cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2019-22-5-76-84caht-1500Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION, ROCKET AND SPACE TECHNOLOGYБезопасная посадка самолета с отказавшими двигателями в условиях ветраSafe engine-out landing of a passenger plane under the wind conditionsКиселевМ. А.KiselevM. A.

Заведующий кафедрой аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов, SPIN-код: 6899-4417

г. Москва

Mikhail A. Kiselev, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Aerodynamics, Design and Strength of Aircraft Chair

Moscow

m.kiselev@mstuca.aeroЛевицкийС. В.LevitskyS. V.

ведущий инженер-конструктор

г. Москва

Sergey V. Levitsky, Doctor of Technical Sciences, Professor, Lead Design Engineer

Moscow

flamento@yandex.ruПодобедовВ. А.PodobedovV. A.

заместитель главного конструктора - начальник отделения аэродинамики

г. Москва

Vladimir A. Podobedov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy Chief Designer – Head of Aerodynamics

Moscow

Vladimir.Podobedov@irkut.comМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian FederationПубличное акционерное общество «Научно-производственная корпорация "Иркут"РоссияJSC Irkut CorporationRussian Federation2019281020192257684Copyright © Киселев М.А., Левицкий С.В., Подобедов В.А., 20192019Киселев М.А., Левицкий С.В., Подобедов В.А.Kiselev M.A., Levitsky S.V., Podobedov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1500

Отказ двигателя, согласно данным управления инспекции по безопасности полетов федерального агентства воздушного транспорта, стал причиной 4 из 6 авиационных происшествий в 2017 году, в том числе 2 катастроф. В целом за период с 2001 по 2017 годы события, связанные с отказом двигателя, стали второй по частоте причиной возникновения авиационных происшествий (13% авиационных происшествий и 12% катастроф). Самые тяжелые последствия связаны с отказом двигателя на наиболее сложном и ответственном этапе полета – посадке. Так, например, именно отказ двигателя на предпосадочной прямой стал причиной катастрофы самолета L-410UVP-E20 RA-67047 в районе аэродрома Нелькан 15 ноября 2017 года. В данной статье рассматривается в некотором смысле предельная ситуация – посадка самолета со всеми отказавшими двигателями в условиях ветра. Для указанной ситуации предлагается методика расчета захода на посадку воздушного судна (ВС) в условиях ветра при отказе всех двигателей его силовой установки на аэродром, оборудованный дальним приводным радиомаяком (ДПРМ). Ключевыми особенностями названной методики являются, во-первых, отсутствие необходимости в привязке траектории к наземным ориентирам в районе аэродрома посадки, и, во-вторых, простота синтеза и реализации управления самолетом на основе предлагаемой методики при посадке как в ручном, так и в директорном или автоматическом режимах. Для расчета захода на посадку с помощью предлагаемой методики экипажу необходимо знание только следующих величин: наивыгоднейшей скорости ВС в посадочной конфигурации, высоты пролета ДПРМ перед посадкой и шага спирали на высоте предпосадочного маневрирования. Содержание методики в статье проиллюстрировано результатами расчета захода на посадку в условиях ветра при отказе всех маршевых двигателей российского ближне-среднемагистрального самолета МС-21.

The engine failure, according to the flight safety inspection of the Federal Air Transport Agency, caused 4 of 6 aviation accidents in 2017, including 2 air disasters. In general, from 2001 to 2017, events related to the engine failure became the second most frequent cause of aviation accidents (13% of aviation accidents and 12% of air disasters). The worst consequences are associated with the engine failure at the most difficult and crucial stage of the flight landing. For example, it was the engine failure on the final approach that caused the crash of the L-410UVP-E20 RA-67047 aircraft near the Nelkan airfield on November 15, 2017. The article discusses a limiting situation in some sense – the landing of an aircraft with all failed engines under the wind conditions. The authors have proposed for this situation a methodology of calculating the landing approach of an aircraft under the wind conditions in case of failure of all engines of its power plant to an aerodrome equipped with an outer marker. The key features of such methodology are, firstly, the absence of necessity to link the path to the landmarks in the landing aerodrome area, and, secondly, the simplicity of the synthesis and the implementation of the aircraft control based on the proposed methodology during landing in both manual and director or automatic modes. To calculate the approach using the proposed methodology, the crew only needs to know the following values: the minimum drag airspeed on final approach, the height of the flight over an outer marker before landing and spiral approach leg. The content of the methodology in the article is illustrated by the results of the approach calculation when all of the main engines of the Russian short-medium-range MS-21 aircraft fail under the wind conditions.

