Введение к работе
Актуальность проблемы. Предметом исследования в настоящей работе является процесс применения по назначении бортовых метеонавигационных радиолокаторов, которые в дальнейшем именуются сокращенно БРЛС - бортовыми радиолокационными станциями.
БРЛС представляют собой автономные многофункциональные и в известном смысле уникальные бортовые средства решения ряда задач воздушной навигации и обеспечения безопасности полетов (ЕЛ). Но несмотря на важность решаемых с их помощью задач, остается неразрешенным ряд вопросов использования БРЛС по назначению, что снижает эффективность их применения. Основными такими вопросами являются следующие.
Решение задач навигации с помошью любого средства имеет своей целью обеспечение как ГЛ, так и высокой экономической эффективности полетов. Однако до настоящего времени не разработаны показатели, которые обеспечили бы возможность оценки экономической эффективности применения средств коррекции счисленных координат -самолета, в том числе применения для этой цели БРЛС. Вместе с тем актуальность разработки такого показателя очевидна, так как задачу повышения эффективности применения любого технического средства можно решить только на основе использования такого показателя путем сравнения результатов применения одного и того же средства различными способами или результатов решения одной и той же задачи с помощью различных средств, но одним и тем же способом.
Как показал прэдгзрительный анализ, возможно повышение точности определения ИС с помощью БРЛС. В частности, практика применения локаторов для этой цели показывает, что за счет конечной ширины диаграммы направленности антенны (ДНА) курсовые углы ориентиров (КУО), представляющих собой поверхностно-распределенные объекты, измеряются с погрешностями, возможные значения которых не известны. Поэтому исследование закономерностей, обуславливающих наличие указанных погрешностей, может обеспечить как оценку возможных пна-чений г следних, так и .разработку практических рекомендаций, направленных на повышение эффективности применения БРЛС для решения задач навигации.
В специальной литературе, в том числе в официальных иэданият, приводятся рекомендации о применении бортовых лохаторор для изме рения высоты верхней границы облачности (ВЯГО). Но пря этом либо совсем не затрагивается задача оценки точности такого измерения.
либо эта задача рассматривается с учетом только отдельных факторов, определяющих указанную точность. Между тем результатом решения этой задачи определяется не только эффективность, но и целесообразность использования БРЛС для измерения ВВГО. А оценку упо- . ыянутой точности можно получить только как результат системного анализа всех факторов, влияющих на точность измерения ВВГО радиолокационными методами.
В специальной литературе приводятся также рекомендации об использовании БРЛС для предотвращения опасных сближений самолетов в воздухе. Но эти рекомендации не сопровождаются необходимым анализом с целью оценки вероятностей возникновения ошибок первого и второго рода, т.е. вероятностей пропуска потенциально опасного самолета и возникновения ложной тревоги соответственно.
Таким образом, актуальность исследования с целью повышения эффективности применения БРЛС обусловлена, с одной стороны,'широким использованием бортовых локаторов для решения ряда задач воздушной навигации и обеспечения ЕП, а с другой стороны - недостаточным научным обоснованием методов решения этих задач с их помощью.
Целью работы является повышение безопасности и экономичности полетов путем разработки и обоснования рекомендаций, выполнение которых обеспечит более эффективное целевое применение БРЛС. Для достижения этой цели в работе впервые решены следующие задачи:
разработан показатель экономической эффективности применения средств коррекции МО, к которым относятся БРЛС;
определены возможные значения погрешностей измерения курсовых углов границ поверхностно-распределенньк ориентиров с помощью БРЛС и разработаны рекомендации, выполнение которых обеспечивает уменьшение составляющей этих погрешностей, обусловленной конечной шириной ДНА;
с учетом основных системообразующих факторов исследован процесс измерения ВВГО с помощью БРЛС, в результате чего показано, что бортовые локаторы не обеспечивают решение-задачи обхода облачности по высоте;
исследован процесс применения БРЛС для локации самолетов и на этой основе оценена вероятность возникновения ложных тревог при использовании локатора для решения задачи предотвращения опасных сближений самолетов в воздухе.
