Исследования, испытания и сертификация пилотажно-навигационного и бортового оборудования

1. Технология летных испытаний ПНО и БО с применением комплекса бортовых траекторных измерений

2. Наземная стендовая вычислительная база

3. Летающие лаборатории и опытные ЛА

4. Программно-математическое обеспечение обработки и анализа

5. Летные исследования и испытания программно-аппаратных средств, реализующих технологии CNS/ATM

6. Нормативно-техническая документация

Технология летных испытаний ПНО и БО с применением комплекса бортовых траекторных измерений

1.1 Применение комплекса бортовых траекторных измерений (КБТИ-М) при  летных испытаниях ПНО и БО летательных аппаратов

1.2 Современные технологии летных испытаний БО ЛА c применением КБТИ

1.3 Примеры технологий с применением КБТИ

1.4  Направления совершенствования аппаратуры КБТИ

1.5 Объекты применения технологий на основе КБТИ

1.6 Основные преимущества использования КБТИ1.1 Применение комплекса бортовых траекторных измерений (КБТИ-М) при  летных испытаниях ПНО и БО летательных аппаратов

Список обозначений:

КБТИ – комплекс бортовых траекторных измерений

БКС – базовая контрольная станция

СНС – спутниковая навигационная система

ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина

ИС – инерциальная нвигационная система

СВС – система воздушных сигналов

ВСС – вычислительная система самолетовождения

РТО – радио-техническое оборудование

Для обеспечения летных испытаний в КБТИ реализованы:

— получение траекторных параметров ЛА – КОИ по данным  СНС ГЛОНАСС/GPS и ИНС (погрешности координат (Р=0,95)  0,7м ); 

— интеллектуальный сбор и регистрация информации испытываемого ПНО и БО, траекторных параметров и результатов анализа, в стандартах: ARINC 429 (ГОСТ-18977-79), RS-232 (422), MIL STD 1553  (ГОСТ Р 52070-2003), ARINC-664 (AFDX);

— синхронизация параметров в темпе полета испытываемого ПНО и БО и траекторных параметров (погрешность 1мс);

—  экспресс-анализ материалов летных испытаний на борту.

 

Принципы интеллектуального сбора и регитрации информации в КБТИ

  • прием и обработка информации во всех распространенных числовых форматах;
  • блочная регистрация данных;
  • частота регистрации каждого блока параметров определяется пользовательской частью ПМО и может варьироваться в широких пределах;
  • регистрация блока параметров происходит при появлении определенного события.

Послеполетные обработка и анализ материалов летных испытаний (ЛИ)

— разработано ПМО обработки и анализа информации – программные комплексы (ПК) – «Анализ», «Эталон», «Анализ РТС», «Анализ посадки» и др. (свыше 50 ПК);

— экспресс – анализ  материалов ЛИ с ПК «Анализ» (материалы — через 1-2 часа после полета);

— анализ  материалов ЛИ и представление их в виде материалов в Акт (материалы – через 2 дня после полета).

1.2 Современные технологии  летных испытаний БО ЛА  c применением КБТИ

Обозначения:

КБТИ – комплекс бортовых траекторных измерений

БКС – базовая контрольная станция

БКУ – блок контроля и управления

ДСНС – дифференциальный режим работы СНС

КОИ – комплексная обработка информации

ПМО – программно-математическое обеспечение

СНС – спутниковая навигационная система

ЛА – летательный аппарат

БО – бортовое оборудование

ИНС – инерциальная нвигационная система

СВС – система воздушных сигналов

ПНК – пилотажно-навигационный комплекс

АРМ – автоматизированное рабочее место

В практику летных испытаний внедрены следующие технологии оценивания современного БО в летных испытаниях:

— точностных характеристик навигационных систем;

— задач самолетовождения;

— систем автоматического управления;

— аэродинамических погрешностей систем высотно-скоростных параметров, погрешностей приемников воздушных давлений самолета;

— относительных измерений при полете двух самолетов и при работе с наземными объектами;

— систем раннего предупреждения близости земли и  др.

Траекторные измерения КБТИ используются при определении:

— взлетно-посадочных характеристик ЛА;

— ЛТХ на больших углах атаки;

—  оценки шума на местности.

Использование аппаратуры КБТИ позволило разработать новые технологии летных испытаний ЛА и его оборудования. Применение КБТИ существенно снизило затраты на проведение летных испытаний ЛА,  сократило сроки их проведения и обработки материалов.

1.3 Примеры технологий с применением КБТИ

1.3.1 Оценка средств определения воздушных параметров, аэродинамических погрешностей приемников воздушных давлений самолета

1.3.2 Анализ сообщений системы предупреждения о близости земли TAWS (Terrain Avoidance Warning System) в сертификационных испытаниях самолета RRJ-95B

1.3.3 Технология испытаний и оценки системы автоматического управления

1.3.4 Оценивание параметров относительного положения ЛА

1.3.5 Технология обеспечения траекторных измерений и оценки характеристик при посадке ЛА  на корабль

1.3.6 Технология обеспечения траекторных измерений при выполнения дозаправки самолетов в воздухе

1.3.1 Оценка средств определения воздушных параметров, аэродинамических погрешностей приемников воздушных давлений самолета.

