнительных значения каждой из проекций угловых скоростей где x, y, z – значения проекции угловых скоростей на соответствующие координатные оси; Нx, Нy, Нz – значения проекций вектора напряженности МПЗ на соответствующие координатные оси.

Рис. 6. Схема реализации контура коррекции значений параметров ориентации на основе метода комплексирования измерительной информации, получаемой от Предложенный метод позволяет выполнять двойную оценку угловой скорости для минимизации систематической ошибки ДУС, тем самым повышая точность измерения значений углов крена и тангажа ЛА (см. рис. 6).

Второй метод коррекции основан на комплексировании измерительной информации, получаемой от ДД и акселерометров. Показано, что ошибки определения значений параметров ориентации ЛА можно корректировать с помощью поступающей от ДД измерительной информации о полном и статическом давлении, а также измерительной информации о вертикальном ускорении, поступающей от акселерометра по каналу вертикального ускорения, на основе их обработки в фильтре Калмана (ФК). Схема, поясняющая работу предложенного метода комплексирования, представлена на рис. 7.

Рис. 7. Схема реализации контура коррекции значений параметров ориентации и ВСП на основе метода комплексировании измерительной информации, получаемой от ДД и акселерометров На основе данных о статическом давлении Рст вычисляются значения барометрической высоты Н, путем их дифференцирования определяется вертикальная скорость Vверт ЛА. Недостатком дифференцирования является значительная погрешность, возникающая за счет шумовых составляющих, поэтому для снижения шума предложено дополнительно использовать измерительную информацию акселерометра по каналу вертикального ускорения.

Путем интегрирования значений ускорения рассчитываются инерциальные вертикальная скорость Vy и высота Hi. В данном случае разность барометрической и инерциальной высот является вектором измерения ФК, а вектором состояния являются значения погрешностей ускорения ay, скорости Vy и высоты Н, которые после оценивания поступают в обратную связь. С целью вычисления значений бароинерциальной высоты в схему вводится измерительная информация, поступающая от датчика динамического давления Рдин и акселерометра по каналу продольного ускорения. Затем в вектор измерения ФК вводится разность инерциальной и барометрической приборных скоростей Vx, а в вектор состояния добавляются погрешности измерения значений ускорения ax и скорости Vx, оцененные значения которых также поступают в обратную связь.

Предложенный метод позволяет повысить точность определения ускорений, по которым рассчитываются начальные значения параметров ориентации, а также снизить погрешность вычисления значений ВСП ЛА.

Третий метод коррекции основан на комплексировании измерительной информации двух однотипных РСО, при условии применения в них однотипных ДПИ. Данный метод может быть реализован на широкофюзеляжных ЛА или на ЛА, члены экипажа которого сидят друг за другом. Схема контура коррекции измерения значений параметров ориентации, реализуемого с помощью предложенного метода, представлена на рис. 8.

Рис. 8. Схема контура коррекции значений параметров ориентации на основе комплексирования измерительной информации двух однотипных РСО Точность измерения значений параметров полета ЛА повышается за счет более точного определения начальных значений параметров ориентации ЛА, достигаемого с помощью предложенного метода. Согласно принципам векторного согласования значений параметров ориентации [7], определяются начальные значения параметров ориентации ЛА каждой РСО на основе взаимного положения и измерений, произведенных каждой из них за один и тот же период времени. Для коррекции и преобразования измеряемой информации, поступающей от ИИБ и магнитометра, используется адаптивный фильтр Винера, который связан корреляционной зависимостью с ФК, с помощью которого вычисляется величина случайного дрейфа ДУС. Предложенный метод позволяет повысить точность вычисления значений параметров полета ЛА, а также провести начальное измерение значений параметров ориентации ЛА при его установке на подвижном основании.

Показано, что на точность определения значений параметров ориентации ЛА в значительной степени влияет случайный дрейф ДУС, причем значения измеряемых параметров изменяются в зависимости от выполняемых ЛА эволюций (прямолинейный полет, виражи, разгон, торможение).

Предложен метод универсального включения-отключения коррекции, позволяющий снижать погрешность измерения значений параметров ориентации ЛА при различных режимах его полета.

Применение рассмотренного ранее метода коррекции, основанного на комплексировании измерительной информации, получаемой от ТМ, трех одноосных ДУС и трех акселерометров, целесообразно применять только в прямолинейном равномерном полете ЛА, так как при наличии эволюций ЛА происходит накопление ошибок измеряемых значений параметров ориентации из-за измерений акселерометрами значений «кажущейся вертикали». Поэтому на данном режиме полета при достижении пороговых значений параметров ориентации ЛА необходимо отключение контура коррекции по акселерометрам. Следует отметить, что снижение значений погрешности, обусловленной виражами, выполняемыми ЛА в процессе полета, без потери автономности РСО невозможно.

