priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-2-145-152pribor-15Research ArticleИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫINFORMATION-MEASURING AND CONTROL SYSTEMSПостроение, модели формирования и обработки сигналов системы измерения воздушных параметров с интегрированным фюзеляжным приемником потокаConstruction, modeling of signal formation and processing for air parameters measuring system with the integrated fuselage flow receiverСолдаткинВ. М.SoldatkinV. M.

Владимир Михайлович Солдаткин – д-р техн. наук, профессор; кафедра электронного приборостроения и менеджмента качества; профессор

Казань

Vladimir M. Soldatkin – Dr. Sci., Professor;  Department of Electronic Instrument Making and Quality Management; Professor

Kazan

w-soldatkin@mail.ruСолдаткинВ. В.SoldatkinV. V.

Вячеслав Владимирович Солдаткин – д-р техн. наук, профессор; кафедра электронного приборостроения и менеджмента качества; профессор

Казань

Vyacheslav V. Soldatkin – Dr. Sci., Professor; Department of Electronic Instrument Making and Quality Management; Professor

Kazan

w-soldatkin@mail.ruЕфремоваЕ. С.EfremovaE. S.

Елена Сергеевна Ефремова – канд. техн. наук; кафедра электронного приборостроения и менеджмента качества; доцент

Казань

Elena S. Efremova – PhD; Department of Electronic Instrument Making and Quality Management; AssociateProfessor

Kazan

soldatkina1991@bk.ruНикитинА. В.NikitinA. V.

Александр Владимирович Никитин – канд. техн. наук; кафедра электронного приборостроения и менеджмента качества; доцент

Казань

Aleхandеr V. Nikitin – PhD; Department of Electronic Instrument Making and Quality Management; AssociateProfessor

Kazan

nikitin.rf@mail.ruКазанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева-КАИA. N. Tupolev Kazan National Research Technical University202424112024672145152Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/15

Отмечена необходимость измерения воздушных параметров движения самолетов и других летательных аппаратов (ЛА) для решения задач управления и обеспечения безопасности движения в пределах атмосферы. Рассмотрены особенности широко используемых систем измерения воздушных параметров с распределенными по фюзеляжу приемниками и датчиками параметров набегающего воздушного потока. Эти приемники и датчики пневмопроводами и электрическими кабелями соединены с бортовым вычислителем, формирующим выходные сигналы системы, что усложняет конструкцию, увеличивает массу и стоимость системы. Выступающие за обшивку фюзеляжа приемники и датчики нарушают аэродинамику ЛА, увеличивают заметность траектории его движения. Разрабатываемые системы измерения воздушных параметров на основе вихревого, ионнометочного и ультразвукового методов контроля параметров набегающего потока, построенные на базе одного (интегрированного) многофункционального приемника потока, также не устраняют все указанные недостатки. Раскрыты принципы построения системы измерения воздушных параметров движения ЛА с интегрированным фюзеляжным приемником потока с встроенными преобразователями первичной информации и вычислителем системы. Получены аналитические модели первичных информативных сигналов, алгоритмов их обработки и формирования выходных сигналов системы. Рассмотрены конкурентные преимущества и область применения рассматриваемой системы.

It is noted that measuring the air parameters of airplanes and other aircrafts movement is necessary for solving control problems and ensure safety of traffic within the atmosphere. The features of widely used systems for measuring air parameters with receivers and sensors of incoming air flow parameters distributed throughout the fuselage are considered. Pneumatic lines and electrical cables that connect these receivers and sensors to an on-board computer generating system output signals, complicate the design and increase the system weight and cost. Receivers and sensors protruding beyond the fuselage skin disrupt the aerodynamics of the aircraft and increase its trajectory visibility. The systems being developed for measuring air parameters using vortex, ion-tag and ultrasonic methods for monitoring the oncoming flow and built on the basis of one (integrated) multifunctional flow receiver, also do not eliminate all of these shortcomings. The principles of constructing a system for measuring the air parameters of an aircraft's movement with an integrated fuselage flow receiver with built-in primary information converters and a system computer are formulated. Analytical models of primary informative signals, algorithms for their processing and generation of system output signals are developed. The competitive advantages and scope of application of the system under consideration are discussed.