Технология определения аэродинамических погрешностей приемников воздушных давлений и оценки средств определения воздушных параметров представляет собой комплекс взаимосвязанных методов, методик испытаний, позволяющих решить задачи оценки средств определения воздушных параметров на режимах горизонтального установившегося полета, неустановившегося полета, взлета-посадки.

Последовательность решения задач выстраивается таким образом, что результаты, полученные на предыдущем этапе испытаний, обеспечивают полноту данных для решения задач на последующем этапе.

Погрешности определения систематических, аэродинамических, погрешностей систем определения воздушных параметров в рамках технологии составляют:

  • Δ(ΔНа) ≤ 2 м÷10 м при Н=0÷12500м (ГП);
  • Δ(ΔVa) ≤ 2 км/ч (ГП, БУА, взлет-посадка);
  • Δ(Δα, Δβ) < 0,5 град (ГП, БУА).

Пример 1.3.2 Анализ сообщений системы предупреждения о близости земли TAWS (Terrain Avoidance Warning System) в сертификационных испытаниях самолета RRJ-95B

Траектория полета в направлении препятствия. Моменты формирования сигналов «warning_terr», «avoid_terr», «caution_terr» системы TAWS. Траекторные параметры самолета.

Пример 1.3.3 Технология испытаний и оценки системы автоматического управления

Пример 1.3.4 Оценивание параметров относительного положения ЛА

Оцениваются параметры РЛСУ:

— дальность до цели;

— относительная скорость цели;

— азимут цели;

— угол места цели.

Пример 1.3.5 Технология обеспечения траекторных измерений и  оценки характеристик при посадке ЛА  на корабль

Определяются высокоточные значения параметров движения (координат и составляющих вектора скорости) самолета и корабля для решения следующих задач летных испытаний:

— анализ взаимного (относительного) движения самолета и корабля при выполнении посадки;

—  оценки характеристик корабельного автоматизированного радиотехнического комплекса ближней навигации, управления полетами, захода на посадку и посадки самолетов и вертолетов корабельной авиации;

— оценки характеристик бортового радиотехнического комплекса ближней навигации, захода на посадку корабельных самолетов.

Пример 1.3.6 Технология обеспечения траекторных измерений при выполнения дозаправки самолетов в воздухе

Технология позволяет определить траекторные параметры относительного положения танкера и заправляемого самолета с использованием комплексов бортовых траекторных измерений (КБТИ) и штатных бортовых систем регистрации (МСРП, Тестер).

Технология предназначена для исследований возможности выполнения дозаправки в воздухе с обеспечением безопасного и точного пилотирования.

1.4 Направления совершенствования аппаратуры КБТИ

1.4.1. Точное определение истинного курса ЛА  (s < 1 угл.мин.)

Установка на борту самолета двух приемников СНС с разнесенными антеннами, регистрация в КБТИ измерений каждого приемника СНС и использование в послеполетной обработке фазовых измерений СНС позволяют с высокой точностью получать значения истинного курса ЛА.

1.4.2 Определение координат ЛА на трассах большой протяженности (2s < 1м)

Метод  абсолютного позиционирования по фазовым измерениям (АПФ) позволяет выполнять высокоточную постобработку данных одного двухчастотного приемника СНС без организации дифференциального режима и использования базовых станций. Из Интернета выбираются уточненные эфемериды и поправки часов для каждого из навигационных спутников. Это дает возможность обеспечивать высокоточными траекторными измерениями летные испытания летательных аппаратов на трассах большой протяженности. Метод АПФ обеспечивает определение координат ЛА с погрешностью  не превышающей 1 м  (2  < 1м).

1.4.3 Малогабаритный информационно — измерительный комплекс МИИК-ЛА для беспилотных ЛА.

1.5 Объекты применения технологий на основе КБТИ

1.6 Основные преимущества использования КБТИ

  1. Наземная стендовая вычислительная база

Система связи, навигации, наблюдения и организации воздушного движения (СНН/ОВД — CNS/ATM) на основе спутниковых технологий:

Технические возможности базы:

— обеспечение сертификационных, летно-конструкторских, государственных и других видов испытаний летательных аппаратов с использованием новых  технологий;

— проведение летных испытаний отдельных систем и комплексов бортового и наземного оборудования с использованием современных летающих лабораторий (Ту-154 №317 и др.) и новых технологий;

— автоматизированная обработка и анализ материалов летных испытаний ЛА и их оборудования, диагностика состояния и причин отказов с использованием уникальных программных комплексов (экспресс анализ в реальном времени полета или в течение 1 часа после него, полный анализ – в течение 1 суток после полета).

Летные исследования по отработке методологии и отработке систем ПНО проводятся с использованием летающих лабораторий, которые  являются неотъемлемой частью Испытательного центра ЛИИ.

Летающие лаборатории позволяют сократить сроки создания ПНО. Так при отработке системы Су-35 на ЛЛ Ту-154 выполнено 128 автоматических посадок при 515 заходах и только 24 посадки на БТС-002.

НИО-9 выполняет исследования на  наземной стендовой вычислительной базе:

по новым направлениям:

–физические принципы – ФЗП, лазерные измерители;

–режимы работы – дальномерный РСДН, дифференциальный РСДН, СНС;

–методы ЛИ – СНС на трассах, обучение экипажей при посадке в СМУ;

–исследования макетных образцов систем РСДН – А 723, А 727; СНС – А 724; АИС – Л 414 КЭНС и др.