динамика полетаотказ двигателя самолетамоделированиепилотированиеособые случае полетавлияние ветраflight dynamicsaircraft engine failuremodelingpilotingabnormal situations in flightwind effectReferencesКиселевич В.Г., Петров Ю.В., Ципенко В.Г. Анализ особенностей летной эксплуатации самолета Ил-96т на взлете при отказе двигателя по результатам вычислительных экспериментов // сборник XXVI научно-технической конференции по аэродинамике, 2015. С. 133–134.Kiselevich, V.G., Petrov, Yu.V. and Tsipenko, V.G. (2015). Analiz osobennostey letnoy ekspluatatsii samoleta IL-96T na vzlete pri otkaze dvigatelya po rezultatam vychislitelnykh eksperimentov [Analysis of the characteristics of the flight operation of the Il-96T at take-off in case of engine failure based on the results of computational experiments]. Sbornik XXVI nauchno-tekhnicheskoy konferentsii po aerodinamike [Collection of Scientific Papers of: XXVI Scientific and Technical Conference on Aerodynamics], pp. 133–134. (in Russian)Киселевич В.Г. Разработка рекомендаций по летной эксплуатации самолета Ил-96т при отказе двигателей на взлете / В.Г. Киселевич, М.С. Кубланов, В.Г. Ципенко, К.О. Чернигин // Научный вестник УВАУ ГА (И). 2014. №. 6. С. 17–23.Kiselevich, V.G., Kublanov, M.S., Tsipenko, V.G. and Chernigin, K.O. (2014). Development of flight operation recommendations of il-96t aircraft with engine failure at takeoff. Nauchnyy vestnik UVAU GA (I) [The Scientific Bulletin of The Ulyanovsk Civil Aviation Institute], no. 6, pp. 17–23. (in Russian)Киселевич В.Г., Кубланов М.С., Ципенко В.Г. Моделирование захода на посадку и посадки самолета Ил-76 с различными посадочными массами и при отказе двигателей // Научный Вестник МГТУ ГА. 2013. № 188 (2). С. 7–9.Kiselevich, V.G., Kublanov, M.S., Tsipenko, V.G. (2013). Modeling of approach and landing of plane Il-76 with different landing masses and failures of engines. The Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, no. 188, pp. 7–9. (in Russian)Киселевич В.Г. Разработка рекомендаций по летной эксплуатации самолета Ил-96Т при прерванном взлете // Научный Вестник МГТУ ГА. 2015. № 211. С. 79–84.Kiselevich, V.G. (2015). The development of flight operation recommendations for IL-96T at aborted take-off. The Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, no. 211, pp. 79–84. (in Russian)Киселевич В.Г. Особенности летной эксплуатации самолета Ил-96Т при продолженном взлете // Научный Вестник МГТУ ГА. 2015. № 211. С. 128–131.Kiselevich, V.G. (2015). Peculiarities of IL-96t flight operation at prolonged take-off. The Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, no. 211, pp. 128–131. (in Russian)Тихонов Д.В., Тихонов В.Н. Прогноз степени опасности полетной ситуации при отказе двигателя на восходящих маневрах на основе расчетно-экспериментальных данных и экспертной оценки // Научный Вестник МГТУ ГА. 2015. № 212. С. 90–97.Tikhonov, D.V. and Tikhonov, V.N. (2015). Forecast of flight severity situation with an engine failure on the ascending maneuvers based on computational-experimental data and expert judgement. The Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, no. 212, pp. 90–97. (in Russian)Кубланов М.С., Ципенко В.Г. Исследование возможности посадки самолета ИЛ-96-300 в условиях низких коэффициентов сцепления и ограничений по боковой составляющей скорости ветра // Управление движением и навигация летательных аппаратов: сборник трудов XX Всероссийского семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов: Часть I. Самара, 14–16 июня 2017 г., Самар. нац. исслед. ун-т им. С.