Спосіб і система попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду генератора вихрів

1. Спосіб попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду генератора вихрів, який відрізняється тим, що - отримують інформацію про конфігурацію, місцезнаходження та орієнтацію літального апарата відносно інерціальної системи координат у даний момент часу; - отримують інформацію про положення, геометричні та масові характеристики генератора вихрів відносно тієї ж системи координат у даний момент часу і про параметри його руху; - зберігають інформацію про положення і параметри руху генератора вихрів в інерціальній системі координат; - отримують інформацію про параметри оточуючого середовища в області спільного розміщення літального апарата і генератора вихрів у даний момент часу; 2 (19) 1 3 яку у літального апарата параметри руху можуть перевищити допустимі межі; - формують в зазначеній контрольній площині область прогнозованих з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту положень літального апарата у прогнозований момент часу перетину літальним апаратом зазначеної контрольної площини; - формують навколо області прогнозованих положень область підвищеної уваги, інформація про потрапляння в яку небезпечної зони вихрового сліду буде надана користувачу; - визначають координати точок області прогнозованих положень літального апарата, точок області підвищеної уваги і точок небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом; - обчислюють відстань від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду в контрольній площині; - обчислюють відстань від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду; - здійснюють для користувача індикацію події рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду зазначеного генератора; - здійснюють для користувача аварійну індикацію події рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду зазначеного генератора вихрів. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що - як інформацію про положення, геометричні та масові характеристики і параметри руху генератора вихрів у кращому варіанті використовують інформацію про тип генератора вихрів, швидкість його переміщення, кутову швидкість та координати точок його траєкторії; - зберігають інформацію про координати точок траєкторії, швидкість переміщення і кутову швидкість генератора вихрів в інерціальній системі координат; - як інформацію про параметри оточуючого середовища переважно використовують інформацію про величину і напрямок локальної швидкості вітру, профіль вітру по висоті, ступінь турбулентності, тип підстеляючої поверхні; - визначають траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів у даний момент часу, як сукупність траєкторій центрів областей завихреності, генерованих зазначеним генератором, на основі збереженої інформації про тип генератора вихрів, координати точок його траєкторії, швидкість переміщення і кутову швидкість; - моделювання контрольної площини здійснюють на основі інформації про місцезнаходження, орієнтацію та швидкість переміщення літального апарата і вибрану величину часу випередження в даний момент часу в інерціальній системі координат; - визначення геометричних характеристик небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих зазначеним генератором, здійснюють на основі збереженої інформації про координати точок траєкторії та інтенсивність сліду 86382 4 генератора вихрів, як сукупності траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат, інформації про конфігурацію, положення, швидкість переміщення і кутову швидкість літального апарата в інерціальній системі координат; - траєкторію та інтенсивність вихрового сліду зазначеного генератора вихрів у прогнозований момент часу визначають на основі інформації про траєкторію та інтенсивність вихрового сліду зазначеного генератора вихрів як сукупності траєкторій центрів областей завихреності, генерованих зазначеним генератором, в інерціальній системі координат; - визначення координат точок перетину траєкторії вихрового сліду зазначеного генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу здійснюють на основі інформації про координати контрольної площини в інерціальній системі координат, про траєкторію та інтенсивність вихрового сліду зазначеного генератора в інерціальній системі координат у прогнозований момент часу; - формування в контрольній площині небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів, формування області прогнозованих положень літального апарата і області підвищеної уваги здійснюють на основі інформації про координати точок перетину вихрового сліду зазначеного генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу, інформації про геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду зазначеного генератора як сукупності небезпечних зон областей завихрення, генерованих зазначеним генератором, інформації про положення, орієнтацію, швидкість переміщення і кутову швидкість літального апарата з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту; - визначення координат області прогнозованих положень літального апарата, координат області підвищеної уваги та координат небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом, здійснюють на основі інформації про координати області підвищеної уваги, області прогнозованих положень літального апарата з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту та небезпечної зони вихрового сліду у прогнозований момент часу та інформації про координати літального апарата та його положення, переважно про кути тангажу, рискання і крену літального апарата, в інерціальній системі координат у даний момент часу. 3. Спосіб за будь-яким з пп.1, 2, який відрізняється тим, що операції способу здійснюють одночасно відносно кожного з генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата. 4. Спосіб за будь-яким з пп.1-3, який відрізняється тим, що здійснюють поточну корекцію часу випередження. 5. Спосіб за будь-яким з пп.1-4, який відрізняється тим, що здійснюють поточну корекцію координат області прогнозованих положень літального апарата. 6. Спосіб за будь-яким з пп.1-5, який відрізняється тим, що здійснюють поточну корекцію координат області підвищеної уваги. 5 7. Спосіб за будь-яким з пп.4-6, який відрізняється тим, що поточну корекцію здійснюють в режимі ручного регулювання. 8. Спосіб за будь-яким з пп.4-6, який відрізняється тим, що поточну корекцію здійснюють у напівавтоматичному або автоматичному режимі. 9. Спосіб за будь-яким з пп.1-8, який відрізняється тим, що надають користувачу інформацію про координати контрольної площини, області підвищеної уваги, області прогнозованих положень літального апарата та небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата. 10. Спосіб за будь-яким з пп.1-9, який відрізняється тим, що візуалізують для користувача інформацію про розташування в контрольній площині області прогнозованих положень літального апарата, області підвищеної уваги та небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів. 11. Спосіб за будь-яким з пп.1-10, який відрізняється тим, що індикацію рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів в контрольній площині та/або аварійну індикацію рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів здійснюють за допомогою індикації, вибраної з групи, що включає візуальну, аудіо- і тактильну індикацію. 12. Спосіб за будь-яким з пп.1-11, який відрізняється тим, що зберігають інформацію про величину вибраного часу випередження, координати контрольної площини, області прогнозованих положень літального апарата і небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів упродовж часу аварійної індикації події рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів. 13. Система попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду генератора вихрів, яка відрізняється тим, що містить - пристрій (1) слідкування за параметрами літального апарата, здатний приймати інформацію про конфігурацію, місцезнаходження та орієнтацію літального апарата відносно інерціальної системи координат у даний момент часу; - пристрій (2) слідкування за генератором вихрів, здатний приймати інформацію про положення, геометричні та масові характеристики генератора вихрів відносно тієї ж системи координат у даний момент часу, і про параметри його руху; - запам'ятовуючий пристрій (3), здатний зберігати інформацію про положення і параметри руху генератора вихрів в інерціальній системі координат; - детектор (4) параметрів середовища, здатний приймати інформацію про параметри оточуючого середовища в області спільного розміщення літального апарата і генератора вихрів у даний момент часу; - пристрій (5) слідкування за вихровим слідом, здатний визначати траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів як сукупності 86382 6 траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат; - запам'ятовуючий пристрій (6), здатний зберігати інформацію про координати точок траєкторії та інтенсивність сліду генератора вихрів як сукупності траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат; - пристрій (7) вибору часу випередження, протягом якого принаймні можливе виконання маневру зміни траєкторії польоту літального апарата, який забезпечує відхилення літального апарата від вихрового сліду генератора вихрів після попередження про можливість потрапляння у нього; - пристрій (8) моделювання контрольної площини, здатний обчислювати випереджальну відстань, що дорівнює відстані, яку долає літальний апарат за час випередження, формувати контрольну площину, розташовану