воздушные параметрыизмерениесистемапостроениеприемникинтегрированныйфюзеляжныймоделисигналыобработкапреимуществаприменениеair parametersmeasurementsystemconstructionreceiverintegratedfuselagemodelssignalsprocessingadvantagesapplicationReferencesФилатов Г. А., Пуминова Г. С., Сильвестров П. В. Безопасность полетов в возмущенной атмосфере. М.: Транспорт, 1992. 272 с.Filatov G.A., Puminova G.S., Silvestrov P.V. Bezopasnost' poletov v vozmushchennoy atmosfere (Flight Safety in a Disturbed Atmosphere), Moscow, 1992, 272 р. (in Russ.)Макаров Н. Н. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса: Теория, проектирование, применение / Под ред. д.т.н. В. М. Солдаткина. М.: Машиностроение, 2009. 760 с.Makarov N.N. Sistemy obespecheniya bezopasnosti funktsionirovaniya bortovogo ergaticheskogo kompleksa: Teoriya, proyektirovaniye, primeneniye (Systems for Ensuring the Safety of the Functioning of the Onboard Ergatic Complex: Theory, Design, Application), Moscow, 2009, 760 р. (in Russ.)Кравцов В. Г., Алексеев Н. В. Аэрометрия высотно-скоростных параметров летательных аппаратов // Приборы и системы: Управление, контроль, диагностика. 2000. № 8. С. 47—50.Kravtsov V.G., Alekseev N.V. Instruments and Systems: Monitoring, Control, and Diagnostics, 2000, no. 8, pp. 47–50. (in Russ.)Солдаткин В. М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001. 448 с.Soldatkin V.M. Metody i sredstva izmereniya aerodinamicheskikh uglov letatel'nykh apparatov (Methods and Means for Measuring the Aerodynamic Angles of Aircraft), Kazan, 2001, 448 р. (in Russ.)Клюев Г. И., Макаров Н. Н., Солдаткин В. М., Ефимов И. П. Измерители аэродинамических параметров летательных аппаратов. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2005. 509 с.Klyuev G.I., Makarov N.N., Soldatkin V.M., Efimov I.P. Izmeriteli aerodinamicheskikh parametrov letatel'nykh apparatov (Meters of Aerodynamic Parameters of Aircraft), Ulyanovsk, 2005, 509 р. (in Russ.)Солдаткин В. М., Ганеев Ф. А., Солдаткин В. В., Никитин А. В. Авиационные приборы, измерительно-вычислительные системы и комплексы: Принципы построения, алгоритмы обработки информации, характеристики и погрешности. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2014. 526 с.Soldatkin V.M., Ganeev F.A., Soldatkin V.V., Nikitin A.V. Aviatsionnyye pribory, izmeritel'no-vychislitel'nyye sistemy i kompleksy: Printsipy postroyeniya, algoritmy obrabotki informatsii, kharakteristiki i pogreshnosti (Aviation Instruments, Measuring and Computing Systems and Complexes: Design Principles, Information Processing Algorithms, Characteristics and Errors), Kazan, 2014, 526 р. (in Russ.)Ефремова Е. С., Солдаткин В. М. Построение и погрешности системы воздушных сигналов на основе вихревого метода // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 8. С. 749—755.Efremova E.S., Soldatkin V.V. Journal of Instrument Engineering, 2020, no. 8(63), pp. 749–755. (in Russ.)Ефремова Е. С., Никитин А. В., Солдаткин В. В., Солдаткин В. М. Теоретические основы разработки и исследования электронного датчика параметров вектора ветра воздушной скорости малоразмерного летательного аппарата // Изв. вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 9. С. 774—781.Efremova E.S., Nikitin A.V., Soldatkin V.V, Soldatkin V.M. Journal of Instrument Engineering, 2021, no. 9(64), pp. 774–781. (in Russ.)Ефремова Е. С., Мифтахов Б. И., Солдаткин В. В., Солдаткин В. М. Методические погрешности электронного датчика параметров вектора воздушной скорости летательного аппарата // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 6. С. 457—463.Efremova E.S., Miftakhov B.I., Soldatkin V.V., Soldatkin V.M. Journal of Instrument Engineering, 2023, no. 6(66), pp. 457–463. (in Russ.)Пат. СССР 271140, МКИ G01P 5/12. Фюзеляжный приемник статического давления с аэродинамическим компенсатором / Б. И. Абрамов, В. А. Смольцов, М.И. Петрова. 1970. БИ № 17.Patent SU 271140, G01P 5/12, Fyuzelyazhnyy priyemnik staticheskogo davleniya s aerodinamicheskim kompensatorom (Fuselage Static Pressure Receiver with an Aerodynamic Compensator), B.I. Abramov, V.A. Smoltsov, M.I. Petrova, Published 1970, Bulletin 17. (in Russ.)Пат. СССР 339815, МКИ G01P 5/12. Фюзеляжный приемник статического давления / Б. И. Абрамов. 1972. БИ № 17.Patent SU 339815, G01P 5/12, Fyuzelyazhnyy priyemnik staticheskogo davleniya (Fuselage Static Pressure Receiver), B.I. Abramov, Published 1972, Bulletin 17. (in Russ.)Харин Е. Г., Копылов И. А. Технология летных испытаний бортового оборудования летательных аппаратов с применением комплекса бортовых траекторных измерений. М.: МАИ-ПРИНТ, 2012. 360 с.Kharin E.G., Kopylov V.A. Tekhnologii letnykh ispytaniy bortovogo oborudovaniya letatel'nykh apparatov s primeneniyem kompleksa bortovykh trayektornykh izmereniy (Technologies for Flight Tests of Onboard Equipment of Aircraft Using a Complex of On-Board Path Measurements), Moscow, 2012, 360 р. (in Russ.)Залманзон Л. А. Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 247 с.Zalmanzon L.A. Protochnyye elementy pnevmaticheskikh priborov kontrolya i upravleniya (Flow Elements of Pneumatic Monitoring and Control Devices), Moscow, 1961, 247 р. (in Russ.)Браславский Д. А., Логунов С. С., Пельпор Д. С. Авиационные приборы и автоматы. М.: Машиностроение, 1970. 432 с.Braslavsky D.A., Logunov S.S., Pelpor D.S. Aviatsionnyye pribory i avtomaty (Aviation Instruments and Machines), Moscow, 1970, 432 р. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.