Wykorzystanie układów nawigacji i orientacji przestrzennej w badaniach własności lotnych

W artykule przedstawiono badania, których głównym celem było określenie możliwości wykorzystania układów nawigacji i orientacji przestrzennej w ocenie własności lotnych śmigłowców oraz opracowanie narzędzi pomiarowych i symulacyjnych, pomocnych w ocenie własności lotnych śmigłowców. Dokonano przeglądu metod badań własności lotnych śmigłowców, zidentyfikowano parametry lotu, które muszą być mierzone oraz przeprowadzono analizę wymaganych dokładności urządzeń pomiarowych. Opracowano i wykonano układ pozwalający na w pełni autonomiczną rejestrację parametrów lotu wymaganych w ocenie własności lotnych śmigłowców złożonych z odbiorników sygnałów GPS, w których wyznaczana jest dokładna pozycja (a także prędkość) obiektu oraz z inercjalnego układu pomiarowego (złożonego z trójosiowego przyspieszeniomierza oraz triady piezoelektrycznych giroskopów wibracyjnych) z którego otrzymywana jest informacja o przemieszczeniach liniowych, prędkościach kątowych i kątach orientacji przestrzennej obiektu. Przeprowadzono badania eksperymentalne wykonanych elementów pomiarowych w celu oceny ich parametrów eksploatacyjnych w warunkach laboratoryjnych i w locie. W badaniach laboratoryjnych sprawdzono poprawność działania każdego z elementów układu, dokonano kalibracji czujników pomiarowych oraz sprawdzono poprawność działania algorytmów przetwarzania sygnałów z czujników. W badaniach w locie sprawdzono możliwości zastosowania w ocenie własności lotnych inercjalnego układu pomiarowego odbiornika systemu GPS. Zakres przeprowadzonych badań obejmuje zagadnienia związane z kryteriami i metodyką oceny własności lotnych, urządzeniami pomiarowymi stosowanymi na statkach powietrznych, w tym układami pilotażowo-nawigacyjnymi, metodami integracji sygnałów pomiarowych oraz modelowaniem ruchu statku powietrznego.

The main objective of the paper was exploration of the possibilities of application of navigation and attitude determination systems in helicopter flight tests and development of measurement and simulation tools for supporting flying ąualities evaluation. The survey of methods of flying ąualities determination was done, parameters of flight, which should be measured, determined and accuracies of measuring equipment analyzed. The measuring system was developed for fully autonomous determination and acquisition of flight parameters needed for flying qualities evaluation. The system is composed of GPS receiver for position (and velocity) determination and inertial navigation system, composed of one three axis accelerometer and three piezovibrating gyroscopes for obtaining information about rates and attitude angels ofthe helicopter. The experimental tests were performed for performance evaluation of sensors in a laboratory environment and in flight. In laboratory tests, the performance of each sensor was determined, calibration done and algorithms foe signal processing. In flight the possibility of application of the inertial navigation systems and GPS receiver in flight tests was evaluated. The scope ofthe research covered the criteria of methods of flying qualities eva-luation. Investigation of measurement equipment used on-board of aircraft, including pilotage/navigation systems, methods of signal integration and modeling of aircraft motion.