у просторі попереду літального апарата перпендикулярно напрямку його руху на випереджальній відстані від літального апарата, і визначати прогнозований момент часу прольоту літального апарата через контрольну площину в інерціальній системі координат; - пристрій (10) визначення параметрів небезпечної зони, здатний визначати геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих генератором вихрів, у прогнозований момент часу; - пристрій (9) прогнозування, здатний визначати траєкторію вихрового сліду генератора вихрів як сукупність траєкторій центрів областей завихреності, генерованих генератором, та інтенсивність вихрового сліду відносно інерціальної системи координат у прогнозований момент часу; - пристрій (11) обчислення точок перетину, здатний визначати координати точок перетину траєкторії вихрового сліду генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу перетину літальним апаратом зазначеної контрольної площини; - пристрій (12) формування зон і областей, який забезпечує: формування навколо точки перетину траєкторії вихрового сліду з контрольною площиною небезпечної зони вихрового сліду як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих генератором вихрів, при потраплянні в яку у літального апарата параметри руху можуть перевищити допустимі межі; формування в зазначеній контрольній площині області прогнозованих положень літального апарата з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту у прогнозований момент часу перетину літальним апаратом контрольної площини; формування навколо області прогнозованих положень області підвищеної уваги, інформацію про потрапляння в яку небезпечної зони вихрового сліду повинна бути надана користувачу; - блок (13) переходу, здатний обчислювати координати області прогнозованих положень літального апарата, області підвищеної уваги та небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом; 7 - перший блок (14) перевірки умови перетину, здатний визначати відстань від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду та фіксувати момент рівності її нулю; - другий блок (15) перевірки умови перетину, здатний визначати відстань від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду та фіксувати момент рівності її нулю; - пристрій (16) індикації, який забезпечує індикацію події рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів; - пристрій (17) аварійної індикації, який забезпечує індикацію події рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів. 14. Система за п.13, яка відрізняється тим, що: - пристрій (1) слідкування за параметрами літального апарата здатний приймати інформацію принаймні про конфігурацію, координати, швидкість переміщення, кути тангажа, рискання і крену літального апарата; - пристрій (2) слідкування за генератором вихрів здатний приймати інформацію принаймні про тип генератора вихрів, швидкість його переміщення, кутову швидкість та координати точок його траєкторії; - детектор (4) параметрів середовища здатний приймати інформацію принаймні про величину та напрямок локальної швидкості вітру, профіль вітру по висоті, ступінь турбулентності, тип підстеляючої поверхні; - пристрій (5) слідкування за вихровим слідом здатний визначати траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів як сукупності траєкторій центрів областей завихреності на основі збереженої інформації про тип генератора вихрів, координати точок його траєкторії, швидкість переміщення і кутову швидкість; - пристрій (8) моделювання контрольної площини здатний моделювати контрольну площину на основі інформації про місцезнаходження, орієнтацію та швидкість переміщення літального апарата та величини часу випередження; - пристрій (10) визначення параметрів небезпечної зони здатний визначати геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів на основі збереженої інформації про координати точок траєкторії та інтенсивність сліду генератора вихрів, інформації про положення, швидкість переміщення і кутову швидкість літального апарата в інерціальній системі координат; - пристрій (9) прогнозування здатний визначати траєкторію вихрового сліду генератора вихрів та інтенсивність вихрового сліду на основі інформації про траєкторію та інтенсивність вихрового сліду як сукупності траєкторій центрів областей завихреності, генерованих генератором, в інерціальній системі координат; - пристрій (11) обчислення точок перетину здатний визначати координати точок перетину траєкторії вихрового сліду генератора вихрів з контрольною площиною на основі інформації про координати 86382 8 контрольної площини, траєкторію вихрового сліду в інерціальній системі координат у прогнозований момент часу; - пристрій (12) формування зон і областей здатний формувати небезпечну зону вихрового сліду, область прогнозованих положень літального апарата, область підвищеної уваги на основі інформації про координати точок перетину вихрового сліду генератора вихрів у прогнозований момент часу, інформації про геометричні характеристики небезпечної зони як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих генератором вихрів, інформації про положення, орієнтацію, швидкість переміщення та кутову швидкість літального апарата з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту в інерціальній системі координат; - блок (13) переходу здатний обчислювати координати області прогнозованих положень літального апарата, області підвищеної уваги та небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом, на основі інформації про координати області підвищеної уваги, області прогнозованих положень та небезпечної зони вихрового сліду у прогнозований момент часу в інерціальній системі координат та інформації про координати літального апарата та його положення, у кращому варіанті кути тангажа, рискання і крену, в інерціальній системі координат у даний момент часу. 15. Система за пп.13 або 14, яка відрізняється тим, що містить пристрій (2) слідкування за генератором вихрів, запам'ятовуючі пристрої (3, 6), пристрій (5) слідкування за вихровим слідом, пристрій (10) визначення параметрів небезпечної зони, пристрій (9) прогнозування, пристрій (11) обчислення точок перетину, пристрій (12) формування зон і областей, перший і другий блоки (13, 14) перевірки умови перетину, пристрій індикації та пристрій аварійної індикації, здатні одночасно забезпечити виконання своїх функцій відносно кожного з генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата. 16. Система за будь-яким з пп.13-15, яка відрізняється тим, що пристрій (7) вибору часу випередження виконаний з можливістю здійснення поточної корекції часу випередження. 17. Система за будь-яким з пп.13-16, яка відрізняється тим, що пристрій (12) формування зон і областей виконаний з можливістю здійснення поточної корекції координат області прогнозованих положень літального апарата. 18. Система за будь-яким з пп.13-17, яка відрізняється тим, що пристрій (12) формування зон і областей виконаний з можливістю здійснення поточної корекції координат області підвищеної уваги. 19. Система за будь-яким з пп.16-18, яка відрізняється тим, що корекція може бути здійснена в режимі ручного регулювання. 20. Система за будь-яким з пп.16-18, яка відрізняється тим, що корекція може бути здійснена у напівавтоматичному або автоматичному режимі. 21. Система за будь-яким з пп.13-20, яка відрізняється тим, що містить пристрій (18) візуалізації 9 86382 10 для користувача інформації про розташування в контрольній площині області прогнозованих положень літального апарата та небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів. 22. Система за будь-яким з пп.13-21, яка відрізняється тим, що містить пристрій (16) індикації та пристрій (17) аварійної індикації, які вибрані з групи, що включає пристрої візуальної, аудіо- і тактильної індикації. 23. Система за будь-яким з пп.13-22, яка відрізняється тим, що як пристрій (10) визначення параметрів небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів містить пристрій, який включає: - блок (19) схематизації літального апарата, здатний обчислювати сукупність геометричних характеристик літального апарата, необхідних для розрахунку діючих на нього додаткових аеродинамічних сил і моментів, індукованих вихровим слідом генератора вихрів; - блок (20) визначення додаткових діючих на літальний апарат в заданій точці простору аеродинамічних сил і моментів, індукованих вихровим слідом генератора вихрів, здатний обчислювати їх на основі збереженої інформації про координати точок траєкторій центрів областей завихреності та інтенсивність сліду генератора вихрів як сукупності траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат, інформації про положення, швидкість переміщення та кутову швидкість літального апарата в інерціальній системі координат та геометричні характеристики літального апарата; - блок (21) визначення небезпеки аеродинамічних збурень в заданій точці простору, здатний робити оцінку небезпеки збурень за критерієм небезпеки, установленим користувачем; - блок (22) визначення множини точок простору, в яких додаткові сили і моменти, індуковані вихровим слідом генератора вихрів, є небезпечними, здатний визначати координати точок простору, що належать небезпечній зоні, на основі добору їх за критерієм небезпеки, установленим користувачем; - блок (23) визначення геометричних характеристик небезпечної зони вихрового сліду, здатний обчислювати їх на основі інформації про координати точок, що належать небезпечній зоні. 24. Система за будь-яким з пп.13-23, яка відрізняється тим, що як критерій небезпеки вибрана допустима величина кута крену літального апарата. 