Xây dựng phương pháp dẫn, điều khiển tự động hạ cánh cho UAV-MiG-21

Bài viết đề cập đến quá trình tự động hạ cánh cho máy bay MiG-21 khi thực hiện hoán cải thành UAV-MiG-21. Nội dung nghiên cứu đề xuất một phương pháp xây dựng quỹ đạo hạ cánh mới cho MiG-21 khi thực hiện hoán cải thành UAV-MiG-21 trong gian đoạn tiếp cận hạ cánh và hạ cánh trực tiếp trong kênh dọc và kiểm tra khả năng thực hiện bám quỹ đạo hạ cánh tự động của UAV-MiG-21.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng phương pháp dẫn, điều khiển tự động hạ cánh cho UAV-MiG-21 Nghiên cứu khoa học công nghệ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP DẪN, ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HẠ CÁNH CHO UAV-MiG-21 Lê Ngọc Lân1*, Nguyễn Vũ2, Hoàng Minh Đắc1 Tóm tắt: Bài báo đề cập đến quá trình tự động hạ cánh cho máy bay MiG-21 khi thực hiện hoán cải thành UAV-MiG-21. Nội dung nghiên cứu đề xuất một phương pháp xây dựng quỹ đạo hạ cánh mới cho MiG-21 khi thực hiện hoán cải thành UAV-MiG-21 trong gian đoạn tiếp cận hạ cánh và hạ cánh trực tiếp trong kênh dọc và kiểm tra khả năng thực hiện bám quỹ đạo hạ cánh tự động của UAV-MiG-21. Phương pháp mới đảm bảo máy bay hạ cánh tiếp đất với tốc độ rơi xuống (tốc độ thẳng đứng) nhỏ mà vẫn đảm bảo không kéo dài quãng đường kéo bằng. Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp dẫn mới tốt hơn với với phương pháp bám theo quỹ đạo hàm mũ thường được sử dụng trước đây. Từ khóa: Hạ cánh trực tiếp; Phương pháp dẫn tự động hạ cánh; MiG-21. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay phương tiện bay không người lái (UAV) đang là xu hướng phát triển của nhiều nước, chúng được ứng dụng rộng rải trong dân sự đặc biệt là quân sự. Trong các xu hướng phát triển đó xu hướng hoán cải máy bay chiến đấu thành máy bay không người lái đã được nhiều nước quan tâm và thực hiện thành công. Trong các nội dung thực hiện nghiên cứu phương tiện bay không người lái, vấn đề nghiên cứu tự động quá trình cất/hạ cánh là những nội dung không thể thiếu, đặc biệt là quá trình hạ cánh. Quá trình hạ cánh là một quá trình phức tạp ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn bay và là một trong những quá trình xảy ra nhiều sự cố mất an toàn nhất. Trong quá trình hạ cánh giai đoạn hạ cánh trực tiếp là giai đoạn phức tạp tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn. Giai đoạn hạ cánh trực tiếp, bài toán thông thường được phân ra làm 2 kênh là kênh chuyển động dọc và kênh chuyển động cạnh. Trong chuyển động cạnh bài toán được quan tâm giải quyết vần đề hạ cánh khi có gió cạnh; bài toán chuyển động dọc quan tâm đến vị trí, trạng thái và đặc biệt là tốc độ rơi xuống VzTD của máy bay khi tiếp đất. Tốc độ rơi xuống tiếp đất ảnh hưởng lớn và là tham số quan trọng ảnh hưởng đến an toàn khi thực hiện hạ cánh trong kênh dọc. Hiện nay có nhiều nghiên cứu về hạ cánh tự động cho UAV và máy bay trong gian đoạn hạ cánh trực tiếp trong kênh dọc, các nghiên cứu đã thực hiện bám theo quỹ đạo hàm mũ [1], [2], [3], [4]. Khi thực hiện theo quỹ đạo hàm mũ để giảm giá trị tốc độ rơi xuống thì cần tăng quãng đường bay tiếp cận đường băng khi hạ cánh [1]. Do đó trong bài báo của tác giả sẽ đề xuất một dạng quỹ đạo hạ cánh mới, máy bay sẽ thực hiện bám theo hai quỹ đạo cong nối tiếp nhau, khi hạ cánh máy bay có tốc độ rơi xuống nhỏ mà vẫn đảm bảo được quãng đường hạ cánh ngắn. Trong phần 2 của bài báo trình bày tổng quan các giai đoạn hạ cánh và xây dựng quỹ đạo hạ cánh cho UAV-MiG-21 trong không gian. Phần 3 đi vào xây dựng thuật dẫn và điều khiển máy bay hạ cánh trong gian đoạn tiếp cận và hạ cánh trực tiếp, trong đó tập trung vào bài toán cơ động hạ cánh trong mặt phẳng thẳng đứng (kênh dọc). Phần 4 là các kết quả mô phỏng khi sử dụng mô hình máy bay MiG-21 [7] để khảo sát, nhận xét, đánh giá. Phần 5 là kết luận đánh giá những điểm mới và những điểm cần nghiên cứu trong thời gian tới. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 143  Tên lửa & Thiết bị bay 2. CÁC GIAI ĐOẠN VÀ XÂY DỰNG QUỸ ĐẠO CƠ ĐỘNG HẠ CÁNH 2.1. Các giai đoạn hạ cánh - Giai đoạn 1: Dẫn máy bay đến khu vực cách sân bay khoảng 200250km, điểm dẫn cho trước là vị trí đài dẫn đường gần. - Giai đoạn 2: Giai đoạn này được gọi là giai đoạn xuyên mây, được tính từ khi máy bay nằm trong trong khu vực quét của đài vô tuyến dẫn đường gần, máy bay hạ độ cao xuống điểm A nằm trên đường hạ cánh chuẩn, cách đầu đường băng 21km; hoặc các điểm lệch phải và lệch trái so với điểm A là 8km. - Giai đoan 3: là giai đoạn cơ động vào hạ cánh, quỹ đạo cơ động từ cuối quá trình xuyên mây đến trục của đường băng để tiến hành giai đoạn hạ cánh. Khi độ cao và cự ly phù hợp khi đến trục của đầu đường băng thì mới thực hiện giai đoạn 4 (nếu không sẽ vòng lại hạ cánh). - Giai đoạn 4: Giai đoạn hạ cánh, quỹ đạo thực hiện được thiết lập trên cơ sở đường giao của 2 cánh sóng đài tầm và đài hướng. Mặt phẳng của 2 cánh sóng sẽ tạo ra đường hạ cánh chuẩn với góc nghiêng quỹ đạo của đường hạ cánh chuẩn là 2.5040, giai đoạn này máy bay sẽ sử dụng các tín hiệu lệch tầm và lệch hướng. Giai đoạn hạ theo đường hạ cánh chuẩn thường kết thúc ở độ cao khoảng 3060m (đối với các sân bay của ta hiện nay theo chuẩn CAT II, với các sân bay hiện đại có chuẩn CATIIIA: h ...