Значения погрешности измерений параметров ориентации ЛА, обусловленной его разгонами и торможением, возможно уменьшить с помощью использования измерительной информации об изменении линейной скорости ЛА, получаемой от ДД. Поэтому данный контур коррекции целесообразно применять на режимах разгона и торможения ЛА.

В главе 4 представлены результаты экспериментальной апробации предложенных методов повышения точности измерений значений параметров полета ЛА РСО при имитационном моделирования и наземной отработке опытных образцов РСО в лабораторных условиях на предприятии ОАО АНПП «Темп-Авиа» (г. Арзамас), а также при летной отработке РСО в составе бортового оборудования пилотируемых ЛА на летно-исследовательском комплексе МВЗ им. Миля (г. Москва) и в ЛИИ им. М.М.Громова (г. Жуковский).

Опытные образцы блоков ориентации и индикации (БОИ) РСО ИСРПИСРП-50 (2) и ИСРП-26 (3) представлены на рис. 9.

Рис. 9. Опытные образцы БОИ РСО, вид спереди (а), вид сбоку (б) На рис.10 представлен внешний вид опытного образца БОИ РСО ИСРП-35 с магнитометром МА-8.

Рис. 10. Опытный образец БОИ РСО ИСРП-35 с магнитометром МА- В среде Simulink была построена имитационная модель каналов РСО в составе ТМ, трех одноосных ДУС и трех акселерометров (рис. 11). Результаты имитационного моделирования, представленные на рис. 12 и в таблице, показали, что метод, основанный на комплексировании измерительной информации, получаемой от ТМ, трех одноосных ДУС и трех акселерометров, позволяет снизить погрешность определения значений параметров полета ЛА в среднем на 15 %.

Рис. 11. Имитационная модель измерительных каналов РСО Результаты имитационного моделирования апробации метода Метод коррекции Параметр Среднее значение СКО, Дисперсия, Рис. 12. Результаты имитационного моделирования по каналу измерения Наземная отработка опытных образцов РСО проводилась на испытательном оборудовании ОАО АНПП «Темп-Авиа». При наземной отработке в качестве эталонных параметров ориентации ЛА использовались значения, получаемые от инерциальной навигационной системы, построенной на лазерных гироскопах. Наземная отработка проводилась с последовательной имитацией следующих типовых режимов полета ЛА: движение с малой скоростью, до 50 км/ч; разгон с увеличением скорости на 300 км/ч; разворот по курсу (с характеристиками: скорость 350 км/ч, крен 15°, угловая скорость по курсу 2 °/с); торможение до 50 км/ч.

Анализ изменения погрешностей крена и тангажа с применением «штатной» акселерометрической коррекции и при использовании предложенного метода универсального включения-отключения коррекции на опытном образце ИСРП-35 показал, что в результате применения нового метода максимальные значения послевиражной погрешности по углам крена и тангажа были снижены в 2 раза (угол крена) и в 5 раз (угол тангажа).

При летной отработке опытного образца РСО ИСРП-35 был апробирован метод коррекции, основанный на комплексировании измерительной информации, получаемой от ДД и акселерометров. В качестве эталонной использовалась основная инерциальная навигационная система на лазерных гироскопах (ИНС ЛГ).

Частично результаты летной отработки представлены в виде графиков изменения значений параметров ориентации и ВСП, полученных по показаниям ИНС ЛГ и РСО. Также построены графики изменения погрешности измерения значений параметров полета, рассчитанные как разность показаний ИНС ЛГ и РСО (рис. 13–16). Из рисунков видно, что измеряемые ИНС ЛГ и опытным образцом РСО ИСРП-35 значения имеют схожий характер изменения, что подтверждает достоверность вычисления значений параметров полета ЛА с помощью разработанной РСО.

Абсолютная максимальная разность значений угла крена, измеренных основной инерциальной навигационной системой на лазерных гироскопах и РСО ИСРП-35, после виража составила 2,6°, высоты - 164,7 м, приборной скорости - 16 км/ч, средняя относительная разность составила 28 % по углу крена, 1,85 % по высоте и 2,15 % по приборной скорости. Также при выполнении равномерного прямолинейного полета на интервале времени с 3360-й по 3460-ю секунду (см. рис. 13–16) погрешность вычисления значений угла крена РСО составила 0,7°, угла тангажа – 1,2°, это меньше значения погрешности показаний в установившемся горизонтальном полете автономного авиагоризонта АГР-29 [8], применяемого в качестве резервного ПП, что свидетельствует о повышении уровня точности измерений значений параметров полета ЛА опытным образцом РСО.