летные испытания опытных систем и комплексов:

–инерциальные системы – МИС 45, И 11 1, И 21, ИС 1-72А, Ц 060, БИМС-Т, ЛИНС-100РС, БИНС-СП-1, БИНС-СП-2М и др.;

–РСДН – А 723, А 727, РСДН 85;

–СНС – А 724М-01, А 735, СНС-85;

–системы безопасности, посадки – СВС, ССОС, СППЗ, СПКР, СИПСВ, РВМ, РТС П; СИВ;

–комплексы – НК 144, БИК 1п, -2п, «Купол», ПНПК 124, КПНО-50.

В результате исследований, выполненных НИО-9, созданы и внедрены новые технологии летных испытаний опытных ЛА  и их БО, позволяющие в 2-3 раза сократить сроки и стоимость летных испытаний.

С использованием наземной стендовой вычислительной базы НИО-9 ЛИИ им. М.М. Громова обеспечены создание и модернизация ЛА, летные сертификационные испытания ЛА, систем и комплексов ПНО и БО (около 15000 полетов). Выполнены работы:

— по подготовке и проведению испытаний опытных ЛА МО – Су-27СМ, Су-30МКИ, Су-32МФ, Су-30КУБ, Су-30МКК, Су-25М, МиГ-29СМТ, МиГ-29М, Як-130, Л-39УШ, Ил-76МФ, Т-50 и других;

— по испытаниям и сертификации гражданских самолетов и вертолетов – Ту-214, Ту-204-300, Ту-334, Ил-96-300, Бе-200, Бе-200ЧС, Ан-140, Ан-74ТК-300, Су-80, RRJ, МС-21, М101 “Гжель”, Ка-226, «Ансат» и других;

— летные испытания спецобъектов.

В ЛИИ им. М.М. Громова создана и эксплуатируется наземная стендовая вычисли-тельная база, обеспечивающая высокоэффективные летные испытания и исследования систем и комплексов пилотажно-навигационного оборудования ЛА, элементов системы  связи, навигации, наблюдения и организации воздушного движения (СНН/ОВД — CNS/ATM) на основе спутниковых технологий:

— комплексный исследовательский стенд ЛА и БО «Навигатор» (2.1).

— летно-моделирующий комплекс самолетовождения и посадки ЛМК-30 (2.2).

— стенд полунатурного моделирования системы управления безопасностью полета СУБзП  (2.3).

— стендово-моделирующий комплекс полунатурного моделирования интеллектуальной системы поддержки решений экипажа самолетов ГА в особых ситуациях полета (2.4).

— мобильная базовая контрольная станция – передвижная лаборатория (2.5).

Комплекс средств ЛИИ исследований, испытаний и сертификации перспективных ЛА и их оборудования

2.1 Комплексный исследовательский стенд ЛА и БО «Навигатор»

В обеспечение технологического цикла создания и испытаний бортового оборудования летательных аппаратов для проведения комплексных исследований и испытаний, моделирования, обработки, анализа в реальном времени и управления летным экспериментом в ЛИИ им. М.М. Громова создан и эксплуатируется комплексный исследовательский стенд ЛА и БО «Навигатор».

Комплексный исследовательский стенд ЛА и БО «Навигатор» предназначен для летных исследований фундаментальных и прикладных проблем в области динамики полета, высокоавтоматизированных систем управления полетом, пилотажно-навигационных комплекса, кабинного оборудования, а также методов обеспечения безопасности пилотирования перспективных и модернизируемых летательных аппаратов различных классов.

В состав стенда «Навигатор» входят:

— летно-моделирующий комплекс само­летовождения и посадки ЛМК-30,

— универсальный лётно- моделирующий комплекс УЛМК,

— стенд траекторных измерений СТИ,

— мобильная базовая контрольная станция – передвижная лаборатория,

— полунатурный моделирующий стенд ПМС-30-1,

— полунатурный моделирующий стенд ПМС-30-2,

— стенд подготовки полёта СПП,

— пункт управления лётным экспериментом,

— система обработки динамических параметров,

— автоматизированные рабочие места инженеров-исследователей АРМ,

— локальная вычислительная сеть автоматизированных рабочих мест инженеров— исследователей ЛВС АРМ,

— аппаратура для детального считывания информации аварийных регистраторов.

Задачи, решаемые на комплексном исследовательском стенде ЛА и БО «Навигатор»:

— определение видов, объемов, порядка и сроков проведения работ по подготовке и проведению летных испытаний ЛА 6-го поколения и их бортового оборудования в наземных и летных условиях;

— разработка методов получения основных характеристик и параметров отдельных систем пилотажно-навигационного комплекса;

— разработка методов определения заданных тактико-технических и летно-технических характеристик по совместным данным результатов отработки с использованием стендово-моделирующей базы и в летных условиях с оценкой их достоверности;

— разработка технологии летных испытаний систем и комплексов пилотажно-навигационного оборудования самолетов 6-го поколения с применением цифро-натурного метода, обеспечивающего оценку комплекса с необходимым уровнем достоверности результата при минимуме затрат и сроков испытаний;

— повышение точности и достоверности получения траектории при совместной обработке данных средств траекторных, бортовых и радиотелеметрических измерений;

— реализация аппаратурного, методического и информационного обеспечения при проведении:

— наземных стендовых испытаний самолета и отдельных систем,

— летной отработки на этапе конструкторских испытаний,

— летной отработки на этапе совместных государственных испытаний;

— отработка в летных условиях на летающих лабораториях новых элементов комплекса;

— создание систем обеспечения безопасности полета, интеллектуальной поддержки летчика, перспективных систем управления, отображения в реальном времени нештатных параметров в кабине летчика;

— обучение летного состава.

