АСУ экзамен

C

Т6

Т5

з2

Т4

СТМ003

Рисунок 3.17 — Пример схемы стандартных маршрутов

стр 115

8. Объясните сущность статистической модели и место ее использования в АСУ П

и ВД.

Многие процессы в области воздушного движения могут быть описаны и исследованы с позиций теории вероятностей, то есть, представлены как последовательности событий, случайно распределенных во времени или в пространстве. Последовательностью событий во времени, например, описываются такие процессы как поступление сообщений-заявок на полеты по каналу связи, вход воздушных судов в район (или зону) ответственности некоторого органа управления, заход воздушных судов на аэродром посадки и т.д. Примером процесса с последовательностью событий в пространстве может служить процесс появления в поле зрения бортового разведывательного средства объектов разведки, распределенных вдоль маршрута полета самолета-разведчика.

Последовательность событий, распределенных во времени или в пространстве, называется потоком событий. Если интервал между событиями является случайной величиной, то они образуют случайный поток событий. В противном случае их последовательность является регулярным потоком событий.

Случайные потоки событий описываются одной из двух случайных величин: либо числом событий в некотором единичном интервале времени или пространства (дискретной величиной), либо величиной интервала времени между соседними событиями (непрерывной величиной).

Реальные потоки событий часто обладают свойствами, позволяющими значительно упростить их описание. Наиболее простые математические модели движения воздушных судов на трассах и в районах аэродромов в определенные интервалы времени суток описываются пуассоновскими (простейшими) потоками. Такими потоками называют потоки случайных событий, обладающих свойствами стационарности, ординарности и

отсутствием последействия.

Стационарность потока означает независимость вероятности того, что на отрезке времени (t, t+τ) произойдет ровно n событий (n 0, 1, 2, …), и, наоборот, зависимость этой вероятности только от числа n и длительности отрезка времени τ. Это свойство указывает на определенную однородность потока событий, в частности, выраженную через постоянство интенсивности λ (среднее число событий в единицу времени) потока событий. Такие периоды стационарности можно выделить на рисунке 3.26, например, между 7 и 14 часом, а также 17 и 21 часом.

Ординарность потока означает, что при τ→0 вероятность появления на этом отрезке времени двух и более событий пренебрежительно мала по сравнению с вероятностями появления одного события или не появления ни одного из событий. Для потоков ВС гражданской авиации это свойство имеет место, так как полеты выполняются по расписанию и потоки ВС образуются суммированием потоков, проходящих по всем эшелонам [14].

Отсутствие последействия в потоке означает то, что вероятность появления n событий на отрезке τ не зависит от числа и моментов появления событий в любых предшествующих отрезков времени. Наличие этого свойства для потоков воздушных судов на трассах обусловлено тем, что последействие (зависимость интервалов времени друг от друга в исходных потоках ВС на каждом эшелоне), существующее на отдельных эшелонах, теряется в результате объединения (суммирования) потоков по эшелонам. Действительно, два соседних ВС суммарного потока с большой вероятностью принадлежат к различным исходным потокам, которые независимы друг от друга.

9. Покажите необходимость оптимизации процессов управления полетами и воздушным движением в аэродромном и во внеаэродромном ВП.

Основными задачами оптимального (наилучшего по выбранному критерию оценки) управления полетами и воздушным движением воздушных судов являются:

—определение оптимальных траекторий движения воздушных судов, то есть таких, которые при заданных условиях полета и летно-технических характеристиках ВС, обеспечивают наилучшие показатели безопасности и экономичности отдельных полетов и воздушного движения в целом;

—выработка оптимальных управляющих воздействий

u(t) [aх(t), (t), (t)] ,

где ax(t) — ускорение, создаваемое тягой двигателей вдоль оси Х в траекторной системе координат; (t) и (t) — изменение углов тангажа и крена для перемещения центра масс ВС в вертикальной и горизонтальной плоскостях) на воздушные суда при непосредственном управлении ими с наземных ПУ на основе знания целей управления, плановых и реальных траекторий полетов.

Для расчета оптимальных траекторий (программ полета) и/или оптимальных управляющих воздействий на ВС обосновываются соответствующие показатели (критерии) качества решаемых задач. Рассчитанные траектории и/или управляющие воздействия (команды), обеспечивающие достижение экстремальных значений выбранных критериев, называются оптимальными. Задачи, связанные с поиском оптимальных решений (оптимизационные задачи) в области УВД, как правило, сводятся к

известным математическим постановкам и методам решения. Например, при предварительном (долгосрочном и суточном) планировании для нахождения оптимальных траекторий (маршрутов полетов) ВС во внеаэродромном ВП используются методы линейного программирования, разработанные для решения транспортной задачи, задачи о кратчайшем пути или задачи о потоках в сетях.

Оптимальное управление полетами и воздушным движением, включающее в себя процессы текущего планирования и непосредственного управления самолетами в воздухе, обеспечивает удовлетворение заявок пользователей воздушного пространства и безопасность ВД в зонах ответственности органов и пунктов управления авиацией. Обслуживание каждого ВС при оперативном управлении ВД начинается со сбора информации от различных источников (заявок на полеты, сообщений по УВД от смежных и вышестоящих органов управления, данных от радиотехнических средств УВД, экипажей), идентификации ее с каждым ВС, а также запоминания и хранения на разных носителях информации. На основе собранной и поступающей информации выполняется анализ реальной и прогнозирование предстоящей воздушной обстановки с учетом действующих норм и правил ВД. В результате анализа вырабатываются решения по дальнейшему выполнению полета каждым ВС, которые при необходимости согласовываются со смежными органами и пунктами управления и экипажами. Согласованные решения в виде команд поступают на борт и смежные пункты управления для выполнения задач оперативного управления полетами и ВД.

10.Поясните сущность критериев качества управления ВС в аэродромном и во внеаэродромном ВП.

11.Поясните сущность оптимальных траекторий посадки ВС.

Типовыми стандартными траекториями захода и выполнения ВС посадки являются:

1.Посадка по кратчайшему расстоянию от точки начала снижения (ТНС) до точки горизонтального полета (ТГП) на предпосадочной прямой. К этому способу посадки относятся: «Посадка по прямой с расчетного рубежа снижения», «Посадка по схеме: разворот — прямая — разворот», «Посадка по прямой с разворотом на расчетный угол».

2.Посадка по малому прямоугольному маршруту («по малой коробочке») выполняется,

когда в районе аэродрома нет ВС, препятствующих подходу к аэродрому со снижением, или когда невозможен заход на посадку «с прямой». После выхода на ДПРМ воздушное судно делает маневры со снижением, чтобы выйти после четвертого разворота в ТГП.

3.Посадка по большому прямоугольному маршруту («по большой коробочке»)

выполняется, когда выход к аэродрому ограничен высотой подхода по условиям рельефа местности, интенсивностью ВД и метеоусловиями. Такая схема типична для тяжелых ВС. По такой схеме ВС выходит на аэродром с курсом, близким к посадочному, после прохода ДПРМ через определенное время разворачивается на угол 180°, делая первый и второй развороты со снижением, и двигается в обратном направлении со снижением и гашением скорости, выполняет третий и четвертый развороты и выходит с посадочным курсом в ТГП

12.Поясните сущность формирования очередности посадки ВС с безопасным временным интервалом между посадками и с учетом их приоритета.

Формирование оптимальной по критерию (3.11) очередности посадки воздушных судов, имеющих приоритеты на посадку и входящих в ВП некоторого аэродрома группой, состоит в расчете для каждого i-го ВС из этой группы траектории tri и момента времени tкi (соответственно и t тнсi ) с учетом необходимости обеспечения требуемого интервала безопасности б между соседними ВС.

Составление очереди посадки воздушных судов выполняется с помощью списка очередности касания ВПП СпК(s), состоящего из идентификаторов воздушных судов, упорядоченных по увеличению значений tкs (моментов времени касания ВПП в точке ТК), и редактируемого по мере появления новых ВС в воздушном пространстве аэродрома посадки с учетом их приоритетов на посадку. Приоритет ВС, в общем случае, может указывать на его литерность, возникшие нештатные ситуации на борту, отказы оборудования, малый остаток топлива и т.п.

Позывные ВС, выступающие в качестве их идентификаторов, однозначно определяют любые параметры их траекторий и характеристики в любой момент времени полета при заходе на посадку, а также тип ВС, занимаемый эшелон в момент t oi и приоритет pri на посадку. Для упрощения описания процедуры определения очередности посадки ВС из группы G примем ряд допущений:

—все ВС в группе G имеют достаточное количество топлива для ожидания разрешения на посадку;

—все ВС в группе G входят в аэродромное ВП на различных эшелонах и имеют один и тот же тип;

—интервал безопасной посадки τб является постоянной величиной для данного аэродрома и отражает уровень квалификации диспетчерского персонала.

Для каждого i-го ВС, внесенного в список СпВх(i) в соответствии с очередностью его обнаружения ОРЛС аэродрома, начиная с момента t0i , рассчитываются следующие характеристики:

1.Время пролета tвхi tоi Тоб и экстраполированные координаты точки входа ТВХi на минимальную по протяженности траекторию горизонтального маневрирования trоi .

2.Вид, параметры и протяженность минимальной по длине траектории trоi между точками ТВХi и ТНСi (см. п.3.1.8.2), а также соответствующие интервал времени

прибытияTпрi i-го ВС в точку касания ВПП и прогнозируемое время касания (посадки) tпi tвхi Тпрi без учета возможной необходимости ожидания момента начала снижения (в течение интервала времени Тожi ) по предпосадочной прямой от точки ТНСi до точки ТГП.

3.Формирование списка позывных экипажей СпРП(j) с учетом их приоритетов на посадку, интервалов времени прибытия Т прi и списка обнаружения в ВП аэродрома СпВх(i).

4.В соответствии со списком СпРП(j) от j 1 до j m выполняется расчет очередности КВСj на посадку путем формирования списка СпК(s) с учетом необходимости соблюдения интервала безопасности τб между воздушными судами, осуществляющими посадку друг за другом.

13. Назовите состав и назначение основных структурных элементов в АСУП и АС

УВД

Дальнейшее развитие малых АСУ ВД районного уровня идет по пути оснащения

районных центров высокопроизводительными вычислительными комплексами, позволяющими автоматизировать процессы планирования ВД, одновременного автосопровождения сотен ВС, отображения воздушной и наземной обстановки в различных формах, обмена плановой информацией между взаимодействующими центрами УВД и органами управления аэродромов [13]. Структурно-функциональная схема районной (трассовой) АСУ ВД приведена на рисунке 3.38.

В эту схему включены новые специализированные автоматизированные абонентские пункты (СААП), необходимые для автоматизированного обмена информацией:

—«Октава-2» для приема РЛИ из РЦ УВД и анализа воздушной обстановки с помощью кругового знакового индикатора (КЗИ);

—«Октава-3» для приема и передачи формализованных сообщений по УВД в процессе предварительного и текущего планирования.

Автоматизированные системы управления полетами и воздушным движением в аэродромном воздушном пространстве представляют собой дальнейшее развитие малоавтоматизированных систем управления воздушным движением за счет использования более производительных ЭВМ, позволивших увеличить количество одновременно автосопровождаемых воздушных судов с формулярами, содержащими координатную и полетную информацию, а также отображать списки вылетающих, прилетающих и пролетающих ВС. В этих системах предусмотрено отображение радиолокационной информации о ВС, совершающих посадку, включая их отклонения от курса и глиссады в десятках метров. В перспективе предполагается реализовать автоматическое управление ВС по отклонениям от линий курса и глиссады, получаемым от посадочной РЛС. В аэродромных АСУ воздушным движением предусмотрен обмен информацией с районными центрами УВД и метеослужбами в виде телеграфных и телефонных сообщений, а в перспективе с помощью межмашинного обмена цифровой информацией. Структурно-функциональная схема аэродромной АСУ ВД приведена на рисунке 3.39.

ответственности внетрассовых секторов центров ЕС ОрВД.

15. Поясните связь наземной АСУ П и ВД с бортовой системой управления.

Современные воздушные суда гражданской и государственной авиации оснащены пилотажно-навигационными комплексами (ПНК), представляющими собой взаимосвязанную совокупность датчиков первичной информации, информационноизмерительных систем, вычислительно-программирующих средств, систем отображения информации, сигнализации и органов управления, обеспечивающих решение задач навигации и управления ВС в режимах автоматического и полуавтоматического самолетовождения.

Для реализации заданной программы полета или отработки команд наземных пунктов УВД в вычислителе ПНК формируются заданные значения управляющих параметров. При полуавтоматическом (директорном) управлении сигналы рассогласования между заданными и текущими параметрами полета ВС поступают на директорные стрелки пилотажно-навигационных приборов. Экипаж, воздействуя на органы управления ВС (элероны, руль высоты, руль направления, рукоятка сектора газа), изменяет текущее положение ВС на требуемое путем совмещения директорных меток с силуэтом ВС. При автоматическом режиме управления ВС сигналы рассогласования между текущими и требуемыми значениями параметров движения ВС поступают в вычислитель системы автоматического управления (САУ), где формируются управляющие воздействия на органы управления ВС. В автоматическом режиме экипаж не исключается из контура управления, за ним остаются функции контроля и принятия окончательных решений.

В соответствии с заданной планом программой движения ВС и с учетом складывающейся обстановки диспетчер принимает решения о необходимости изменения параметров движения ВС. Если при этом система управления является автоматизированной, то часть функций диспетчера выполняется с помощью комплексов средств автоматизации управления. В случае отклонения от плана полета сверх установленных норм (отклонение от плановой траектории, выход с трассы) в траекторный контур управления ВС по радиосвязи поступает корректирующий сигнал, который используется для директорного или автоматического управления

Основной задачей воздушной навигации является определение в любой момент времени t местоположения ВС в географических координатах φ, λ, Нвс или в прямоугольных X, Y, Z, где Z Нвс. Местоположение ВС может быть установлено либо методами независимых определений, либо методами счисления пути.

Методы независимых определений места основаны на фиксации в момент t

навигационных элементов (опорных объектов), положение которых точно определено в земной системе координат. Такими объектами являются: радиомаяки РСБН, РСДН, VOR/DMЕ, объекты спутниковой системы навигации. Эти методы не требуют знания местоположения ВС в предшествующие моменты времени. Указанные объекты являются основой зональной навигации для полетов по спрямленным воздушным трассам (СВТ).

Методы счисления пути основаны на расчете (счислении) координат места в текущий момент времени по известным данным о местоположении ВС в некоторый предшествующий (начальный) момент времени и о параметрах полета (вектора путевой скорости ¯¯W) от предшествующего до текущего моментов времени.

Всовременных ПНК при автоматизации процессов навигации основным является метод счисления пути. Бортовые системы счисления пути подразделяются на следующие виды: аэрометрические (воздушные), допплеровские, инерциальные и комплексные (воздушно-допплеровские, инерциально-допплеровские и др.).

Ваэрометрических системах счисления пути вектор путевой скорости ¯¯W

определяется на основе измерения вектора воздушной скорости V¯ бортовой системой воздушных сигналов и определения вектора скорости ветра U¯ :

¯¯W V¯ U¯ .

Допплеровские системы счисления пути используют информацию радиотехнического измерителя путевой скорости и угла сноса, работающего с использованием эффекта Допплера.

Для счисления координат в аэрометрических и допплеровских системах необходима также информация об угле курса ВС.

Инерциальные системы счисления пути определяют составляющие скорости движения самолета путем интегрирования ускорений вдоль осей связанной системы координат. Интегрирование скоростей по времени и их пересчет позволяет определить местоположение ВС в земной системе координат. Инерциальные системы счисления пути в зависимости от конструкции инерциальной навигационной системы разделяются на три типа: аналитические, геометрические и полуаналитические.

Автоматизированное управление ВС в соответствии с бортовой программой полета может производиться при необходимости и с наземных центров и пункотов управления путем передачи диспетчером сигналов (команд) в бортовую САУ для устранения отклонений радиолокационного «трека» ВС от планового или для назначения новых точек на участках маршрута. При этом выход ВС на заданную траекторию или в заданную точку маршрута проводится по представленным выше законам управления, реализованными в САУ. Управление полетами беспилотных ЛА на маршруте производится как автономно по программе, так и с помощью команд с наземных ПУ.

16. Изложите порядок организации полетов авиации ВВС США при выполнении задач непосредственной авиационной поддержки.

Перед группировкой ВВС США ставится большое число задач по обеспечению выполнения плана операции объединенной группировки войск (ОГВ) на ТВД. Конкретная организационная структура ОГВ и порядок оперативной подчиненности сил и средств оказывают влияние на организационную структуру системы боевого управления авиационного компонента ОГВ.

Авиационная группировка может быть передана в непосредственное подчинение командующего авиационным компонентом ОГВ либо действовать в его интересах. Это оказывает влияние на количество и тип наряжаемых сил и средств, а также на структуру и состав органов управления (штабов). Однако способы боевых действий при этом остаются неизменными.

Авиационная группировка проводит различные типы операций с целью обеспечения действий ОГВ на ТВД. Командование ВВС определяет типовые задачи авиационной группировки на ТВД с точки зрения четырех основных функций аэрокосмических сил [17]:

—контроль воздушно-космического пространства, т.е. проведение противовоздушных операций в интересах ОГВ на ТВД с целью достижения превосходства

ввоздухе. Противовоздушная операция должна проводиться таким образом, чтобы позволить наземным войскам выполнять их задачи в условиях отсутствия противодействия самолетов или ракет противника;

—нанесение авиационных ударов включает стратегические авиационные удары, а также перехваты воздушных целей и непосредственную авиационную поддержку наземных войск, обеспечивающие наибольший вклад в достижение целей наземных сил. Эти задачи, решение которых в целом должно быть синхронизировано с целью достижения синергетического эффекта от применения сил и средств ОГВ, находятся в центре внимания авиационных командиров;

—авиационное обеспечение включает наблюдение за противником и разведку, РЭБ, дозаправку, переброску войск и грузов по воздуху и др.;

—обеспечение войск предусматривает поддержание войск в боеготовом состоянии.

Блокирование районов с воздуха (воздушное противодействие) по взглядам командования ВВС США заключается в разрушении, нейтрализации или задержке наращивания военного потенциала противника до того, как он может быть обрушен на дружественные войска и на таком расстоянии, где детальная интеграция каждого боевого вылета с огнем и маневром своих сил не требуется. Способность авиации препятствовать наращиванию сил противника может иметь разрушительное воздействие на планы и возможности противника по реагированию на действия дружественных сил. Американские авиационные командиры полагают, что нарушение или разрушение системы снабжения и усиления частей противника будет уменьшать боевую нагрузку наземных сил своих войск.

Непосредственная авиационная поддержка заключается в применении воздушной мощи в поддержку действий командиров наземных сил против целей, находящихся в непосредственной близости к дружественным войскам (рисунок 3.46). Она дает наибольший целевой эффект среди всех способов наступательных действий авиации. Каждый боевой вылет должен быть тщательно согласован с огнем и маневром наземных сил.

17. Назовите основные структурные элементы системы управления авиацией на ТВД «Такс».

Система управления авиацией на ТВД «Такс» (рисунок 3.48) включает ЦУТА,

являющийся ключевым звеном «Такс», другие органы управления и контроля воздушного пространства, органы взаимодействия/связи и КП авиационных крыльев WOC (Wing Operations Center).

Рисунок 3.48 — Система управления авиацией на ТВД «Такс»

Система управления авиацией на ТВД целенаправленно построена для централизованного планирования и управления и децентрализованного исполнения приказов. Нижестоящие звенья «Такс» решают задачи связи, планирования, координации, мониторинга, контроля воздушного пространства, управления полетами и руководства боевыми действиями. Основными элементами системы, участвующими в управлении полетами и выполнении задач ПВО, являются система дальнего радиолокационного обнаружения и управления (ДРЛОУ) «Авакс», ЦУО и радиолокационные посты (РЛП). ЦУТА, пункт управления воздушными перевозками, воздушный пункт управления ВзПУ, ЦБУ авиацией, КУТА, КП авиационных крыльев и система радиолокационного наблюдения и целеуказания «Джистарс» являются теми элементами системы «Такс», которые непосредственно задействованы в выполнении боевых задач в интересах наземных сил.

Система ДРЛОУ «Авакс», обеспечивающая радиолокационный контроль воздушного пространства на ТВД, может также выполнять функции запасного пункта наведения (ПН) или в ограниченном объеме функций КП авиационной группировки ОГВ.

Центр управления и оповещения представляет собой главный элемент подсистемы радиолокационного обеспечения (РЛО) системы управления «Такс».

Центр управления тактической авиацией укомплектован личным составом и необходимым оборудованием (комплексами средств автоматизации и связи) для осуществления планирования, координации, исполнения, управления, контроля и непосредственного руководства боевыми действиями авиации на ТВД.

Пункт управления воздушными перевозками является специализированным органом,

осуществляющим руководство воздушными перевозками на ТВД, дозаправкой в воздухе, а также контролирующим и координирующим воздушные перевозки в интересах ВВС вне ТВД.