Planowanie trajektorii lotu samolotu klasy General Aviation w awaryjnych stanach lotu

• Autorzy: Majka A.

Warianty tytułu

EN

Post-failure trajectory planning for general aviation aircraft

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zdarzenie niebezpieczne polegające na utracie mocy zespołu napędowego samolotu, zniszczeniu lub ciężkim uszkodzeniu struktury płatowca itp. wywołuje sytuację awaryjną, która wymaga podjęcia przez pilota natychmiastowej decyzji. W przypadku samolotów większych istnieją pokładowe systemu wspomagające podjęcie takiej decyzji. W samolotach małych klasy General Aviation (GA) brak jest dotychczas takich rozwiązań. Postęp technologiczny umożliwia już tworzenie systemów wspomagania decyzji również w obszarze lotnictwa GA. Specjalne systemy mogą pomóc pilotowi podjąć decyzję, czy istnieje potrzeba awaryjnego lądowania i gdzie on może to lądowanie wykonać. Pozwalają również określić tor lotu jakim powinien poruszać się samolot aby prawdopodobieństwo wykonania bezpiecznego lądowania było jak najwyższe. Celem pracy jest przedstawienie metody optymalizacji trajektorii dolotu samolotu do lotniska lub lądowiska w przypadku konieczności przerwania zadania lub wystąpienia awarii uniemożliwiającej jego kontynuowanie. Metoda umożliwia również określenie optymalnej trajektorii wylotu znad obszaru podlegającego szczególnej ochronie (np. duże skupiska ludzkie), w przypadku wystąpienia awarii uniemożliwiającej kontynuowanie realizowanego zadania.

EN

A distress event i.e. loss of engine power, structural damage etc., creates a major emergency situation in General Aviation (GA) aircraft. It requires location of a safe-to-land strip within reach, and immediately planning and executing an effective flight path towards it. Currently, technological development in avionics allows to create a flight deck decision support tool for trajectory planning of GA aircraft in emergency situation. The automated path planning algorithm generates within seconds an optimized trajectory to be followed by the pilot to safe landing. The trajectory planning is formulated as an optimal control problem, with the aircraft kinematics and dynamics expressed by the state equations, and objective functional that may capture the time, length, energy loss, etc. Obstacles and restricted or prohibited zones are represented as constraints on the positional state variables. The purpose of the paper is to present the method of flight path optimization of an aircraft in emergency, after a distress event, which makes impossible continuation of the original flight. The methods allows to determine optimal escape flight path from special protection areas (e.g. cities etc.) or danger zones, as well. The simplified realization of the Ritz-Galerkin method was used in this work which uses an approximate solution to boundary value problems for determining the optimal flight trajectory. The method allows determining the optimal trajectory of the flight satisfying the initial/final conditions and control functions and path constrains for an aircraft.

Słowa kluczowe

PL

trajektoria lotu; bezpieczne lądowanie; tor lotu

EN

post-failure trajectory; aviation aircraft; general aviation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 7007--7016
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Majka A.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Samolotów i Silników Lotniczych, Al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Abdallah L., Haddou M., Khardi S., Optimization of Operational aircraft parameters reducing noise emission. Applied Math. Sc. , 4:1, 515-535, 2010.
• 2. Bellman R., The theory of dynamic programing. The Rand Corporation. Santa Monica, California1954.
• 3. Borgoń J., Jaźwiński J., Niezawodność eksploatacyjna i bezpieczeństwo lotów.WKiŁ, Warszawa 1989.
• 4. Elbir T., Estimation of Engine Emissions from Commercial Aircraft at a Midsized Turkish Airport. Journal of Environmental Engineering, 210-215, 2008.
• 5. Etkin B., Reid L.D., Dynamics of Flight. John Wiley and Sons, third edition, 1996.
• 6. Filippone A., Flight Performance of Fixed and Rotary Wing Aircraft. ELSEVIER. London, 2006.
• 7. Khan S., Flight Trajectories Optimization. ICAS 2002 Congress, Toronto, Canada 2002.
• 8. Khardi S., Aircraft Flight Path Optimization. The Hamilton-Jacobi-Bellman Considerations. Applied Mathematical Sciences, Vol. 6, no. 25, 1221 – 1249, 2012.
• 9. Pontryagin L., BoltyanskyV., Gamkrelidze V, Mischenko E., Mathematical Theory of Optimal Processes. Wiley-Interscience, New York 1962.
• 10. Prats X., Puig V., Quevedo J., Nejjari F., Optimal departure aircraft trajectories minimising population annoyance. 3rd International Conference on Research in Air Transportation, Fairfax, USA 2008.
• 11. Prats X., Quevedo J., Puig V., Trajectory Management for Aircraft Noise Mitigation. ENRI International Workshop on ATM/CNS, Tokyo, Japan 2009.
• 12. Taranienko W.T., Momdzi W.G., Simple variational method in boundary value problems of flight dynamics.Maszinostrojenije, Moscow 1986.
• 13. Wijnen R.A.A., Visser H.G., Optimal departure trajectories with respect to sleep disturbance. 7th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Maastricht, The Netherlands 2001.