2.2 Летно-моделирующий комплекс само­летовож­дения и посадки ЛМК-30

В ЛИИ создан и эксплуати­руется стендо­во-моделирующий комплекс самолетовожде­ния и по­садки ЛМК-30 на базе самоле­тов – летающих лабораторий Ту‑154М, МиГ-29, Ил‑103 и вертолетов Ми-8 и Ми-8АМТ, на котором отрабаты­ваются задачи: пилотирова­ния при посадке в сложных метеоусловиях, в том числе на корабль; проектиро­вания и отработки систем инди­кации и управления; тренировок и подготовки летного состава и руководителей полетов; эргоно­мических исследований, отработки и оценки по результатам летных испытаний систем и комплексов ПНО.

В состав лётно-моделирующего комплекса «ЛМК-30» входят:

  • наземный моделирующий комплекс — «НМК-30»;
  • летающие лаборатории;
  • пункт управления летным экспериментом.

Наземный моделирующий комплекс «НМК-30» включает:

  • полунатурные моделирующие стенды «ПМС-30-1» и «ПМС-30-2» для проведения сопровождающего   моделирования   лётного эксперимента на всех этапах полёта;
  • стенд предполетной подготовки «СПП»;
  • стенд траекторных измерений на базе современных спутниковых технологий.

Состав, структура, аппарат­ное и программное обеспечение много­функциональ­ного моделирующего стендового комплекса обеспечивают возможность:

-проведения исследований по выбору и оценке алгоритмов автоматизированного управления ЛА и перспективных систем индикации на режимах посадки в простых и сложных метеоусловиях на аэродром, малооборудованные площадки, авианосные корабли, гидроаэродром, при полёте в горных условиях, при выполнении режимов парного маневрирования, при выполнении дозаправки в воздухе;

— проведения полунатурного моделирования реальных элементов ПНО и оценки отказобезопасности полёта при автоматическом, директорном и ручном управлениях ЛА;

— обучения и первоначальной подготовки лётного состава и диспетчеров УВД и посадки при выполнении посадочных операций в условиях категорированных метеоминимумов, выполнения полётов в составе 2-х ЛА, полётов на двухместном ЛА, действия в особых ситуациях.

ЛМК-30 объединен локальной вычислительной сетью с автоматизированными рабочими местами обработки и анализа материалов летных испытаний летательных аппаратов и их бортового оборудования и центрами обеспечения летных испытаний:

  • центром обеспечения летных исследований и испытаний ЛА и БО с использованием дифференциального режима работы спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и GPS;
  • АРМом обработки и анализа информации СНС, включая дифференциальный режим работы;
  • пунктом управления летным экспериментом;
  • центром обработки и анализа материалов испытаний ПНО тяжелых стратегических самолетов и специзделий;
  • АРМом обработки и анализа информации ИНС;
  • АРМом обработки и анализа материалов летных испытаний систем воздушных сигналов.
  • АРМом анализа эргономических характеристик;
  • АРМом обработки и анализа материалов летных испытаний прицельно — навигационных комплексов маневренных самолетов;
  • АРМом отработки ПМО КБТИ, анализа материалов ЛИ с использованием КБТИ.

По своим возможностям летно-моделирующий комплекс является уникальным и соответствует уровню имеющихся в мире аналогичных ЛМК.

За время эксплуатации «ЛМК-30» был выполнен обширный комплекс фундаментальных исследований в интересах создания перспективных систем управления самолётов, его бортового радиоэлектронного оборудования и систем

2.3 Стенд полунатурного моделирования системы управления безопасностью полета СУБзП

Для проведения ис­сле­до­ва­ний методом полу­натурного моделирования системы безо­пасности по­летов В ЛИИ им. М.М. Громова создан комплекс­ный стенд полунатур­ного моделирования полета са­молета Як-130 с реализа­цией в нем элементов соз­даваемой информационно-аналитической системы мониторинга техничес­кого состояния его функцио­наль­ных систем.

Комплексный стенд состоит из трех взаимосвя­занных частей, соединен­ных локальной вычисли­тельной сетью:

-макета стенда информаци­он­но-аналитической системы реального времени (ИАСРВ);

-пилотажного стендово-моделирующего комплекса самолета Як-130;

-пункта управления летным экспериментом (ПУЛЭ) с рабочими местами инженеров-исследователей и макетом рабочего места группы руководителей полетов.