25. Система за будь-яким з пп.13-23, яка відрізняється тим, що як критерій небезпеки вибрана допустима величина моменту крену, індукованого вихровим слідом. 26. Система за будь-яким з пп.23-25, яка відрізняється тим, що блок (23) визначення геометричних характеристик небезпечної зони вихрового сліду здатний апроксимувати межу небезпечної зони. 27. Система за будь-яким з пп.13-26, яка відрізняється тим, що пристрій (5) слідкування за вихровим слідом і пристрій (9) прогнозування містять програмований компонент, а пристрій (10) визначення параметрів небезпечної зони реалізований у програмному забезпеченні програмованого компонента. 28. Система за будь-яким з пп.13-27, яка відрізняється тим, що пристрій (10) визначення параметрів небезпечної зони містить базу даних характеристик небезпечних зон вихрових слідів різних типів генераторів вихрів. 29. Система за будь-яким з пп.13-28, яка відрізняється тим, що містить пристрій збереження та/або передачі користувачу інформації про величину часу випередження, координати контрольної площини, області прогнозованих положень літального апарата і небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата, принаймні упродовж часу аварійної індикації події рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів. Винахід відноситься до способів і пристроїв забезпечення безпеки експлуатації літальних апаратів, зокрема до способів попередження та/або відвернення нештатних ситуацій, пов'язаних з можливим потраплянням літального апарата у небезпечну зону збуреного повітряного потоку від іншого об'єкта, так званого вихрового сліду, генерованого об'єктом, в тому числі при обтіканні об'єкта повітряним потоком. Проблема забезпечення безпеки польотів літальних апаратів є досить актуальною і включає в себе цілий ряд як науково-технічних, так і організаційно-методичних проблем. Однією з таких проблем є забезпечення безпеки польотів в умовах, коли фактором, що визначає рівень безпеки польотів, є дія на літальний апарат аеродинамічних струменів високого ступеня турбулентності, що утворюються як при русі поблизу літального апарата об'єкта, що генерує струмені, так і при наявності поблизу літального апарата об'єктів, що їх обтікають повітряні потоки з високим ступенем турбулентності та завихреності. Відомо, що при русі літального апарата у повітряному просторі утворюється так званий "вихровий слід", формований повітряним потоком, що його обтікає. Потрапляння літального апарата у вихровий слід іншого об'єкта, наприклад іншого літального апарата, призводить до значної зміни кутів атаки і ковзання. На літальний апарат при цьому діють аеродинамічні сили і моменти, які можуть, наприклад, відкинути його убік від сліду і при малих висотах, наприклад при посадці або зльоті літального апарата, призвести до нештатних ситуацій через неможливість компенсації такої дії органами керування літального апарата. 11 Поява в авіації літальних апаратів, що мають крила малих подовжень з великим питомим навантаженням, призводить до збільшення інтенсивності вихрового сліду, що відповідно збільшує небезпеку потрапляння у нього літального апарата. Численні дослідження переміщення і згасання вихрів показали, що такі атмосферні фактори, як вітер, зсув вітру, стратифікація і турбулентність, відіграють важливу роль у цих процесах. Існує потенційна можливість оптимізації безпечних відстаней між літальними апаратами під час посадки, зльоту та польоту на основі достовірного прогнозування динаміки вихрового сліду з урахуванням поточного та короткотривалого прогнозу відповідних метеорологічних умов, впливу атмосферних умов і близькості землі на динаміку вихрового сліду. Одним з основних напрямків вирішення проблеми забезпечення безпеки польоту літального апарата в умовах, коли визначальним фактором є вихровий аеродинамічний слід, є вибір режимів польоту, які забезпечують заданий рівень безпеки. Сприяти вирішенню цього завдання може створення бортових обчислювальних систем, що працюють у реальному масштабі часу, визначають ступінь небезпеки аеродинамічних збурень, які діють на літальний апарат, дозволяють вибрати спосіб подальшої корекції керування літальним апаратом з метою найбільш ефективної компенсації цих збурень. Іншим завданням, яке можна віднести до інформаційних, є завдання надання пілоту інформації про положення вихрового сліду і положення літального апарата відносно нього у прогнозований момент часу. Відомі спосіб і пристрій створення візуальних відображень вихрових слідів шляхом математичного моделювання їх на основі характеристик літального апарата, генеруючого вихровий слід, з урахуванням впливу атмосферних умов на стан вихрового сліду. При цьому, згідно з технічним рішенням, у пристрої застосовано швидкореагуючий дисплей, на якому здійснюють візуалізацію змодельованих вихрових слідів від кожного літального апарата, що знаходиться поблизу зазначеного літального апарата [US, 5845874, А]. Однак при наявності в оточенні літального апарата великої кількості інших літальних апаратів, наприклад, поблизу аеродрому, дисплей буде показувати велику кількість змодельованих вихрових слідів, що призведе до труднощів визначення, які з вихрових слідів становлять для літального апарата реальну небезпеку і які з них можна ігнорувати. Одним з найбільш перспективних шляхів підвищення безпеки польоту є надання пілоту в реальному масштабі часу інформації про прогнозоване положення вихрових слідів, потрапляння у які може призвести до льотної пригоди. Відома система попередження про турбулентність сліду, призначена для розміщення на борту літальних апаратів, яка передбачає інформування екіпажу літального апарата про потенційне входження у вихровий слід іншого літального апарата тільки тоді, коли система визначить, що входження зазначеного літального апарата у вихровий слід 86382 12 іншого літального апарата відбудеться через певний заданий проміжок часу [US, 6177888, А]. При цьому система передбачає взаємодію цих літальних апаратів між собою, обмін попереджувальними сигналами та інформацією про висоту польоту, дистанцію і пеленг, відслідковування траєкторії польоту об'єму вихрового сліду з урахуванням місцевої швидкості вітру і має можливість визначати відстань або час до входження літального апарата в об'єм вихрового сліду іншого літального апарата. Система забезпечує індикацію про близькість до об'єму вихрового сліду, коли відстань або час до такого входження стає менше заданого порога. При цьому ширину та висоту об'єму вихрового сліду обчислюють в кожній точці з множини точок уздовж траєкторії вихрового сліду у вигляді функції відстані від зазначеної точки до сусіднього літального апарата. Однак така система не вирішує завдання інформування пілота про ступінь небезпеки потрапляння у виявлені вихрові сліди і про раціональний маневр літального апарата для виключення потрапляння у вихровий слід. Крім того, різноманітність умов експлуатації літальних апаратів потребує зменшення дистанцій між літальними апаратами, наприклад, при послідовному зльоті або посадці літальних апаратів на аеродромах, що є важливим для збільшення пропускної здатності аеродромів. Достовірне знання положення та структури вихрового сліду та особливостей його дії на літальний апарат у прогнозований момент часу буде сприяти задовільненню суперечливих вимог підвищення ефективності виконання льотних завдань і підвищення безпеки польотів. Відома система попередження зіткнень з вихровим слідом, установлювана на кожному літальному апараті для попередження пілота літального апарата про прогнозовану небезпеку присутності в оточуючому літальний апарат просторі іншого літального апарата [US, 6211808, В1], що являє собою сферичну антену, виконану з діелектричного матеріалу, яка має вісім секторів з установленими в них приймальними пристроями для отримання мікрохвильових сигналів, відбитих від інших літальних апаратів, що знаходяться поблизу нього. Однак така система є дорогою і не надає пілоту інформації про наявність небезпечних повітряних збурень. Відоме технічне рішення, що стосується схеми та способу попередження перетину шляху літака з вихровим слідом іншого літака [WO 00/71985], що полягає у визначенні положення, конфігурації та виду вихрових збурень, викликаних іншим літаком, присутність якого виявляється за допомогою інформації від бортових систем першого літака, інформації від іншого літака або інформації з аеродрому, визначенні його висоти, передбаченого положення генерованого ним вихрового сліду з урахуванням атмосферних умов, зокрема швидкості та напряму вітру, температури повітря, вивірянні отриманих даних з довідковою таблицею або моделюванні вихрового сліду з візуалізацією положення та його траєкторії відносно першого літака, передбачення точки перетину траєкторії ви 13 хрового сліду та шляху руху першого літака з генеруванням сигналу небезпеки у разі такого перетину. Головним чином, спосіб застосовується для забезпечення руху двох літаків в зоні аеропорту, і реалізація його може призводити до збільшення висоти польоту першого літака над другим літаком. При цьому використовуються системи Traffic Alert та Collision Avoidance. Однак при цьому пілоту першого літака візуалізується інформація про всі області завихреності, передбачувані в районі руху першого літака через присутність другого літака, що не дає пілоту картини справжньої небезпеки цих завихреностей для його польоту. Відомо, що Національна адміністрація з аеронавтики та космонавтики США (NASA) приділяє велику увагу