Методологической основой работы является системный подход к исследованию процесса функционирования системы БРЛС - оператор -
}
радиолокационные цели и комплексная оценка эффективности этого процесса по критериям безопасности и экономичности полетов самолетов гражданской авиации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен новый подход к оценке эффективности решения задач навигации, на основе которого разработана модель процесса навигации, обеспечивающая возможность его исследования с целью определения управляющих воздействий, направленных на получение максимальных экономических результатов с одновременным удовлетворением требованиям обеспечения безопасности полетов;
обоснована целесообразность использования математического ожидания случайной составляющей пути самолета, наличие которой вызвано погрешностями навигационных измерений, в качестве оценки экономической эффективности навигации самолета в плоскости азимутов;
разработана математическая модель процесса коррекции МС в' боковом направлении при муршрутном способе навигации и детерминированных, определяемых через точностные характеристики используемого НК интервалах коррекции;
сформулирована задача навигации самолета в плоскости азимутов как задача математического программирования, в которой минимизі-ции подлежит целевая функция, выражающая математическое ожидание случайной составляющей пути самолета, а требование обеспечения невыхода самолета за пределы воздушной трассы с заданной вероятностью учитывается ограничениями на значения интервалов коррекции МС;
предложен и обоснован метод оптимизации процесса коррекции НС в боковом направлении, при котором в качестве управляемых параметров выступают взаимосвязанные точностные характеристики средств коррекции МС, ширина воздушной трассы (ВТ) и значения интервалов коррекции МС в боковом направлении;
найден алгорити выбора детерминированных интервалов коррекции МС в боковом направлении при маршрутном способе навигации, оптимальных по минимуму математического ожидания случайной составлявшей пути самолета;
предложено в качестве показателя потенциальной эффективности средств коррекции ЫС использовать оптимальное значение упомянутого выше математического ожидания, получены вырагэнмл, обеспзчяеаг,-щие вычисление этого показателя;
разработаны математические модели функционирования сястпіз:
БРЛС - оператор в процессе измерения курсовых углов границ поверхностно-распределенных ориентиров, измерения ВВГО и локации самолетов.
Практическая "значимость работы состоит в следующем:
предложенный метод комплексной оценки качества функционирования системы БРЛС - оператор-радиолокационные цели, учитывающий требования обеспечения как безопасности, так и высокой экономичности полетов, может быть использован при разработке показателей качества функционирования других подсистем авиационной транспортной системы;
применение разработанных методов определения оптимальных интервалов коррекции ЫС и ширины ВТ при маршрутной навигации обеспечивает повышение экономической эффективности полетов;
разработанный показатель потенциальной эффективности средств коррекции № может использоваться для сравнительной оценки этих средств в процессе синтеза навигационных комплексов самолетов;
учет рекомендаций об особенностях использования БРЛС для измерения курсовых углов поверхностно-распределенных ориентиров обеспечивает повышение точности решения ряда задач воздушной навигации с помощью бортовых локаторов;
повышение безопасности полетов достигается учетом обоснованно
го в работе вывода о невозможности измерения ВВГО с помощью БРЛС
с необходимой для практики самолетовождения точностью, а также ре
комендаций о применении БРЛС для предотвращения опасных сближений
самолетов. '
Внедрение результатов работы. Основные практически значимые результаты работы.отражены автором в трех книгах, которые в различные годы вышли из печати в издательстве "Транспорт" (Москва) и согласно утвержденным программам подготовки и переподготовки летного состава в высших летных училищах ГА рекомендованы к использованию в качестве учебных пособий. На основе работы и публикаций ш ее теме автором разработаны "Рекомендации экипажам самолетов по практическому применению бортовых радиолокаторов", используемые в Кировоградском высшем летном училище ГА в процессе подготовки и переподготовки штурманов и пилотов.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на научной конференции по проблемам человеческого фактора (Кировогра; май 1986г.), на Всесоюзной научно-практической конференции по безопасности полетов (Ленинград, октябрь 1988г.), а также на семина-
pax кафедр Киевского института инженеров ГА, Кировоградского высшего летного училища и Ордена Ленина Академии ГА.
Достоверность результатов работы подтверждена статистическим моделированием исследуемого процесса, результатами экспертных оценок и экспериментов.
Состав и объем работы. Работа объемом 150 страниц состоит из "Введения", четырех глаз, заключения и списка литературы из 107 наименований, содержит 23 рисунка и 7 таблиц.