С помощью комплексного стенда СУБзП отработан целый ряд задач, связанных с обеспечением безопасности полета ЛА:

— имитационного моделирования динамики реального полета в темпе его выполнения;

— имитационного моделирования опасных факторов возникновения и развития нештатных ситуаций и выработки рекомендаций по их локализации в темпе полета;

— информационного взаимодействия с ПУЛЭ, для последующих исследований имитации на ПУЛЭ стилизованного информационного обеспечения лиц ГРП по факту возникновения, развития и локализации аварийных ситуаций в темпе выполнения полета;

— сбор информации о параметрах и условиях полета от бортового оборудования, систем и датчиков самолета;

— анализ текущих и прогнозируемых значений параметров полета, влияющих на безопасность, автоматизированный контроль особых ситуаций на этапе их возникновения;

— анализ работы бортового оборудования, систем и агрегатов самолета в условиях возникновения возможных отказов оборудования и различных нештатных ситуаций на всех этапах полета;

— автоматизированная идентификация возникновения особых ситуаций, контроль правильности и своевременности действий экипажа по предотвращению особой ситуации;

— формирование рекомендаций экипажу для предотвращения развития особой ситуации и контроль действий экипажа по ее предотвращению с использованием прогноза ее развития;

— обеспечение оптимального интерфейса при выдаче рекомендаций экипажу, отображении информации о состоянии бортового оборудования, режимах работы двигателей и других систем самолета, параметров, характеризующих поведение самолета.

С использованием комплексного стенда полунатурного моделирования решены следующие задачи:

— отработаны облик, функции и структура СУБП, связного, коммутационного и серверного оборудования;

— разработаны предложения по формированию автоматического отбора вариантов решений и формали­зо­ван­ному представлению поддержки принятия решений ГРП в процессах зарождения и протекания особых ситуаций на самолете Як-130;

— на основании математического и полунатурного моделирования и экспертного анализа определены временные интервалы развития всех опасных ситуаций, содержащихся в РЛЭ на самолет.

В результате проведенных работ на комплексном стенде полунатурного моделирования отработана   архитектура системы управления безопасностью полетов летательных аппаратов на примере самолета Як-130 и подготовлено ТЗ на ОКР создания СУБП.

2.4 Стендово-моделирующий комплекс по­лу­натурного моделирования интеллектуальной системы поддержки решений экипажа самолетов ГА в особых ситуациях полета

В ЛИИ им. М.М. Громова создан экспериментальный вариант интеллекту­аль­ной системы поддержки решений экипажа (ИСПЭ) самолетов гражданской авиации в особых ситуациях полета. ИСПЭ обеспечи­ва­ет летному экипажу  возможность проанали­зи­ровать весь комплекс ситуаций, связанных с изменением параметров движения, состоя­ния бортового оборудования и самолетных систем, в первую очередь двигателей, гидрав­лики, энергоснабжения и др., оценить свои действия для выхода из сложившейся особой ситуации и правильность принима­емого решения в соответствии с Руковод­ством по летной эксплуатации.

Для проведения исследований ИСПЭ создан стендово-моделирующий комплекс по­лу­натурного моделирования интеллек­ту­альной системы поддержки решений экипажа самолетов ГА в особых ситуациях полета.

На СМК ИСПЭ отработана идеология построения бортовой технической системы информационной поддержки экипажей воздушных судов ГА в сложных и аварийных ситуациях на базе анализа авиационных происшествий в России и за рубежом, инженерного анализа ошибок экипажа в аварийных ситуациях, моделирования динамики развития ситуации и прогноза её последствий для перспективных транспорт­ных судов гражданской авиации. Проведенный анализ процессов возникновения и развития аварийных ситуаций позволил выделить характерные особенности изменения параметров полета по группам характерных аварийных ситуаций и составить обобщенные модели движения самолета необходимые при создании комплекса аппаратуры системы информационной поддержки экипажей.  Разработана база знаний распоз­на­ва­ния аварийных ситуаций, мо­де­лирования и прогнозирования их развития, выработки рекоменда­ций экипажу по их предотвраще­нию.

Исследованы и отрабо­та­ны алгоритмы экспериментального образца системы в части:

— выполнения контроля возникновения в полете особой ситуации;

— анализа факторов, связанных с текущи­ми и прогнозируемыми значениями пара­метров движения, состоянием бортового оборудования и самолетных систем;

— формирования сообщений, сигнализирующих об особой ситуации и необходимых действиях экипажа для выхода из нее;

— работы экспертной системы поддержки решений экипажа при распознавании признаков появления особой ситуации в полете и формировании решений о ее ликвидации или уменьшении последствий;

— оценки базы знаний анализа авиационных происшествий, происшедших в России и за рубежом за последние 50 лет, инженерного анализа ошибок экипажа в аварийных ситуациях, моделирования динамики развития ситуации и прогноза её последствий;

— оценки адаптивных рекомендаций экипажу о первоочередных наиболее рациональных действиях по предотвращению опасного развития ситуации в полете.

Результаты отработки экспериментального образца ИСПЭ на СМК подтверждены последующими летными испытаниями налетающей лаборатории Ту-154М.

По результатам выполненных исследований разработан проект Технического задания на опытный образец системы интеллектуальной поддержки решений экипажа (ИСПЭ) в особых ситуациях полета для перспективных самолетов.

2.5 Мобильная базовая контрольная станция – передвижная лаборатория (МБКС)

В ЛИИ им. М.М. Громова на базе автомобиля Фольксваген LT-35 создана и эксплуатируется мобильная базовая контрольная станция – пере­движная лаборатория, обеспечиваю­щая высоко­эффективные летные испы­тания и исследования систем и комплексов пило­тажно-навигацион­но­го оборудования ЛА, элементов систе­мы  связи, навигации, наблюдения и организации воздушного движения (СНН/ОВД — CNS/ATM) на основе спутниковых технологий.