Рис. 13. Изменение значений угла крена, измеренных ИНС ЛГ (а) и опытным образцом РСО ИСРП-35 (б) при проведении летной отработки (режим прямолинейного полета после разворота по крену на 180°) Рис. 14. Изменение погрешности измерения значений угла крена (режим прямолинейного полета после разворота по крену на 180°) Рис. 15. Изменение значений приборной скорости, измеренных ИНС ЛГ (а) и опытным образцом РСО ИСРП-35(б) при летной отработке (режим прямолинейного Рис. 16. Изменение погрешности измерения значений приборной скорости

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Проведен анализ современного состояния и перспектив развития автономных резервных ПП и систем ориентации пилотируемых аэродинамических ЛА. Установлено, что применяемые ПП не всегда соответствуют современным требованиям по точности, массогабаритным характеристикам, эргономичности, поэтому предложена и обоснована возможность разработки моноблочной РСО, ДПИ которой являются триада одноосных гироскопов и триада одноосных акселерометров; датчики полного и статического давления; датчик измерения составляющих магнитного поля Земли (магнитометр).

2. Разработана структура РСО, обоснован выбор ДПИ, электрорадиоизделий и компонентов отечественного производства: волоконно-оптических гироскопов, интегральных акселерометров, резонансных датчиков давления и аналогового магнитометра. Исследованы возможные причины возникновения погрешностей ДПИ, разработаны методы, позволяющие вычислять и вносить поправки, компенсирующие магнитную девиацию, а также рассчитывать значения дополнительной погрешности, возникающей при измерении высотно-скоростных параметров ЛА в результате неточности, вносимой под влиянием температуры преобразующими элементами модуля сопряжения РСО.

3. Разработаны методы повышения точности измерения значений параметров полета ЛА РСО на основе комплексирования измерительной информации ДПИ, а также применения метода универсального включенияотключения коррекции, которые позволяют снизить погрешность измерения значений параметров ориентации и ВСП ЛА.

4. Проведена экспериментальная апробация предложенных методов повышения точности измерения значений параметров полета ЛА РСО при имитационном моделировании, наземной отработке опытных образцов РСО в лабораторных условиях и при летной отработке.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в периодических изданиях ВАК:

1. Гребнев И.Г., Корнилов А.В., Свяжин Д.В. Методика списания девиационной погрешности двухкомпонентного магнитометра // Гироскопия и навигация. 2010. №3 (70). С.105.

2. Ильясов С.П., Корнилов А.В., Свяжин Д.В. Разработка схем комплексирования инерциального измерительного модуля бесплатформенной системы ориентации // Науч.-техн. вестник Поволжья. 2013. № 4. С.174–177.

Публикации в прочих изданиях:

3. Вавилов И.В., Корнилов А.В. Конструктивные особенности чувствительного элемента типа «несимметричный маятник» // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2010.

№ 2(81). С. 351–356.

4. Корнилов А.В. Система ориентации летательного аппарата на интегральных датчиках // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2010. № 4(83). С. 327–332.

5. Корнилов А.В. Повышение надежности резервных систем ориентации на интегральных датчиках // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2011. № 3(90). C. 336–340.

6. Гребнев И.Г., Корнилов А.В., Свяжин Д.В. Методика списания девиационной погрешности двухкомпонентного магнитометра // Сб. матер. XVII Междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. СПб:

ЦНИИ «Электроприбор», 2010. С. 283–285.

7. Корнилов А.В., Лосев В.В., Свяжин Д.В. Интегрированная система резервных приборов // Матер. докл. XIII конф. молодых ученых «Навигация и управление движением». СПб: ЦНИИ «Электроприбор», 2011. С. 364–373.

8. Корнилов А.В. Интегрированная система резервных приборов // Тез.

докл. VIII Междунар. молодеж. науч.-техн. конф. «Будущее технической науки». Н. Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2009. С. 328–329.

9. Гребнев И.Г., Корнилов А.В. Методика устранения девиационной погрешности интегрированной системы резервных приборов // Матер. Всеросс.

науч.-техн. конф. «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении». Н. Новгород–Арзамас: НГТУ-АПИ НГТУ, 2010. С. 145–152.

Патенты и авторские свидетельства Патент № 2427799 С1 РФ. Система для определения пространственного положения и курса летательного аппарата / А.В. Корнилов, Д.В.

Свяжин. Заявл. 15.06.2010; опубл. 27.08.2011.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

В новой Государственной программе вооружения приоритет отдан высокотехнологичным образцам // Национальная оборона. 2013. № 4. [Электронный ресурс]: