Ветер-ветер, ты могуч

Ветер часто непредсказуем, трудноизмерим — тем и опасен. Для взлетающих и садящихся самолётов в особенности. Пилоты нередко прекращают посадку и заходят на второй круг, если ветровые возмущения выходят за пределы дозволенных. В лондонском аэропорту Хитроу, например, в 2010 году зафиксировано полтысячи уходов на второй круг. Вот так в декабре 2014 года из-за сильного ветра не удалась первая попытка  посадки — ей был сделан «аборт»:

Крайне опасным ветром считается так называемый микровзрыв – когда ниспадающий воздушный поток ударяется о поверхность земли и растекается с образованием вихрей. Примерно вот так


Стрелочки показывают направление скорости ветра. Здесь возникают  коварные вертикальные составляющие ветра, заставляющие траекторию самолёта проседать вниз.


При небольшой высоте это может привести к катастрофе.

Микровзрыв ветра часто случается, например, в грозу. Но если иметь математическую модель такого опасного ветра, то можно встроить её в авиатренажёр для пилотов и заставлять их упражняться в этих нетривиальных условиях.

А если посмотреть на проблему шире и попытаться построить модель наихудшего ветра – ветра-противника, ветра с интеллектом, который всегда играет против пилота, то можно обучать лётчиков управлять самолётом в условиях таких наихудших ветровых помех.

Ну, и совсем хорошо было бы разработать автопилоты, способные справляться  с наихудшими ветровыми возмущениями. Наука, решающая подобные задачи, имеет немного ветреное название – дифференциальные игры, но на самом деле она совершенно серьёзна и глубока, поскольку способна вмешиваться в споры человека с природой.

 

Обсудить у себя 11
Комментарии (33)

ого, прямо научный доклад

Ну, это по заявкам слушателей.

интересно, а можно ли обуздать ветер, как, например, разогнать тучи?!)

Вряд ли. Но пост как раз о том, чтобы обуздать в том смысле, чтобы системы управления самолёта были способны с ветром справиться.

да, я поняла, что летчикам без этих знаний — никак...

Таких тренажеров с наихудшим ветром пока нет, но они разрабатываются.

Как я не люблю сильный ветер! Кстати и при езде на автомобиле по открытой местности при сильном ветре возможны неприятные моменты.

Да, для машин боковой ветер нехорош, как, впрочем, и для самолётов на посадке и разбеге -  могут выкатиться из взлетно-посадочной полосы.

Для каждого типа самолёта есть свой допуск на максимальный боковой ветер при взлёте-посадке (и встречный тоже, а с попутным садиться-взлетать не положено, но по факту и так делают). Винглеты, кстати, тоже мешают, добавляя боковую площадь. А вот попадание в сдвиг ветра — самая пакость, и упасть недолго.

Конечно, каждый самолёт имеет свою аэродинамику, соответственно, и максимально допустимые ветровые помехи разные. Про винглеты не знаю, а микровзрыв и есть сдвиг ветра и, да, крушений из-за него много.

Спасибо за ссылку! Интересная информация про оптимизацию формы крыла.

))
интересно)
так тут разговор о воздействие — отклик или предсказание и превентивные действия?
пи.си.  у меня кончились конфеты и я хочу спать, потому туплю немного)

Та же история -хочу спать. Поэтому в двух словых: ветер — воздействие, управление самолётом — отклик. Воздействие точно  неизвестно, лишь его рамки, скажем, 15 м/с во все три стороны. А управление надо построить так, чтобы гарантировало успех (например, попадание во взлетно-посадочную полосу на посадке) при любом ветре в заданных пределах, как бы он ни менялся и ни прыгал из стороны в сторону. Гарантированный подход. Это одно. А другое — построить модели ветра, очень плохого, самого плохого, — возможно, даже такого и не случится в реальности, но зато с запасом, и обучать пилотов на авиатренажерах управлять самолетом при таком очень плохом ветре.

так такие системы стабилизации и сейчас вроде есть. даже видео есть как ведёт себя самолёт с управлением без помощи такой системы. подумал, что разрабатывается система предсказания состояния газовоздушной среды в определённый момент времени в определённом месте с возможностью принятия предварительных компенсирующих или минимизирующих(обходных) мер.

Системы стабилизации есть, конечно, но они не гарантируют успеха при экстремальных ветровых возмущениях. Нужны такие системы управления самолётом, которые обеспечат ему безопасную посадку/взлет при сложном ветре. Тогда не будет сотен уходов на второй круг — по статистике от одного до трех на 1000 посадок, и катастроф из-за ветра. Не будет таких переживаний, как, например, для пассажиров вот этого самолёта:

Можно пытаться предсказывать примерную силу ветра, но предугадать, какой порыв ветра будет в данной точке в данный момент — утопия. Поэтому нужны автопилоты, которые правильно среагируют на мгновенные изменения ветра и гарантированно осуществят посадку/взлёт.

 

надеюсь, что утопия только на ближайшие годы)
а улучшение систем стабилизации насколько привязано к действующему оборудованию и элементам или технологическим возможностям производства? или разработка под перспективные двигатели, ИИ, металлургию, химию и т.п.?

Ни в двигателях, ни в металлургии, ни тем более в химии я ничего не понимаю. Мне ближе теория оптимального управления, моделирование динамики самолёта: дифференциальные уравнения, задачи оптимизации траекторий в условиях ветровых возмущений. Более детально :

Шёл на посадку ТУ иль ИЛ,

А ветер дул то вдоль, то вбок,

Усердно руль пилот крутил,

Но посадить его не смог.

Узка подлянка-полоса,

Глиссады нрав суров и крут,

Что покорились небеса,

Пилоты хвастают врут.

К победе путь не так-то прост:

Нужны и ум тут, и терпенье,

Чтоб знать, каков стабильный мост,

И делать как переключенья...

математики могут всё что угодно мудрить в тиши паутин своих кабинетов, но делать то всё будет железо) оптимальное усилие для компенсации экстремального ветрового возмущения будет 100Х, а конструкция или двигатель может дать только 10Х.
вот и спрашиваю о условиях поставленных математиках) свободные исследования или оптимизация на существующем «железе»?)

Железо в данном случае — авиационный тренажёр, куда ставятся разработанные алгоритмы и программы.

так это же замечательно! чудесно же это, Варвара!))

а параметры газовоздушной среды у вингсьютеров узнавать?)

Не просто чудесно, а грандиозно. На посадке и взлёте самые важные параметры среды — скорость и направление ветра. На тренажер ставится разработанная авторская модель опасного ветра, и пилот тренирутся сажать/взлетать самолёт при таком ветре. Никакие вингсьютеры тут не нужны. Или на тренажер ставится разработанный авторский способ управления=автопилот и испытывается на разных моделях ветра, например, на самом что ни на есть плохом, да хоть и от вингсьютеров, не жалко, — кто это такие, кстати?

парашютисты) использующие костюм-крыло (вингсьют) как парашют или последовательно с классическим парашютом на основном этапе полёта.
думаю, они в полной мере ощущают и скорость и направление ветра)

«разработанная авторская модель опасного ветра» — как-то по волшебному звучит) так и представляется академия магии и седобородые колдуны)

Ветер может измениться в любой момент времени в любой точке пространства. Это значит, чтобы составить мгновенное поле скоростей, нужно иметь этих парашютистов хотя бы в узлах какой-то пространственной сетки в данный момент времени. Даже если это будут роботы или, скажем, квадрокоптеры, самолёту придется сквозь них как-то продираться.

Седобородые колдуны.Наш главный исполнитель и талантливый разработчик — 22-летний студент из Петрозаводска.

Гарри Поттер от науки)
Всегда радостно читать о молодых талантливых учёных)

Гарри Поттер — блёклый немощный юноша в сравнении с этим спортивным умным красавцем. А скромный и вежливый какой! Если честно, думала таких уже не делают.

не нужно забывать, что Гарри много сил тратит на борьбу с Волан-де-Мортом! да и жизнь в Хогвардсе вполне аскетичная.
а атлет из Петрозаводска живёт на всём готовом и даже с прусаками не воюет, небось)) да?)

Что значит на всем готовом? Он учится, одновременно работает по проекту, обеспечивая свое пропитание и проживание, а также проходит практику на очень солидной фирме. На такие глупости, как какая-то там борьба с воланами, у него просто времени нет.

разве ж это жизнь???)

А в промежутках ещё ездит с программистской командой по соревнованиям: то Испания, то Англия, то ещё куда. Вот это и есть жизнь!

а как же быть ближе к народу? как же работа руками?)

Руки просто незаменимы для тастатуры.

один палец разве что)
и пару на манипулятор)
а уж после «гугл, ок» так и это реликт какой-то)

Чтобы комментировать надо зарегистрироваться или если вы уже регистрировались войти в свой аккаунт.

Войти через социальные сети:

Warwara
Warwara
Была на сайте сегодня в 16:22
Читателей: 69 Опыт: 6235.76 Карма: 176.368
Я в клубах
CSS | Design Пользователь клуба
все 68 Мои друзья