В МБКС созданы 3 автоматизи­рованных рабочих места инженеров-исследователей, которые позволяют выполнять:

определение параметров движения самолета:

  • траекторные измерения при проведении летных испытаний ЛА с использованием дифференциального режима СНС ГЛОНАСС/GPS и комплексной обработки информации спутниковых и инерциальной навигационных систем с погрешностью (Р=0.95) определения координат – 1 м, скорости – 5 см/с;
  • геодезическую привязку объектов с погрешностью – 20÷30 см;

обеспечение летных испытаний ЛА и их бортового оборудования:

  • предполетное и послеполетное обслуживание комплекса бортовых траекторных измерений (КБТИ);
  • диагностику состояния испытываемого бортового оборудования и моделирование под крылом самолета;
  • оперативную обработку и анализ материалов летных испытаний;

обеспечение исследований новых методов и средств измерений (СНС А-737, EuroGGD, GG-12);

отработку и оценку систем и комплексов ПНО ЛА (например, БИНС) при движении лаборатории по аэродрому и по межгородским трассам.

Оперативное развертывание МБКС позволяет выполнять траекторные измерения на основе дифференциального режима СНС при проведении летных испытаний ЛА в любых географических и метеорологи­ческих условиях на аэродромах и в полевых условиях.

Разработанная технология использования МБКС в качестве мобильной лаборатории для оценки соответствия систем и комплексов ПНО ЛА требованиям ТЗ позволяет существенно повысить эффективность оценки навигационного оборудования в наземных условиях и, тем самым, сократить объем летных испытаний.

Данная технология освоена и применяется для оценки инерциальных, спутниковых и интегрированных навигационных систем в ЛИИ им. М.М. Громова.

3 Летающие лаборатории и опытные ЛА

Применение летающих лабораторий (ЛЛ) позволяет сократить сроки и объемы летных испытаний пилотажно-навигационного оборудования (ПНО) и его систем при создании летательных аппаратов (ЛА).

В настоящее время при проведении летных исследований ПНО и его систем используются следующие летающие лаборатории: Ту-154М, МиГ-29СМТ, Ми-8, Ми-8АМТ, Ил-103, Ан-26.

Проводятся летные исследования перспективных режимов работы:

— радиотехнических систем дальней навигации (РСДН), работающих по сигналам наземных систем «Чайка», «Скорпион» и др;

— спутниковых навигационных систем (СНС), работающих по сигналам СНС ГЛОНАСС, GPS, Галилео, Бейдоу и др.;

— элементов перспективной системы наблюдения, навигации, связи и управления движением CNS/ATM.

Выполнены испытания:

— РСДН (А-723, А-727, А-737 U, ППА-С/В, «Потребитель» и др);

— СНС (А-724, А-737, СНС-2, СНС-3, СН-3301, ППА-С/В, «Потребитель» и др.);

— ИНС (ЛИНС-100РС, БИМС-Т, БИНС-СП и др.);

— курсовертикалей, доплеровских измерителей и др. систем ПНО.

В результате выполненных на ЛЛ исследований созданы и внедрены новые технологии летных испытаний опытных ЛА и их бортового оборудования, позволяющие в 2-3 раза сократить сроки и стоимость летных испытаний.

4 Программно-математическое обеспечение обработки и анализа.

Программно-математическое обеспечение (ПМО) НИО-9 Лётно-исследовательского института им. М.М. Громова создавалось на протяжении десятилетий и обеспечивало исследования, испытания и сертификацию систем и комплексов пилотажно-навигационного и другого бортового оборудования (БО) всех типов летательных аппаратов (ЛА), как военного, так и гражданского назначения, включая воздушно-космический самолёт «Буран». В институте испытывалось и отрабатывалось как бортовое, так и наземное оборудования комплексов привода на аэродром и посадки ЛА.

Современные уникальные программные комплексы моделирования, обработки и анализа материалов испытаний позволяют отработать, испытать и сертифицировать все системы и комплексы пилотажно-навигационного оборудования и режимы его работы, обеспечивающего общее самолётовождение в существующих и перспективных системах навигации, наблюдения, связи и организации воздушного движения на летающих лабораториях и опытных ЛА, вновь создаваемых или модернизируемых, и многие системы специального самолётовождения, в том числе:

-испытания и оценку любых существующих и перспективных систем и комплексов навигации, наблюдения, связи и организации воздушного движения;

-обработку и анализ материалов одного полёта в течение одних суток по оценке:

-пилотажно-навигационного оборудования в части навигации и самолётовождения ЛА на маршрутах любой протяженности в любых географических районах мира;

-систем посадки I, II и III категории;

-системы организации воздушного движения;

и других систем;

-отработку, лётные испытания и сертификацию систем посадки по информации спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС в дифференциальном режиме работы.

В состав ПМО НИО-9 входят программные комплексы:

-«Анализ» – экспресс–оценка функционирования, оценка точностных и статистических характеристик погрешностей параметров бортового оборудования ЛА;

-«Эталон», «Эталон-XXI» и «Эталон-МК» – оптимальная обработка информации с разделением суммарных ошибок БО ЛА (ПНК, ИНС/БИНС, СНС, РСБН и других систем ПНО) на составляющие и оценкой инструментальных погрешностей базовых элементов, вычисление эталонных значений параметров;

— «Пересчет» – пересчет параметров бортового оборудования (БИНС, СНС и др.) в различные системы координат ЛА;

-и другие (51 программный комплекс).