підвищенню ефективності зони аеродрому, зокрема при зльоті та посадці літальних апаратів, і одним з напрямків розробок є роботи по створенню Системи визначення вихрового інтервалу (AVOSS), яка буде об'єднувати виходи різних систем і виробляти залежні від погодних умов динамічні критерії величин інтервалів вихрових слідів (37th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, January 11-14, 1999, Reno, NV, NASA Langly Research Center, Hampton, VA). Ці системи представляють поточні та прогнозовані погодні умови, моделі переміщення вихрового сліду та його згасання в цих погодних умовах від поверхні землі до висоти посадкової або злітної глісади, а також здійснюють зворотний зв'язок поведінки вихрових слідів у реальному часі. Поведінку сліду порівнюють з визначеними заздалегідь розмірами коридору безпеки і визначенням умирання сліду, в результаті чого знаходять шукані інтервали розділення для літаків. Якщо сліди продовжують існувати довше, ніж очікувалось, то зменшення інтервалів між зльотом літаків або їх посадкою забороняють. При цьому поведінку сліду обчислюють на множини "вікон" заходу на посадку від висоти глісади до торця злітно-посадкової смуги. Однак в цій системі є ряд обмежень, таких як відсутність урахування вертикального зсуву вітру, який може перешкоджати опусканню сліду або призвести до його підйому, відсутність урахування конкретного масштабу турбулентності, необхідного для моделювання згасання сліду, та інші, які можуть призвести до нештатної ситуації через невідповідність заздалегідь наданих диспетчеру обчислених параметрів сліду і фактичних параметрів сліду. Крім того, застосування системи AVOSS призведе до збільшення навантаження на диспетчерів польотів, які і в теперішніх умовах зазнають значних емоційностресових навантажень, а також до інтенсифікації їхньої праці, що є небажаним, оскільки збільшує можливість прийняття диспетчерами неадекватних рішень. Слід мати на увазі, що зарубіжні системи безпеки, головним чином, орієнтовані на застосування так званих інструментальних правил польоту, коли керування літальним апаратом здійснюється на основі команд диспетчера польоту, реалізованих у директорному або автоматичному режимі на борту літального апарата. Однак відомо, що в операторській діяльності найбільш складним є прийняття рішення в екстре 86382 14 мальній ситуації. Воно складається з двох етапів: розпізнання ситуації та визначення порядку дій по її ліквідації. Перед виконанням кожної наступної дії оператор повинен передбачати свої подальші кроки. Сприйняття візуальних або речових сигналів у словесній формі із довготривалої пам'яті, із засобів відображення або на слух потребує певного часу в умовах дефіциту часу. Час сприйняття графічних символів є значно меншим, і розпізнання ситуації при індикації виділених зон зображення дозволяє також підвищити адекватність прийняття рішення. Крім того, дія такого фізичного фактора, як прискорення, викликає зниження мозкового кровообігу у пілота, що в умовах нервово-емоційного перенапруження може викликати навіть короткочасне відключення свідомості. Тому надання пілоту або диспетчеру польоту інформації, необхідної для прийняття рішення, до настання моменту прийняття рішення і в графічних символах є переважним. Метою створення даного винаходу є створення системи попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду, генерованого об'єктом, який знаходиться поблизу літального апарата і який називають "генератором вихрів". При цьому як генератори вихрів розглядаються не тільки літальні апарати, але й наземні та надводні об'єкти, вихровий слід яких може бути небезпечним для літального апарата. Сукупність точок простору, при потраплянні в яку сили і моменти, що діють на літальний апарат, можуть призвести до небезпечної ситуації, охарактеризована як "небезпечна зона вихрового сліду". При створенні винаходу було поставлене завдання розробки способу і пристрою попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну, з точки зору конструкції та умов експлуатації літального апарата, зону вихрового сліду, які забезпечили б надання інформації про наявність поблизу літального апарата вихрових слідів, що становлять небезпеку для літального апарата, їх переміщення і можливі напрямки виходу літального апарата із небезпечних зон шляхом визначення прогнозованого положення літального апарата і небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів у певному контрольному перерізі попереду за курсом літального апарата, на відстані, за час долання якої літальний апарат у разі небезпеки може здійснити маневр відхилення від небезпечної зони вихрового сліду. При цьому розташування вихрового сліду у просторі доцільно визначати з урахуванням динаміки зміни параметрів оточуючого середовища, а положення літального апарата у просторі - з урахуванням зміни його конфігурації та установлених нормативів здійснення польоту. Під зміною конфігурації літального апарата розуміють, наприклад, зміну режиму роботи двигунів, в тому числі відмову одного або кількох двигунів, зміну геометрії літального апарата, наприклад стрілоподібність крила, обледеніння поверхні літального апарата та інші зміни, що приводять до зміни режиму обтікання його набігаючим потоком і, 15 отже, до зміни аеродинамічних сил і моментів, обумовлених дією аеродинамічних збурень, в тому числі вихрового сліду, а також до зміни можливостей літального апарата по компенсації таких дій. Було також поставлене завдання створення пристрою для реалізації способу попередження згідно з винаходом. Поставлене завдання було вирішене розробкою способу попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду генератора вихрів, в якому: - отримують інформацію про конфігурацію, місцезнаходження та орієнтацію літального апарата відносно інерціальної системи координат у даний момент часу; - отримують інформацію про положення, геометричні та масові характеристики і параметри руху генератора вихрів відносно інерціальної системи координат у даний момент часу; - зберігають інформацію про положення і параметри руху генератора вихрів в інерціальній системі координат; - отримують інформацію про параметри оточуючого середовища в зоні спільного розміщення літального апарата і генератора вихрів у даний момент часу; - визначають траєкторію вихрового сліду генератора вихрів як сукупність траєкторій центрів областей завихреності, генерованих зазначеним генератором вихрів, та інтенсивність вихрового сліду в інерціальній системі координат у даний момент часу; - зберігають інформацію про координати точок траєкторії та про інтенсивність вихрового сліду як сукупності траєкторій центрів областей завихреності генератора вихрів в інерціальній системі координат; - вибирають час випередження, протягом якого можливо принаймні виконання маневру зміни траєкторії польоту літального апарата, що забезпечує відхилення літального апарата від небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів після попередження про можливість потрапляння в неї; - обчислюють випереджальну відстань, що дорівнює відстані, яку долає літальний апарат за час випередження, моделюють контрольну площину, розташовану у просторі перед літальним апаратом перпендикулярно напряму його руху на випереджальній відстані від літального апарата, і визначають прогнозований момент часу прольоту літального апарата через зазначену контрольну площину в інерціальній системі координат; - визначають геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих зазначеним генератором вихрів, у прогнозований момент часу; - визначають траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів як сукупність траєкторій центрів областей завихреності, генерованих генератором вихрів, відносно інерціальної системи координат у прогнозований момент часу; - визначають координати точок перетину траєкторії вихрового сліду генератора вихрів із зазна 86382 16 ченою контрольною площиною у прогнозований момент прольоту літального апарата через неї; - формують навколо зазначеної точки перетину небезпечну зону вихрового сліду як сукупність небезпечних зон областей завихреності, генерованих зазначеним генератором, при потраплянні в яку у літального апарата параметри руху можуть перевищити допустимі межі; формують в зазначеній контрольній площині область прогнозованих з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту положень літального апарата у прогнозований момент перетину літальним апаратом зазначеної контрольної площини; формують навколо області прогнозованих положень область підвищеної уваги, інформація про потрапляння в яку небезпечної зони вихрового сліду буде надана користувачу; - визначають координати точок області прогнозованих положень літального апарата, точок області підвищеної уваги і точок небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом; - обчислюють відстань від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду; - обчислюють відстань від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду; - здійснюють для користувача індикацію події рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду зазначеного генератора вихрів; - здійснюють для користувача аварійну індикацію події рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду зазначеного генератора вихрів. При цьому в способі згідно з винаходом: - як інформацію про положення, геометричні та масові характеристики та параметри руху генератора вихрів переважно використовують інформацію про тип генератора вихрів, швидкість його переміщення, кутову швидкість та координати точок його траєкторії; - зберігають