Wpływ dynamiki samolotu i jego stanu lotu na bezpieczeństwo wykonania manewru ominięcia ruchomych przeszkód

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_243/33

send Jerzy Graffstein Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa, Centrum Technologii Kosmicznych, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa

Download Article

Streszczenie

Właściwe określenie istotnych czynników wpływających na przebieg wyliczanego manewru uniknięcia kolizji z ruchomymi przeszkodami jest niezbędne w celu zapewnienia bezpiecznego ominięcia ruchomej przeszkody. Jednocześnie w trakcie manewru omijania wymagane jest zachowanie żądanej separacji między samolotem a przeszkodami. Przedmiotem pracy jest analiza sposobu w jaki czynniki wpływają na przebieg manewru antykolizyjnego z uwzględnieniem deformacji trajektorii i zmian przebiegu odległości samolotu od wykrytych przeszkód. Skupiono się na wewnętrznych oddziaływaniach, które wynikają z istotnych zmian zachowania się samolotu. Rozważania zostały zilustrowane wybranymi wynikami z symulacji komputerowych typowych manewrów ominięcia przeszkód, poddanych negatywnym wpływom wybranych czynników. Zaproponowano wytyczne, które powinny umożliwić przeciwdziałanie niekorzystnym oddziaływaniom na realizację wyliczonego manewru.

Słowa kluczowe

automatyczne sterowanie lotem, dynamika lotu, komputerowa symulacja lotu, unikanie kolizji

The Influence of Airplane’s Dynamics and Its’ State of Flight on Safety of an Evasive Manoeuvre Performed to Avoid Moving Obstacles

Abstract

The exact identification of essential factors affecting the course of evasive manoeuvre, that has been computed to avoid a collision with moving obstacles, is necessary to ensure a safe passing by a moving obstacle. At the same time, during the evasive manoeuvre the pre-defined separation between the airplane and obstacles is required. The matter of presented work is defined as the analysis of influence of factors on execution of anti collision manoeuvre taking into account deformation of flight trajectory and changes of time histories of distance from the airplane to detected obstacles. Attention has been focused on internal interactions, resulting from the essential changes of the airplane’s behaviour. Discussion has been illustrated by selected results of computer simulations, executed for typical manoeuvres performed to avoid obstacles, while affected by adverse impacts of selected factors. The appropriate guidelines have been proposed, that should counteract these adverse effects on realisation of computed manoeuvre.

Keywords

collision avoidance, flight control system, flight dynamic, numerical simulation

Bibliography

  1. Graffstein J., Functioning of air anti-collision system during test flight, “Aviation”, Vol. 18, No. 1, 2014, 44–51, DOI: 10.3846/16487788.2014.865945.
  2. Graffstein J., Manewry wykonywane przez samolot podczas omijania ruchomej przeszkody dla wybranych scenariuszy. „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 19, Nr 2, 2015, 19–24, DOI: 10.14313/PAR_216/19.
  3. Graffstein J., Sposób wyboru optymalnej trajektorii lotu manewru antykolizyjnego realizowanego w otoczeniu ruchomych przeszkód. „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 22, Nr 4, 2018, 5–11, DOI: 10.14313/PAR_230/5.
  4. Graffstein J., Selected aspects of automatic maneuver control to avoid moving obstacles resulting from the simulation analysis of the course of aircraft movement, Advances in Intelligent Systems and Computing, “Challenges in Automation, Robotics and Measurement Techniques”, Vol. 440, 2016, 127–139.
  5. Graffstein J., Symulacja przebiegu automatycznie sterowanego manewru omijania ruchomej przeszkody w warunkach podejścia do lądowania, „Mechanika w Lotnictwie”, PTMTiS, 2016, 113–125.
  6. Jung T., Piera M.A., Ruiz O.S., A causal model to explore the ACAS induced collisions, “Journal Aerospace Engineering”, Vol. 228, No. 10, 2015, 1735–1748, DOI: 10.1177/0954410014537242.
  7. Lin C.E., Wu Y.-Y., Collision avoidance solution for low-altitude flights, “Journal Aerospace Engineering”, Vol. 225, No. 1, 2011, 779–790, DOI: 10.1177/0954410011399211.
  8. Lin Z., Castano L., Mortimer E., Xu H., Fast 3D collision avoidance algorithm for fixed wing UAS, Journal of Intelligent and Robotic Systems, Vol. 97, 2019, 577–604, DOI: 10.1007/s10846-019-01037-7.
  9. Orefice M., Di Vito V., Aircraft automatic collision avoidance using spiral geometric approach, International Conference on Aerospace Sciences and Aviation Technology (ICASAT), “International Scholarly and Scientific Research & Innovation”, 2016, 705–712.
  10. Paielli R.A., Modeling maneuver dynamics in air traffic conflict resolution, “Journal of Guidance, Control, and Dynamics”, Vol. 26, No. 3, 2003, 407–415.
  11. Phillips W.F., Mechanics of Flight, John Willey & Sons, Inc, New Jersey 2010.
  12. Stevens B.L., Levis F.L., Aircraft Control and Simulation. J. Wiley & Sons, Inc., 2016.
  13. Tang J., Piera M.A., Baruwa O.T., A discrete-event modeling approach for the analysis of TCAS-induced collisions with different pilot response times, “Journal Aerospace Engineering, Vol. 229, No. 13, 2015, 2416–2428, DOI: 10.1177/0954410015577147.