Точность траекторного управления воздушным судном в вертикальной плоскости оказывает значительное влияние на экономическую составляющую эксплуатации воздушного судна. Штатные системы воздушных сигналов подвержены влиянию стохастических помех аэродинамической, вибрационной и электромагнитной природы, что приводит к деградации качества стабилизации глиссады и необоснованным срабатываниям исполнительных механизмов. Существующие методы фильтрации, базирующиеся на стационарных полосовых операторах, неспособны адаптироваться к нестационарной помеховой обстановке. Цель работы - теоретическое обоснование и практическая реализация метода повышения точности траекторного управления за счет внедрения адаптивной цифровой фильтрации в контур обработки сигналов датчиков системы воздушных сигналов для повышения экономической эффективности эксплуатации самолета. Исследование опирается на аппарат адаптивной обработки сигналов, в частности на алгоритмы наименьшего среднего квадрата и рекурсивного метода наименьших квадратов с переменным шагом адаптации. Верификация предложенного решения выполнена методом полунатурного моделирования на стенде, имитирующем полет в условиях неспокойной атмосферы. Экономическая эффективность оценивалась по критериям чистой приведенной стоимости и рентабельности инвестиций. Синтезирован алгоритм адаптивной фильтрации, обеспечивающий динамическую подстройку весовых коэффициентов в зависимости от текущей спектральной картины помех. Моделирование продемонстрировало сокращение среднеквадратичного отклонения от программной глиссады на 35-40% и двукратное снижение амплитуды пиковых выбросов. Зафиксировано уменьшение паразитной цикличности срабатывания рулевых сервоприводов, что конвертируется в продление межремонтного ресурса гидравлических агрегатов. Экономический анализ для парка из тридцати воздушных судов показал срок окупаемости внедрения порядка девяти месяцев и шестикратное превышение совокупной выгоды над инвестициями на пятилетнем горизонте. Предложенный метод позволяет трансформировать информационный шум из дестабилизирующего фактора в источник данных о состоянии атмосферы и техническом состоянии измерительного тракта. Результаты исследования могут быть использованы при модернизации бортовых комплексов управления перспективных и эксплуатируемых летательных аппаратов.
The accuracy of aircraft trajectory control in the vertical plane has a significant impact on the economic aspect of aircraft operation. Standard air signal systems are affected by stochastic interference of aerodynamic, vibrational, and electromagnetic nature, which leads to degradation of glide path stabilization quality and unjustified actuation of actuators. Existing filtering methods based on stationary band-pass operators are unable to adapt to non-stationary interference conditions. The purpose of the work is to provide a theoretical basis and practical implementation of a method for improving the accuracy of trajectory control by introducing adaptive digital filtering into the signal processing loop of the air signal system sensors in order to increase the economic efficiency of aircraft operation. The research is based on the theory of adaptive signal processing, particularly the algorithms of least mean square and recursive least squares with variable adaptation step. The proposed solution has been verified using semi-realistic modeling on a test bed that simulates flight in turbulent atmospheric conditions. The economic efficiency was evaluated based on the criteria of net present value and return on investment. An adaptive filtering algorithm was synthesized, which provides dynamic adjustment of the weight coefficients depending on the current spectral pattern of interference. The simulation demonstrated a reduction in the mean squared deviation from the program glide path by 35-40% and a twofold decrease in the amplitude of peak emissions. A decrease in the parasitic cyclicity of the steering servo actuators was recorded, which translates into an extension of the overhaul life of the hydraulic units. An economic analysis for a fleet of thirty aircraft showed a payback period of about nine months and a sixfold increase in total benefits over investments over a five-year horizon. The proposed method allows to transform information noise from a destabilizing factor into a source of data on the state of the atmosphere and the technical condition of the measuring path. The research results can be used in the modernization of onboard control systems of advanced and operated aircraft.