Программно-математическое обеспечение осуществляет:

-первичную обработку и экспресс-анализ;

-контроль зарегистрированной информации;

-бортовые и наземные траекторные измерения;

-комплексную обработку информации;

-оценку ПНК и систем;

-сопровождающее моделирование;

-идентификацию моделей погрешностей и статистическое оценивание;

-оценку эффективности работы ПНК;

-проверку достоверности оценок;

-анализ результатов обработки отдельного полета и по множеству полетов;

-формирование выводов, заключений, рекомендаций.

Программно-математическое обеспечение обработки и анализа материалов испытаний обеспечивает их высокую эффективность и экономичность: полный анализ выполненного полета в течение суток, повышение достоверности оценок, благодаря идентификации моделей систем и сопровождающего моделирования, сокращение сроков испытаний в 1,5 ÷ 2 раза.

Программные комплексы семейства «Эталон»

Программные комплексы семейства «Эталон» созданы в трех вариантах:

  • ПК «Эталон» — исходный вариант (1987г.);
  • ПК «Эталон-XXI» — (2008г.), модернизация ПК «Эталон», предназначен для обеспечения испытаний навигационных систем современных и перспективных ЛА, особенности:

— современная вычислительная система программирования;

— диалоговый режим работы;

— единая система оптимальной обработки информации, статистического оценивания, графического и визуального представления результатов обработки;

— электронный помощник и База Знаний методов оценки БО ЛА;

— ПК «Эталон-МК» — (2014г.) модернизация ПК «Эталон» с применением алгоритмов, учитывающих неортогональности осей приборного трехгранника БИНС, предназначен для обеспечения испытаний маневренных ЛА.

ПК семейства «Эталон» предназначены для анализа характеристик погрешностей систем  навигации – инер­циальных, доплеровских, радиотехнических ближней и дальней навигации, спутниковых и др. Формирование и выдача действительных значений координат  местоположения, составляющих скорости (в любой системе координат), курса, крена и тангажа:

  • на всем протяжении полета от взлета до посадки,
  • при любых эволюциях объекта,
  • независимо от метеоусловий,
  • без запаздывания и динамических ошибок.

В ПК реализована обработка избыточной информации от различных систем навигации с помощью фильтра Калмана со сглаживанием в прямом и обратном времени.

Алгоритмы и программы ПК обладают следующими характеристиками:

-вектор состояния погрешностей (ПК «Эталон», ПК «Эталон-XXI») включает в себя погрешности инерци­аль­ной системы в определении координат, скорости, построения вертикали, определения курса, дрейфы гироскопов, погрешности акселерометров, неортогональности осей приборного трехгранника БИНС (ПК «Эталон-МК») и систематические погрешности корректоров и имеет размерность:

  • ПК «Эталон» — 13 порядок,
  • ПК «Эталон-XXI» — 13 порядок,
  • ПК «Эталон-МК» — 19 порядок;

-вектор измерения (размерности до 18);

-вектор действительных значений (7 порядка);

-языки программирования — ФОРТРАН, Paskal, C++.

Точностные характеристики ПК «Эталон»:

-погрешности определения действительных значений параметров:

-в режиме ИНС+СНС: координат местоположения 5÷10 м;

-в дифференциальном режиме СНС: координат местоположения — 3 м; составляющих скорости — 0,03 м/с; истинного курса 3 угл.мин.;

погрешности ИНС (б): вертикали — 0,05 угл.мин; азимутального угла — 0,2 угл.мин; дрейфов горизонтальных гироскопов — 0,002 град/ч; дрейфа азимутального канала — 0,02 град/ч; масштабных коэффициентов акселерометров — 0,006%.

ПК семейства «Эталон» применены при выполнении анализа характеристик погрешностей ПНК ЛА Ил-96-300, Ил-96Т, Ил-76, Ту-160, Ту-204, Ту-214, Ту-334, Су-25, Су-27, Су-30, Ан-124, Ан-70, Ан-140, Бе-200, МиГ-29, «Гжель» и др., а также следующих систем навигации: И-21, БИНС-85, LTN-101, НСИ-2000, TANS Vector, А-735, А-737, GG-24 и др. В реальном времени алгоритмы ПК «Эталон» реализованы в бортовом комплексе траекторных измерений для тяжелых и маневренных самолетов, выполнено свыше 7000 полетов.

Программный комплекс «Анализ»

Программный комплекс анализа материалов летных испытаний систем пилотажно-навигационного оборудования «Анализ» обеспечивает:

ввод и подготовку информации:

  • ввод данных из файлов двоичного и текстового формата (бортовые системы регистрации, средства траекторных измерений, результаты моделирования);
  • контроль и устранение сбойных значений, аппроксимация, интерполяция, перевод размерности, произвольные вычисления с массивами значений параметров, выборка значений параметров по различным критериям;
  • пересчет систем координат.

представление информации:

  • отображение информации в табличном и графическом виде в различных комбинациях;
  • построение обзорных графиков полета (траектория маршрутного полета, заход на посадку);
  • непрерывное видеоизображение внешней обстановки и самолета с выводом параметров полета;

анализ характеристик систем ПНО:

  • комплексная обработка информации спутниковой и инерциальной систем.
  • статистический и спектральный анализ процессов измерений и погрешностей измерений, вычисление корреляционных функций, законов распределения, частотных характеристик.
  • идентификация математических моделей погрешностей измерений.

