南乌拉尔国立大学科学家研发出一种独特的飞机导航系统

南乌拉尔国立大学的研发人员已获得专利,该装置利用无线电测距仪确定飞机高度和角度位置,是一项经济实惠且易于实施的发明,可帮助飞机(运载火箭和无人机)着陆。这项工作是在国家“青年与儿童”项目“优先2030计划”框架下开展的。

一种独特的导航装置可以确定飞机相对于地面的高度和角度位置,从而有助于确保其无需人工干预即可自动着陆。该装置读取的空中物体参数将有助于正确控制发动机,使飞机在着陆前立即保持补偿后的垂直位置。

“与传统的机载无线电导航系统(例如用于确定飞机与目标距离的无线电测距仪)不同,我们开发的系统能够确定飞机相对于地球表面的角位置,”南乌拉尔国立大学无线电电子与通信系统系副教授尼古拉·杜达列夫解释道。“我们开发的算法提供了一种利用无线电测距仪的新方法,该算法将系统中包含的四个无线电测距仪获得的测距转换为飞机的角位置。” 在设置物体空间位置参数后,新设备会将测量和处理后的导航信息快速传输到飞机控制系统。

通常,所有进近着陆物体的坐标和角位置并非由单一系统确定,而是由一系列系统结合多种算法确定。南乌拉尔国立大学的开发人员将多种测量设备(无线电测距仪、陀螺仪等)的功能集成到一个简单且价格低廉的设备中,使其极其高效。

该装置是一个轻质铝盒,带有接收和发射路径(内部包含天线、发射器下部开口以及处理系统),并固定在机身上。

该装置的独特之处在于,它首次基于多个无线电测距仪,这些测距仪可以同时确定物体与地面的多个距离值,并在装置出现角度偏差时自动解决几何问题,并输出已处理的数据,以便专家能够及时准确地补偿装置的空间位置,确保安全着陆。

专家们不仅强调了该装置的优势,还强调了其低成本。与模拟地面雷达系统相比,车里雅宾斯克研发人员的该装置成本将降低十倍。

“为了测试该装置的可操作性,我们开发了一个模型。我们使用了一个中国制造的收发器模块,每个模块售价约3000卢布,”南乌拉尔国立大学飞行控制系统研究实验室的工程师亚历山大·科伦丘克说道。“考虑到零部件采购和结构件制造,该装置的总成本与执行类似功能的导航装置相比较低。我们通过一种独特的方法节省了成本:我们使用无线电测距仪解决了一个前所未有的难题:我们用它来通过我们独创的算法确定角位置。

这款新型导航装置于2024年在可重复使用运载火箭发动机演示器的现场测试中成功通过了实验测试,该火箭由南乌拉尔国立大学的科学家根据国家委托研制。如今,这项发明已准备好由大学的工业合作伙伴实施。”

叶卡捷琳娜·博尔尼赫
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