Михаил Анатольевич Киселев, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
кафедра аэродинамики конструкции и прочности летательных аппаратов
Москва
Mikhail A. Kiselev, Doctor of Technical Sciences, Professor, the Head of the Chair
Aerodynamics, Design and Strength of Aircraft Chair
Moscow
Юрий Сергеевич Калюжный, ведущий инженер
Москва
Yury S. Kalyuzhny, Lead Engineer
Moscow
Андрей Викторович Карпов, ведущий инженер
Москва
Andrey V. Karpov, Lead Enginee
Moscow
Сергей Филиппович Бородкин, кандидат технических наук, доцент
кафедра аэродинамики конструкции и прочности летательных аппаратов
Москва
Sergey F. Borodkin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair
Moscow
Большое количество авиационных происшествий связано с потерей управления в полете, а также со столкновением с землей в управляемом полете (категории LOC-I, CFIT, LALT). В результате расследования данных авиационных происшествий выявлено, что часто указанные авиационные происшествия обусловлены необходимостью быстрого изменения маршрута полета вследствие выявления на пути следования воздушного судна препятствий, например, грозового фронта. При определении альтернативных маршрутов облета возникшего препятствия, а также впроцессе реализации выбранного маршрута облета экипаж совершает ошибки ввиду повышенной психофизиологической нагрузки и дефицита времени. В данной статье представлен подход к автоматическому перестроению маршрута полета воздушного судна для облета обнаруженных в процессе полета препятствий. Предлагаемый авторами алгоритм позволяет оценить безопасность исходного маршрута, рассчитать варианты альтернативных маршрутов облета обнаруженных впроцессе полета препятствий, проверить их на реализуемость с учетом летно-технических характеристик воздушного судна, ограничений на управляющие параметры, а также выбрать среди найденных маршрутов облета оптимальный с точки зрения какого-либо критерия, например, исходя из минимизации увеличения протяженности маршрута полета, сокращения дополнительных затрат топлива, времени, необходимого на реализацию нового маршрута полета, и т. д. Для демонстрации работоспособности алгоритма в статье представлены примеры перестроения маршрута полета гипотетического воздушного судна с выявленными на пути следования препятствиями. Показано, в частности, что в рассмотренном примере самый короткий маршрут облета препятствий не является оптимальным с точки зрения временных затрат. Также демонстрируется, что безопасность пролета по найденным альтернативным маршрутам облета препятствий зависит в том числе от выбранной скорости полета. Поэтому для каждого рассчитанного маршрута облета препятствий алгоритм определяет диапазон скоростей, в котором возможна реализация полученного маршрута облетапрепятствий. Последнее указывает на сложность и нетривиальность самостоятельного решения задачи поиска безопасного маршрута облета препятствий пилотом на борту воздушного судна.
A significant number of aviation incidents is related to loss of control in flight and controlled flight into terrain (LOC-I, CFIT, LALT categories). Investigation of these aviation incidents has revealed that these incidents often occur due to the need for rapid changes in flight routes as a result of detecting obstacles, such as thunderstorms, along the aircraft's path. During the determination of alternative routes to circumvent the encountered obstacle, as well as during the implementation process of the chosen rerouted route, the flight crew makes errors due to increased psycho-physiological workload and time constraints. This article presents an approach to the automatic rerouting of the aircraft's flight route to avoid obstacles detected during flight. The algorithm proposed by the authors allows for evaluating the safety of the original route, calculating alternative route options to bypass the obstacles encountered during flight, verifying their feasibility considering the aircraft's flight technical characteristics and control parameter limitations, and selecting the optimal rerouted route based on specific criteria, such as minimizing the increase in the flight route length, reducing additional fuel consumption, time required for implementing the new flight route, etc. Examples of rerouting the flight route of a hypothetical aircraft with detected obstacles along the flight path are provided in the article to demonstrate the algorithm's functionality. It is shown, in particular, that in the considered example, the shortest route for obstacle avoidance is not optimal in terms of time. It is also demonstrated that the safety of flying along the identified alternative rerouted routes depends, among other factors, on the selected flight speed. Therefore, for each calculated rerouted route, the algorithm determines a range of speeds within which the implementation of the obtained rerouted route is possible. This highlights the complexity and non-triviality of the pilot's task of autonomously finding a safe obstacle avoidance route on board the aircraft.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.