Программный комплекс анализа материа­лов летных испытаний применяется при всех видах летных испытаний ЛА  и БО, всех типов летательных аппаратов, в том числе таких как RRJ, МС-21, Т-50 и т.д.

 

5 Летные исследования и испытания программно-аппаратных средств, реализующих технологии CNS/ATM

Экспериментальная база для проведения исследований и испытаний

Для проведения летных исследований и испытаний режимов и функций CNS/ATM в АО «ЛИИ им. М.М. Громова» создана экспериментальная база, включающая наземный специализированный стенд, аэродромные средства радиотехнического обеспечения полетов и управления воздушным движением, парк летающих лабораторий на базе самолетов (Ту-154М, Ил-76, Ил-103 и др.) и вертолетов (Ми-8, Ми-17).

Специализированный комплекс включает локальную контрольно-корректирующую станцию GBAS (ЛККС-А 2000, ООО «НППФ «Спектр»), станцию АЗН-В VDL-4 (Пульсар-Н, ООО «Фирма «НИТА»), экспериментальное автоматизированное место руководителя полетов с отображением воздушной обстановки в зоне аэродрома по информации всех имеющихся на аэродроме средств наблюдения. В состав комплекса входит пилотажно-моделирующий стенд, позволяющий имитировать конфликтную ситуацию с реальными объектами.

Аэродромные средства радиотехнического обеспечения полетов и УВД включают аэродромный обзорный радиолокатор «Лира-А10», посадочный локатор «PAR-E», вторичный радиолокатор «Аврора» с режимом АЗН-В на базе 1090ES (расширенный сквиттер), комплексы средств автоматизации управления воздушным движением «Альфа» (ООО «НИТА»), «ВИСП-97» (ЗАО «НТПО «Вектор»), «Синтез» (АО «ВНИИРА»), на которых отображается воздушная обстановка по данным радиолокационных комплексов.

Аппаратура специализированного стенда и аэродромных средств объединены в локальную информационную сеть, что позволяет организовать передачу данных о реальной воздушной обстановке на специализированный стенд для отработки алгоритмов разрешения конфликтных ситуаций, формирования 3D и 4D индикации на рабочих местах руководителей полетов, в том числе при заходе на посадку.

Используемое оборудование летающих лабораторий включает как сертифицированную серийную аппаратуру (БМС-П, АПДД разработки АО «ВНИИРА-Навигатор», АЗН-В «Пульсар» разработки ООО «Фирма «НИТА»), так и экспериментальные системы (индикаторы, вычислители, цифровые линии обмена информацией) с возможностью оперативного изменения вариантов индикации, состава передаваемой информации, параметров передачи и др.

Специальное программное обеспечение позволяет оценивать целостность навигационного поля GNSS, определять эталонные значения координат траектории полета летающей лаборатории с сантиметровой погрешностью, с высокой точностью синхронизировать бортовые и наземные данные, получаемые в летных испытаниях.

 

Практические аспекты проведения летных исследований и испытаний

В интересах внедрения в Российской Федерации технологий CNS/ATM в АО «ЛИИ им. М.М. Громова» выполнены следующие работы:

— проведен полный цикл испытаний (заводские и сертификационные) спутниковой системы посадки GLS (Global Landing System) с использованием наземной станции GBAS ЛККС-А 2000 по I категории ИКАО, а затем и по категориям II и III ИКАО;

— проведены заводские испытания наземной станции GBAS «Орбита» и наземной станции АЗН-В «ПУЛЬСАР-Н» с режимом VDL-4;

— отработана методология захода на посадку по криволинейным траекториям во взаимодействии с наземными службами УВД.

Результаты исследований и испытаний элементов CNS/ATM неоднократно демонстрировались на Международных авиационно-космических салонах с выполнением показательных полетов. На аэродроме АО «ЛИИ им. М.М. Громова» могут быть проведены испытания перспективных технологий CNS/ATM на самолетах МС-21 и SSJ-100.

6 Нормативно-техническая документация

Нормативно-техническая документация, разработанная в Институте в рамках реализации головных функций в отрасли по испытаниям и сертификации пилотажно-навигационного оборудования, регламентирует методы проведения испытаний и сертификации ЛА в соответствии с отечественными и международными нормами летной годности.

 

Направления разработки НТД. На основании зарубежных нормативных документов разрабатываются специальные технические условия по оценке как отдельных систем и оборудования, так и оценки расширения ожидаемых условий эксплуатации — подтверждение различных навигационных спецификаций (RNAV, RNP).

Методики летных испытаний. Разрабатываются методики летных испытаний опытного ЛА по требованиям разработчика и заказчика с учетом специфических особенностей нового пилотажно-навигационного оборудования по структуре, техническому исполнению, режимам применения и эксплуатации, новых требований отечественных и международных стандартов.

Руководства и методы определения соответствия (МОС) разрабатываются на основе новых апробированных методов наземных и летных сертификационных испытаний, адаптированных к новым требованиям отечественных и международных стандартов. Разработаны и внедрены в действие:

— Технические требования к самолетам транспортной категории, выполняющим всепогодные полеты (ТТ-ВП);

— Руководство № 25-11А по сертификации систем электронной индикации самолетов транспортной категории.

— Разработан проект руководства «Критерии лётной годности для одобрения установленной на воздушном судне системы обзора местности и предупреждения об опасности TAWS для самолётов по Части 25».