інформацію про координати точок траєкторії, швидкість переміщення та кутову швидкість генератора вихрів в інерціальній системі координат; - як інформацію про параметри оточуючого середовища переважно використовують інформацію про величину та напрямок локальної швидкості вітру, профіль вітру по висоті, ступінь турбулентності, тип підстеляючої поверхні; - траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів в даний момент часу як сукупність траєкторій центрів областей завихреності, генерованих зазначеним генератором вихрів, визначають шляхом розрахунку на основі збереженої інформації про тип генератора вихрів, координати точок його траєкторії, швидкість переміщення та кутову швидкість або на основі інструментальних вимірювань; - моделювання контрольної площини здійснюють на основі інформації про місцезнаходження, орієнтацію, швидкість переміщення літального апарата та вибрану величину часу випередження 17 в даний момент часу в інерціальній системі координат; - визначення геометричних характеристик небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих зазначеним генератором, здійснюють на основі збереженої інформації про координати точок траєкторії та інтенсивності сліду генератора вихрів, як сукупності траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат, інформації про положення, швидкість переміщення та кутову швидкість літального апарата в інерціальній системі координат; - траєкторію та інтенсивність вихрового сліду зазначеного генератора вихрів у прогнозований момент часу визначають на основі інформації про траєкторію та інтенсивність вихрового сліду зазначеного генератора вихрів як сукупності траєкторій центрів областей завихреності, генерованих зазначеним генератором вихрів, в інерціальній системі координат; - визначення координат точок перетину траєкторії вихрового сліду зазначеного генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу здійснюють на основі інформації про координати контрольної площини в інерціальній системі координат і про траєкторію вихрового сліду зазначеного генератора вихрів в інерціальній системі координат у прогнозований момент часу; - формування в контрольній площині небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів, області прогнозованих положень літального апарата і області підвищеної уваги здійснюють на основі інформації про координати точок перетину вихрового сліду зазначеного генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу, інформації про геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду зазначеного генератора як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих зазначеним генератором, інформації про положення, орієнтацію, швидкість переміщення та кутову швидкість літального апарата з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту; - визначення координат області прогнозованих положень літального апарата, координат області підвищеної уваги та координат небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом, здійснюють на основі інформації про координати області підвищеної уваги, області прогнозованих з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту положень літального апарата та небезпечної зони вихрового сліду у прогнозований момент часу та інформації про координати літального апарата та його положення, краще кутах тангажа, рискання і крену літального апарата, в інерціальній системі координат в даний момент часу. При реалізації способу попередження про можливість потрапляння у небезпечну зону вихрового сліду згідно з винаходом користувачу надається лише необхідна йому інформація про вихрові сліди, достатня для виконання у подальшому ефективного маневру, який запобігає потраплянню літального апарата у вихровий слід. Шляхом 86382 18 попередньої обробки інформації про вихровий слід, реалізованої в даному винаході, вдається скоротити об'єм індукованої інформації, залишаючи лише її корисну частину. В результаті забезпечується адекватне сприйняття користувачем, наприклад пілотом, просторового положення літального апарата відносно вихрового сліду у прогнозований момент часу, що дає можливість своєчасно ужити заходів для запобігання потраплянню літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду. Крім того, перевагою такого способу попередження є можливість урахування змін діючих на літальний апарат аеродинамічних сил і моментів, викликаних зміною його конфігурації, оскільки забезпечується адаптація операцій способу до умов зовнішніх обставин, характеристик польоту, режимів функціонування систем літального апарата. Згідно з винаходом доцільно операції способу попередження здійснювати одночасно відносно кожного з генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата. Крім того, в способі попередження згідно з винаходом доцільно здійснювати поточну корекцію вибраного часу випередження, що дозволяє враховувати специфіку режиму польоту та вирішуваного польотного завдання. Крім того, в способі попередження згідно з винаходом доцільно здійснювати поточну корекцію координат області прогнозованих положень літального апарата, що дозволяє вирішувати ситуації невизначеності інформації, що надходить, шляхом відповідної зміни розмірів області прогнозованих положень літального апарата. Крім того, в способі попередження згідно з винаходом доцільно здійснювати поточну корекцію координат області підвищеної уваги, що дозволяє скоректувати час прийняття рішення про виконання відповідного маневру відхилення від вихрового сліду. При цьому, згідно з винаходом доцільно здійснювати зазначену корекцію в ручному режимі, напівавтоматичному або автоматичному режимі. Крім того, згідно з винаходом доцільно надавати користувачу інформацію про координати контрольної площини, області підвищеної уваги, області прогнозованих положень літального апарата та небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата. При цьому, згідно з винаходом доцільно візуалізувати для користувача інформацію про розташування в контрольній площині області прогнозованих положень літального апарата та інформацію про розташування небезпечних зон вихрового сліду генераторів вихрів. Крім того, згідно з винаходом краще індикацію рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів в контрольній площині та/або аварійну індикацію рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів здійснювати за допомогою індикації, вибраної з 19 групи, що включає візуальну індикацію, аудіоіндикацію і тактильну індикацію. Крім того, згідно з винаходом доцільне збереження інформації про величину вибраного часу випередження, координати контрольної площини, області прогнозованих положень літального апарата і небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів упродовж часу аварійної індикації події рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів. Поставлене завдання було також вирішене створенням системи попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду генератора вихрів, яка включає: - пристрій слідкування за параметрами літального апарата, здатний приймати інформацію про конфігурацію, місцезнаходження та орієнтацію літального апарата відносно інерціальної системи координат у даний момент часу; - пристрій слідкування за генератором вихрів, здатний приймати інформацію про положення, геометричні та масові характеристики та про параметри руху генератора вихрів відносно тієї ж системи координат у даний момент часу; - запам'ятовуючий пристрій, здатний зберігати інформацію про положення та параметри руху генератора вихрів в інерціальній системі координат; - детектор параметрів середовища, здатний приймати інформацію про параметри оточуючого середовища в зоні спільного розміщення літального апарата і генератора вихрів у даний момент часу; - пристрій слідкування за вихровим слідом, здатний визначати траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів як сукупність траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат; - запам'ятовуючий пристрій, здатний зберігати інформацію про координати точок траєкторії та інтенсивність вихрового сліду як сукупності траєкторій центрів областей завихреності в інерціальній системі координат; - пристрій вибору часу випередження, здатний обчислювати час, протягом якого принаймні можливе виконання маневру зміни траєкторії польоту літального апарата, що забезпечує відхилення літального апарата від вихрового сліду генератора вихрів після попередження про можливість потрапляння в нього; - пристрій моделювання контрольної площини, здатний обчислювати випереджальну відстань, яка дорівнює відстані, яку долає літальний апарат за вибраний час випередження, формувати контрольну площину, розташовану у просторі попереду - літального апарата перпендикулярно напряму його руху на випереджальній відстані від літального апарата, та визначати прогнозований момент часу прольоту літального апарата через контрольну площину в інерціальній системі координат; 86382 20 - пристрій визначення параметрів небезпечної зони, здатний визначати геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих генератором вихрів, у прогнозований момент часу; - пристрій прогнозування, здатний визначати траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів як сукупність траєкторій центрів областей завихреності, генерованих генератором вихрів, вихрового сліду відносно інерціальної системи координат у прогнозований момент часу; - пристрій обчислення точок перетину, здатний визначати координати точок перетину траєкторії вихрового сліду генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу перетину літальним апаратом зазначеної контрольної площини; - пристрій формування зон і областей, який забезпечує формування навколо точки перетину траєкторії вихрового сліду з контрольною площиною небезпечної зони вихрового сліду як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих генератором вихрів, при потраплянні в яку у літального апарата параметри руху можуть перевищити допустимі межі, формування в зазначеній контрольній площині області прогнозованих з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту положень літального апарата у прогнозований момент часу перетину літальним апаратом контрольної площини; формування навколо області прогнозованих положень області підвищеної уваги, інформація про потрапляння в яку небезпечної зони вихрового сліду повинна бути надана користувачу; - блок переходу, здатний обчислювати координати області прогнозованих положень літального апарата, області підвищеної уваги і небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом; - перший блок перевірки умови перетину, здатний визначати відстань від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду та фіксувати момент рівності її нулю; - другий блок перевірки умови перетину, здатний визначати відстань від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду та фіксувати момент рівності її нулю; - пристрій індикації, який забезпечує індикацію події рівності нулю відстані від області підвищеної уваги до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів; - пристрій аварійної індикації, який забезпечує індикацію події рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів. При цьому, згідно з винаходом в системі попередження: - пристрій слідкування за параметрами літального апарата здатний приймати інформацію принаймні про конфігурацію, координати, швидкість переміщення, кути тангажа, рискання і крену літального апарата; 21 - пристрій слідкування за генератором вихрів здатний приймати інформацію принаймні про тип генератора вихрів, швидкість його переміщення, кутову швидкість і координати точок його траєкторії; - детектор параметрів середовища здатний приймати інформацію принаймні про величину і напрямок локальної швидкості вітру, профіль вітру по висоті, ступінь турбулентності, тип підстеляючої поверхні; - пристрій слідкування за вихровим слідом здатний визначати траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів як сукупність траєкторій центрів областей завихреності на основі збереженої інформації про тип генератора вихрів, координати точок його траєкторії, швидкість переміщення та кутову швидкість; - пристрій моделювання контрольної площини здатний моделювати контрольну площину на основі інформації про місцезнаходження, орієнтацію, швидкість переміщення літального апарата та величини часу випередження; - пристрій визначення параметрів небезпечної зони здатний визначати геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів на основі збереженої інформації про координати точок траєкторії та інтенсивність сліду генератора вихрів, інформації про конфігурацію, положення, швидкість переміщення та кутову швидкість літального апарата в інерціальній системі координат; - пристрій прогнозування здатний визначати траєкторію та інтенсивність вихрового сліду генератора вихрів на основі інформації про траєкторію та інтенсивність вихрового сліду як сукупності траєкторій центрів областей завихреності, генерованих генератором вихрів, в інерціальній системі координат; - пристрій обчислення точок перетину здатний визначати координати точок перетину траєкторії вихрового сліду генератора вихрів з контрольною площиною на основі інформації про координати контрольної площини і траєкторію вихрового сліду в інерціальній системі координат у прогнозований момент часу; - пристрій формування зон і областей здатний формувати небезпечну зону вихрового сліду, область прогнозованих положень літального апарата і область підвищеної уваги на основі інформації про координати точок перетину вихрового сліду генератора вихрів з контрольною площиною у прогнозований момент часу, інформації про геометричні характеристики небезпечної зони як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих генератором вихрів, інформації про положення, орієнтацію, швидкість переміщення і кутову швидкість літального апарата з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту в інерціальній системі координат; - блок переходу здатний обчислювати координати області прогнозованих положень літального апарата, області підвищеної уваги і небезпечної зони вихрового сліду в системі координат, пов'язаній з літальним апаратом, на основі інформації про 86382 22 координати області підвищеної уваги, області прогнозованих положень і небезпечної зони вихрового сліду у прогнозований момент часу в інерціальній системі координат та інформації про координати літального апарата та його положення, краще кути тангажа, рискання і крену, в інерціальній системі координат у даний момент часу. При цьому, згідно з винаходом доцільно, щоб система попередження містила пристрій слідкування за генератором вихрів, запам'ятовуючий пристрій, пристрій слідкування за вихровим слідом, пристрій визначення параметрів небезпечної зони, пристрій прогнозування, пристрій обчислення точок перетину, пристрій формування зон і областей, перший і другий блоки перевірки умови перетину, пристрій індикації та пристрій аварійної індикації, здатні одночасно забезпечити виконання своїх функцій відносно кожного з генераторів вихрів, що знаходяться поблизу літального апарата. Крім того, згідно з винаходом краще, щоб пристрій вибору часу випередження був виконаний з можливістю здійснення поточної корекції часу випередження. Крім того, згідно з винаходом краще, щоб пристрій формування зон і областей був виконаний з можливістю здійснення поточної корекції координат області прогнозованих положень літального апарата. Крім того, згідно з винаходом краще, щоб пристрій формування зон і областей був виконаний з можливістю здійснення поточної корекції координат області підвищеної уваги. При цьому, згідно з винаходом доцільно корекцію часу випередження, координат області прогнозованих положень літального апарата і координат області підвищеної уваги здійснювати в режимі ручного або напівавтоматичного регулювання. Крім того, згідно з винаходом можливо зазначену корекцію здійснювати в автоматичному режимі. Таке виконання пристроїв системи попередження забезпечує гнучкість їх застосування як в умовах ручного керування літальним апаратом, так і при використанні системи автоматичного керування (далі - САК) літальним апаратом. Крім того, згідно з винаходом доцільно, щоб система попередження містила пристрій візуалізації для користувача інформації про розташування в контрольній площині області прогнозованих положень літального апарата і небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів. При цьому, згідно з винаходом пристрій індикації та пристрій аварійної індикації можуть бути вибрані з групи, що включає пристрої візуальної, аудіо- і тактильної індикації. Крім того, згідно з винаходом система попередження як пристрій визначення параметрів небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів може містити пристрій, що включає: - блок схематизації літального апарата, здатний на основі інформації про конфігурацію, координати, швидкість переміщення, кути тангажа, рискання і крену літального апарата обчислювати сукупність геометричних характеристик літального апарата, необхідних для розрахунку діючих на 23 нього додаткових аеродинамічних сил і моментів, індукованих вихровим слідом генератора вихрів; - блок визначення діючих на літальний апарат в заданій точці простору аеродинамічних сил і моментів, індукованих вихровим слідом генератора вихрів, здатний обчислювати їх на основі збереженої інформації про координати точок траєкторії вихрового сліду як сукупності траєкторій центрів областей завихреності та інтенсивності сліду генератора вихрів в інерціальній системі координат, інформації про конфігурацію, положення, швидкість переміщення та кутову швидкість літального апарата в інерціальній системі координат і про геометричні характеристики літального апарата; - блок визначення небезпеки аеродинамічних збурень в заданій точці простору, здатний робити оцінку небезпеки збурень за критерієм небезпеки, установленим користувачем; - блок визначення множини точок простору, в яких аеродинамічні сили і моменти, індуковані вихровим слідом генератора вихрів, є небезпечними, здатний визначати координати точок простору, що належать небезпечній зоні, на основі добору їх за критерієм небезпеки, установленим користувачем; - блок визначення геометричних характеристик небезпечної зони вихрового сліду, здатний обчислювати їх на основі інформації про координати точок, що належать небезпечній зоні. Таке виконання системи попередження із застосуванням пристрою визначення параметрів небезпечної зони вихрового сліду згідно з винаходом дозволяє при виборі критерію небезпеки враховувати особливості конфігурації та режиму польоту літального апарата та кваліфікацію пілота. При цьому, згідно з винаходом як критерій небезпеки може бути вибрана допустима величина кута крену літального апарата. Крім того, згідно з винаходом як критерій небезпеки може бути вибрана допустима величина моменту крену, індукованого вихровим слідом. При цьому, згідно з винаходом доцільно, щоб блок визначення геометричних характеристик небезпечної зони вихрового сліду був здатний апроксимувати межу небезпечної зони, що дозволяє спростити візуалізацію небезпечної зони вихрового сліду в пристрої візуалізації. При цьому, згідно з винаходом пристрій слідкування за вихровим слідом і пристрій прогнозування містять програмований компонент, а пристрій визначення параметрів небезпечної зони реалізований у програмному забезпеченні програмованого компонента. Крім того, згідно з винаходом пристрій визначення параметрів небезпечної зони може містити базу даних, яка включає характеристики небезпечних зон вихрових слідів різних типів генераторів у різних умовах польоту. Крім того, згідно з винаходом система попередження може містити пристрій збереження інформації про величину часу випередження, координати контрольної площини, області прогнозованих положень літального апарата і небезпечних зон вихрових слідів генераторів вихрів упродовж часу аварійної індикації події рівності нулю відстані від 86382 24 області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів. Далі винахід пояснюється описом прикладу здійснення способу попередження згідно з винаходом за допомогою системи попередження згідно з винаходом, який не обмежує застосування винаходу і не виходить за межі об'єму винаходу, та кресленнями, що додаються, на яких: Фіг.1 - схематичне зображення у просторі літального апарата, генератора вихрів, генерованого ним вихрового сліду та відображуваної в контрольній площині інформації згідно зі способом попередження у відповідності з описаним прикладом реалізації винаходу. Фіг.2 - схема здійснення способу попередження про можливість потрапляння літального апарата у небезпечну зону вихрового сліду генератора вихрів згідно з винаходом за допомогою системи попередження згідно з винаходом. Фіг.3 - схема виконання пристрою визначення параметрів небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів згідно з винаходом. Фіг.4 - схема зображення інформації на дисплеї навігаційної карти, яку надає система попередження згідно з винаходом. Кращий варіант здійснення винаходу Як приклад описано варіант здійснення винаходу, зображений на схемі Фіг.1, коли система попередження реалізована у складі штатного обладнання на борту одного літального апарата (далі - ЛА), генератором вихрів є інший літальний апарат (далі - ГВ) і користувачем інформації є екіпаж ЛА. В описі використовується конкретна термінологія, однак необхідно мати на увазі, що кожний термін охоплює всі еквівалентні терміни, застосовувані при вирішенні аналогічних завдань. При здійсненні способу попередження про можливість потрапляння ЛА у небезпечну зону вихрового сліду ГВ згідно з винаходом формують в деякій контрольній площині об'єм інформації про розташування ЛА у просторі у прогнозований момент часу на розрахованій випереджальній відстані попереду ЛА і можливе розташування навколо нього вихрових слідів ГВ, які будуть для ЛА небезпечними. При цьому, згідно з винаходом інформація скоректована з урахуванням умов оточуючого середовища в місці розташування контрольної площини. Відповідно до схеми Фіг.2 в описуваній системі попередження про можливість потрапляння ЛА у небезпечну зону вихрового сліду ГВ згідно з винаходом пристрій 1 слідкування за параметрами ЛА, реалізований, наприклад, в комп'ютері системи автоматичного керування польотом ЛА (далі - САК ЛА), приймає, наприклад від пілотажнонавігаційної системи ЛА, інформацію про конфігурацію, координати, швидкість переміщення, кутову швидкість ЛА, кути тангажа, рискання і крену в даний момент часу t в інерціальній системі координат (далі - ІСК). Пристрій 2 слідкування за ГВ, реалізований, наприклад, в комп'ютері САК ЛА, приймає, наприклад від бортової радіолокаційної станції ЛА, від 25 радіолокатора переднього огляду або від наземного диспетчера, або по мультиплексному каналу інформаційного обміну, а запам'ятовуючий пристрій 3 зберігає інформацію про тип ГВ, швидкість його переміщення, кутову швидкість та координати точок його траєкторії в ІСК. Детектор 4 параметрів середовища, реалізований, наприклад, в комп'ютері пілотажнонавігаційної системи, приймає, наприклад від системи повітряних сигналів (СПС) або від диспетчера польоту, інформацію про величину та напрямок локальної швидкості вітру, профіль вітру по висоті, ступінь турбулентності, тип підстеляючої поверхні в області спільного розміщення ЛА і ГВ відносно ІСК в даний момент часу /. Пристрій 5 слідкування за вихровим слідом, реалізований, наприклад, в комп'ютері САК ЛА, на основі інформації від запам'ятовуючого пристрою 3 обчислює траєкторію та інтенсивність вихрового сліду ГВ як сукупність траєкторій центрів областей завихреності в ІСК, наприклад за допомогою алгоритмів, таких як відомий алгоритм обчислення траєкторії та інтенсивності вихрового сліду Northwest Research Associates, Inc., Aircraft Vortex Spacing System (AVOSS), Algorithm Version 3.1.1), який забезпечує обчислення координат центрів областей завихреності на основі інтегрування диференціального рівняння, що описує еволюцію областей завихреності у просторі і часі. Запам'ятовуючий пристрій 6 зберігає ці дані. Параметри координат областей завихреності також можуть бути визначені за допомогою інструментальних вимірювань, наприклад за допомогою лазерних радіолокаційних пристроїв типу лідар, вимірювань та оцінки величини тангенціальних швидкостей повітряного потоку з наступним обчисленням траєкторії та інтенсивності вихрового сліду. Пристрій 7 вибору часу випередження, реалізований, наприклад, в комп'ютері САК ЛА, обчислює час випередження, необхідний для виконання маневру по зміні траєкторії ЛА. Цей вибраний час випередження згідно з винаходом може бути відкоректований у поточному режимі за допомогою ручного регулювання, напівавтоматичного або автоматичного регулювання з урахуванням, наприклад, кваліфікації пілота або особливостей поставленого польотного завдання. Пристрій 8 моделювання контрольної площини (далі - КП) на основі інформації від пристрою 1 про координати, швидкість переміщення, кути тангажа, рискання і крен ЛА та інформації від пристрою 7 про вибрану величину часу випередження обчислює випереджальну відстань, що дорівнює відстані, яку долає літальний апарата за вибраний час випередження, моделює КП, розташовану у просторі попереду ЛА перпендикулярно напрямку його руху на випереджальній відстані від ЛА, наприклад у вигляді коефіцієнтів рівняння площини КП в ІСК, і визначає прогнозований момент часу t+At прольоту ЛА через КП в ІСК. Як пристрій 8 може бути використаний будь-який обчислювальний пристрій, який дозволяє здійснювати такі обчислення, наприклад комп'ютер на борту ЛА. 86382 26 Пристрій 9 прогнозування на основі інформації про траєкторію та інтенсивність вихрового сліду ГВ, збереженої у пристрої 6, та прогнозованого моменту часу від пристрою 7 обчислює координати траєкторії та інтенсивність вихрового сліду ГВ як сукупності траєкторій центрів областей завихреності у прогнозований момент часу t+At в ІСК. Пристрій 10 визначення параметрів небезпечної зони на основі інформації від пристрою 1 про координати, швидкість переміщення та кутову швидкість ЛА та від запам'ятовуючого пристрою 6 про координати точок траєкторії та інтенсивність вихрового сліду як сукупності траєкторій центрів областей завихреності, генерованих ГВ, визначає відповідно до вибраного критерію небезпеки геометричні характеристики небезпечної зони вихрового сліду ГВ як сукупності небезпечних зон областей завихреності, генерованих ГВ, у прогнозований момент часу t+At. При цьому як критерій небезпеки згідно з винаходом може бути вибрана допустима величина кута крену ЛА або, наприклад, допустима величина моменту крену, індукованого вихровим слідом ГВ. При цьому, згідно з винаходом пристрій 5 слідкування за вихровим слідом і пристрій 9 прогнозування можуть містити програмований компонент, у даному випадку - траєкторію та інтенсивність вихрового сліду ГВ, а пристрій 10 реалізовано у програмному забезпеченні цього компонента - базі даних про розраховані геометричні характеристики небезпечних зон вихрових слідів різних типів ГВ в залежності від різних умов оточуючого середовища та параметрів руху ГВ, аеродинамічних сил і моментів, індукованих на ЛА вихровими слідами різної інтенсивності, наприклад моментів крену. Пристрій 11 (Фіг.2), реалізований, наприклад, в комп'ютері бортової пілотажно-навігаційної системи, на основі інформації про координати КП обчислює координати точок перетину траєкторії вихрового сліду ГВ з КП у прогнозований момент часу t+At на основі інформації про координати КП від пристрою 8 та інформації від пристрою 9 про траєкторію вихрового сліду, наприклад шляхом вибору точок траєкторії вихрового сліду, розташованих по різні боки КП, з інтерполяцією відстані між ними. Пристрій 12 формування зон і областей, розміщений, наприклад, у складі комп'ютера бортової інерціальної навігаційної системи ЛА, формує навколо точки перетину траєкторії вихрового сліду ГВ з КП небезпечну зону вихрового сліду, область прогнозованих з урахуванням установлених нормативів здійснення польоту положень літального апарата (далі - ОПП ЛА) у прогнозований момент часу t+At і область підвищеної уваги (далі - ОПУ) як сукупність множини точок на контрольній площині. Згідно з винаходом пристрій 12 дозволяє здійснювати поточну корекцію координат ОПП ЛА та ОПУ, що є важливим для пілота при координуванні маневру відхилення з ситуацією виконання польотного завдання. Блок переходу 13 обчислює координати ОПП ЛА, небезпечної зони вихрового сліду ГВ і ОПУ у пов'язаній з ЛА системі координат. Потім перший блок 14 перевірки умови перетину обчислює відстань від ОПУ до небезпечної 27 зони вихрового сліду, відслідковуючи подію рівності її нулю, а другий блок 15 перевірки умови перетину обчислює відстань від ОПУ до небезпечної зони вихрового сліду ГВ, відслідковуючи подію рівності її нулю. Інформація про рівність нулю у прогнозований момент часу зазначених відстаней надходить в установлені у користувача, наприклад в кабіні ЛА для пілота, пристрої індикації 16 і 17, наприклад у пристрій 16 аудіо-індикації у випадку рівності нулю відстані між областю ОПУ і небезпечною зоною вихрового сліду, а потім - наприклад, у пристрій 17 аварійної тактильної індикації у випадку рівності нулю відстані між ОПП ЛА і небезпечною зоною вихрового сліду. Тактильна індикація призначена спонукати пілота до уживання швидких заходів для виконання маневру відхилення ЛА від небезпечної зони. При цьому у розпорядженні пілота є час для маневру, заданий користувачем з урахуванням швидкості переміщення ЛА. В залежності від ситуації, що складається, після отримання першої індикації час випередження може бути пілотом скоректований, наприклад за допомогою ручного регулювання, встановленням цифрового параметра величини часу випередження, або автоматичного регулювання з установленням умови збільшення чи зменшення цього часу. Із збільшенням зазначених відстаней індикація припиняється, що свідчить про вихід ЛА із небезпечної для ЛА ситуації і сприяє зняттю напруження у користувача. Доцільно, згідно з винаходом, візуалізувати для користувача інформацію про взаємне розташування ОПП ЛА та небезпечної зони в КП у прогнозований момент часу у пристрої 18 візуалізації, наприклад на дисплеї або навігаційній карті ЛА, а також для обмеження об'єму інформації, яка не є актуальною для пілота, візуалізувати положення небезпечних зон тільки після перетину їх з ОПУ. Згідно з винаходом пристрій 10 визначення параметрів небезпечної зони може бути виконаний відповідно до винаходу і містити, як показано на схемі Фіг.3, блок 19 схематизації ЛА, який приймає інформацію від пристрою 1 системи попередження (Фіг.2), виконаний будь-яким відомим чином і який обчислює сукупність геометричних характеристик ЛА з урахуванням його конфігурації, блок 20, що приймає інформацію від блока 19 та інформацію від пристрою 6 системи попередження (Фіг.2) і визначає додаткові аеродинамічні сили і моменти, індуковані вихровим слідом ГВ у точці простору. Потім блок 21 визначає на основі заданого критерію небезпеки ступінь небезпеки аеродинамічних збурень в заданій точці простору, блок 22 визначає точки простору, які належать небезпечній зоні вихрового сліду, а блок 23 визначає геометричні характеристики небезпечної зони як сукупності точок і здійснює апроксимацію меж небезпечної зони для спрощення візуалізації небезпечної зони на дисплеї. Інформація про параметри небезпечної зони вихрового сліду ГВ потім надходить у пристрій 8 системи попередження і візуалізується у разі небезпеки потрапляння в неї ЛА. На Фіг.4 показаний дисплей 24 навігаційної карти, який зазвичай застосовується в ЛА для інди 86382 28 кації курсу ЛА і для зображення символів, що їх генерує бортова інерціальна навігаційна система, наприклад система Airborne Inertial Navigation System (AINS), із зображенням області 25 прогнозованих положень ЛА і небезпечних зон 26, 27 вихрових слідів ГВ у просторі у прогнозований момент часу. Область 25 ОПП ЛА може мати вигляд, наприклад, прямокутника, розміри якого пропорційні габаритам області можливого положення корпусу ЛА у просторі. Межі області підвищеної уваги на дисплеї не показані, оскільки, згідно з винаходом, доцільно, щоб зображення небезпечних зон вихрових слідів проеціювалося на дисплеї лише в тому випадку, якщо небезпечні зони перетинаються з областю підвищеної уваги, одночасно з індикацією, наприклад звуковою, цієї події. Тому можна вважати, що на дисплеї зображена область 28 підвищеної уваги. Небезпечна зона 26, 27 вихрових слідів може мати вигляд, наприклад, кола або іншої зручної для зорового сприйняття геометричної фігури. При цьому зображення може супроводжуватися візуальної індикацією, наприклад світловою або кольоровою, областей 25, 26, 27 або їхніх меж 29, 30, 31, а у випадку настання події перетину мажу 29 області 25 ОПП ЛА з межею області, наприклад, небезпечної зони 26, - супроводжуватись аварійною аудіо-індикацією або тактильною індикацією. Зрозуміло, що хоча в описаному прикладі представлений лише один з генераторів вихрів і візуалізується та індукується поведінка лише однієї небезпечної зони вихрового сліду одного ГВ, обчислення по слідкуванню за вихровим слідом ГВ здійснюються відносно всіх ГВ, що знаходяться поблизу ЛА, а відображуються на дисплеї тільки зони вихрових слідів ГВ, потрапляння в які слід уникнути з причини їхньої небезпеки для ЛА. При цьому на основі оцінки пілотом схеми розташування потенційно небезпечних зон на дисплеї може бути прийняте адекватне рішення щодо характеру маневру ЛА, який приведе до виходу Л А з області небезпечних вихрових слідів. Згідно з винаходом доцільно зберігати, наприклад в системі запису інформації так званої "чорної скриньки", поточну інформацію про величину вибраного часу випередження, координати контрольної площини, область прогнозованих положень літального апарата та небезпечні зони вихрових слідів генераторів вихрів протягом часу аварійної індикації події рівності нулю відстані від області прогнозованих положень літального апарата до небезпечної зони вихрового сліду генератора вихрів, що дозволить здійснювати заходи з установлення причин авіакатастроф, для цілей оцінки дій пілота ЛА в ситуації наявності в оточуючому його просторі вихрових слідів, потрапляння у небезпечні зони яких могло призвести, наприклад, до зміни конфігурації ЛА або зміни його траєкторії. Спосіб і система попередження про можливість потрапляння ЛА у небезпечну зону вихрового сліду ГВ згідно з винаходом можуть бути реалізовані з використанням штатного бортового та наземного обладнання, наприклад бортової інерціальної навігаційної системи ЛА Airborne Inertial Navigation System (AINS), системи повітряних сиг 29 налів Air Data Computer System (ADC), допплерівського вимірювача знесення ЛА Doppler System (DS), радіолокатора переднього огляду ЛА Forward View Radar (FVR) та використанням інформації, що надходить від керування повітряним рухом Air Traffic Control (АТС), системи єдиної індикації United Indication System (UIS), мультиплексного каналу інформаційного обміну Information Exchange Multiplex Channel (IEMC), а також від сумісних із зазначеними системами інформаційних систем, застосовуваних на ЛА інших країн, наприклад системи запобігання зіткненням Collision Avoidance System (TCAS), системи попередження про небезпеку руху Traffic Alert, США. Крім того, пристрої системи попередження згідно з винаходом можуть бути локалізовані окремо на різних об'єктах системи керування рухом або різних Л А і ГВ із забезпеченням інформування користувача про результати здійснення операційних обчислень за допомогою індикації та візуалізації їх у місці розміщення користувача. При цьому користувачами такої інформації можуть бути як екіпажі ЛА, так і диспетчерські служби аеродромів, кораблів, що консультують екіпажі ЛА при здійсненні польотів щодо рекомендованої траєкторії польоту або щодо необхідності маневру ЛА для виключення небезпечної польотної ситуації. Для фахівців з керування повітряним рухом зрозуміло, що систему попередження згідно з винаходом можна реалізувати і для виконання функцій керування польотами, оскільки відслідковування вихрових умов поблизу наземних ГВ та ГВ, що летять, можна здійснювати з використанням систем попередження, розміщених автономно на ЛА, на кораблях, на аеродромах, об'єднаних в єдину інформаційну систему, яка дозволяє запобігати створенню нештатних ситуацій, пов'язаних з по 86382 30 траплянням ЛА у небезпечні зони вихрових слідів різних ГВ. При цьому як ГВ можуть служити ЛА різних типів, наприклад літаки, гелікоптери, безпілотні засоби, морські судна, в тому числі авіаносці, наземні споруди та інші об'єкти. Фахівцям в галузі авіації та авіоніки має бути зрозуміло, що в спосіб і систему попередження про можливість потрапляння ЛА у небезпечну зону вихрового сліду ГВ згідно з даним винаходом можуть бути внесені поліпшення та удосконалення, що не виходять за межі формули даного винаходу, наприклад пов'язані з відмінністю умов застосування системи, а також з удосконаленням навігаційних та інформаційних систем. Наприклад, можуть бути застосовані різні обчислювальні алгоритми, що найбільш точно реалізують операції способу попередження згідно з винаходом, застосовані різні способи індикації і візуалізації інформації, яка надається користувачу, що поліпшують адекватність сприйняття отриманої користувачем інформації, передбачено використання в операціях способу різних інформаційних потоків. Промислова придатність Систему попередження про можливість потрапляння ЛА у небезпечну зону вихрового сліду ГВ доцільно реалізовувати у вигляді програм, адаптованих до типу ЛА, умов експлуатації ЛА, типу використовуваного на ньому обладнання і сумісного з інформаційними системами керування повітряним рухом. Система попередження згідно з винаходом може бути легко реалізована за допомогою відомих обчислювальних пристроїв, може бути використана для установки на різних літальних апаратах, а також в різних тренажерах для навчання пілотів і диспетчерів діям в умовах вихрової небезпеки. 31 86382 32 33 86382 34 35 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 86382 Підписне 36 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601