Инновационные разработки аспирантов ЮУрГУ помогут самолётам приземляться «вслепую»

Бывали ли вы в такой ситуации, когда ваш самолёт приземлялся в облаках и полной невидимости? Было страшно? Теперь можно не бояться таких сложных перелётов!

В Южно-Уральском государственном университете научный коллектив кафедры «Конструирование и производство радиоаппаратуры» Высшей школы электроники и компьютерных наук создал современную курсо-глиссадную систему посадки самолетов (КГС).

Первые шаги в научной деятельности Владимир Думчев и Олег Кораблёв сделали ещё на 3 курсе специалитета:

«Наш научный руководитель, доктор технических наук, профессор Николай Войтович попросил произвести расчеты антенны курсового и глиссадного радиомаяка с помощью автоматизированных систем проектирования. В течение 2 лет мы занимались этими расчетами, потому что скорость работы у нас была низкая, мы ещё не «набили руку» и делали это в свободное от учебы время. После того, как расчеты были завершены, Николай Иванович вдохновил нас на поступление в магистратуру и предложил продолжить свои исследования», – рассказывают молодые учёные.

Работа этой системы построена следующим образом: Наземное оборудование курсо-глиссадной системы с помощью радиотехнических средств формирует в пространстве линию захода на посадку, которая образуется в результате пересечения плоскости курса и плоскости глиссады. Самолет, по мере приближения к аэродрому и во время снижения, принимает сигналы этой системы и, тем самым, пилот получает нужную информацию: отклоняется ли самолет от заданного курса и по какой траектории ему заходить на посадку.

Такие системы уже много десятков лет исследует и конструирует Николай Войтович. Ребята являются научными последователями профессора и продолжают совершенствовать КГС:

«С помощью наших разработок самолет может заходить на посадку и приземляться практически вслепую. Например, курсовой радиомаяк – задает направление вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а глиссадный радиомаяк определяет наклонную плоскость относительно земли. Линия их пересечения – это нужная траектория посадки самолета», – рассказывают молодые ученые.

В магистратуре научная работа аспирантов поделилась на два направления. Олег начал исследование и создание курсового радиомаяка, а Владимир основательно прорабатывал конструкцию антенной системы глиссадного радиомаяка, которая состоит из 4 резонаторных антенн с частично прозрачной поверхностью.

В течение нескольких лет Владимир Думчев занимался вопросами, начиная  с обеспечения контроля сигналов отдельного излучателя, заканчивая  разработкой самой конструкции антенны.

Владимир рассказывает, что при изготовлении антенны на радиозаводе «Полёт», который занимается радионавигационными и радиолокационными системами, он научился разбираться в вопросах  разработки и корректировки конструкторской документации, а также настраивать уже готовую антенну.

Олег Кораблев занимается исследованием и разработкой курсового радиомаяка. Одна из задач, которая стояла перед ним – рассчитать, устойчивы ли характеристики антенны к влиянию внешних метеофакторов: дождя, снега, обледенения.

Дело в том, что при влиянии различных осадков плоскость курса не должна отклоняться от оси взлетно-посадочной полосы (ВПП). Это разрешено только на минимально допустимый угол, который измеряется единицами минут.

«При сильном ветре, обледенении антенн или налипании на них мокрого снега могут изменяться характеристики курсового радиомаяка, и плоскость курса отклонится от заданной оси. Расчет такого отклонения практически невозможно произвести только в теории, нужно было посмотреть, как антенна будет вести себя в реальной жизни. Поэтому мы изготовили её макет и наблюдали за изменением характеристик при различных условиях», – говорит Олег Кораблев.

Вторая задача, которая стояла перед аспирантом – это рассчитать антенну на прочность. Антенна должна быть достаточно прочной для того, чтобы выдерживать ветровые и другие внешние нагрузки. В то же время, как это ни парадоксально, она должна быть хрупкой.

Случаются разные внештатные ситуации, когда по каким-либо причинам самолет при посадке выезжает за пределы взлетно-посадочной полосы.

Антенна курсового радиомаяка располагается на расстоянии 400-1000 метров от конца взлетно-посадочной полосы. Если самолёт вдруг выезжает за пределы полосы, то антенна  должна разрушиться, не повредив его. Если смотреть на это с экономической точки зрения, то антенна стоит дешевле, чем самолет, а человеческие жизни тем более бесценны.

В прошлом году Олег и Владимир стали победителями конкурса «Научная перспектива», который проводился в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100. Они уже освоили полученный грант, средства от которого пошли на расчеты, изготовление модели, стендов, датчиков и финальные лабораторные испытания.

В ближайшее время аспиранты планируют опубликовать результаты научного исследования в одном из журналов, выпускаемых Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE), который входит в международную базу Scopus.

Молодые ученые являются авторами патентов РФ на свои изобретения и разработки. Опытные образцы уже установлены на аэродроме в Челябинской области, готовятся документы на сертификацию новой системы.

Уже сейчас изготавливается второй комплект аппаратуры и курсо-глиссадная система готовится к серийному производству.