П. Королева. Самара: СНЦ РАН, 2018. С. 159–162.Kublanov, M.S. and Tsipenko, V.G. (2018). Issledovaniye vozmozhnosti posadki samoleta IL-96-300 v usloviyakh nizkikh koeffitsiyentov stsepleniya i ogranicheniy po bokovoy sostavlyayushchey skorosti vetra [The research of the possibility to land the Il-96-300 aircraft under conditions of low friction coefficient and limiting the cross component of wind]. Upravleniye dvizheniyem i navigatsiya letatelnykh apparatov: sbornik trudov XX Vserossiyskogo seminara po upravleniyu dvizheniyem i navigatsii letatelnykh apparatov [Collection of proceedings of Russian discussion group of air traffic control and navigation], part 1, pp. 159–162. (in Russian)Желанников А.И., Ушаков С.А. Влияния бокового ветра на взлет и посадку воздушных судов на параллельные полосы // материалы XXVIII научно-технической конференции по аэродинамике. Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, 2017. С. 128–129.Zhelannikov, A.I. and Ushakov, S.A. (2017). Vliyaniya bokovogo vetra na vzlet i posadku vozdushnykh sudov na parallelnyye polosy [Cross wind influence on the take-off and landing of aircraft on parallel runways]. Sbornik Materialov XXVIII nauchno-tekhnicheskoy konferentsii po aerodinamike. Tsentralnyy aerogidrodinamicheskiy institut im. prof. N.Ye. Zhukovskogo [Collection of papers of XXVIII scientific and technological conference on aerodynamics. Zhukovsky Central aerodynamic Institute], pp. 128–129. (in Russian)Babych Ya.O., Bochelyuk A.O., Polukhin A.V. Features of landing approach for aircraft in automatic and yoke control modes in conditions of vertical wind // Проблеми інформатизації та управління. 2017. Т. 4. № 60. С. 5–11.Babych, Ya.O., Bochelyuk, A.O. and Polukhin, A.V. (2017). Features of landing approach for aircraft in automatic and yoke control modes in conditions of vertical wind shear. Problemí ínformatizatsíí̈ ta upravlínnya [Problems of informatization and control], vol. 4, no. 60, pp. 5–11. (in Ukraine)Гребенкин А.В., Костин С.А. Автоматическая посадка самолета на ВПП переменного состояния в условиях сильного бокового ветра и отказа критического двигателя // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2016. № 12. С. 22–24.Grebenkin, A.V. and Kostin, S.A. (2016). Avtomaticheskaya posadka samoleta na VPP peremennogo sostoyaniya v usloviyakh silnogo bokovogo vetra i otkaza kriticheskogo dvigatelya [Automatic landing of the aircraft on a variable conditions runway with strong side wind and critical engine failure]. Trudy MIEA. Navigatsiya i upravleniye letatelnymi apparatami [Proceedings of Moscow Institute of Electromechanics and Automatics. Navigation and aircraft control], no. 12, pp. 22–24. (in Russian)Мазур В.Н. Управление самолетом при посадке в условиях изменяющегося продольного ветра / В.Н. Мазур, Е.А. Мельников, С.В. Хлгатян, А.Е. Ардалионова // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2015. № 10. С. 20–28.Mazur, V.N., Melnikova, Ye.A., Khlgatyan, S.V. and Ardalionova, A.Ye. (2015). Upravleniye samoletom pri posadke v usloviyakh izmenyayushchegosya prodolnogo vetra [Aircraft control during landing with variable longitudinal wind]. Trudy MIEA. Navigatsiya i upravleniye letatelnymi apparatami [Navigation and aircraft control], no. 10, pp. 20–28. (in Russian)Кастерский С.М. Оптимальное управление продольным движением самолета в режиме посадки при наличии ветра // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. Т. 10. № 4. С. 10–14.Kasterskiy, S.M. (2012). Longitudinal Plane Movement Optimal Control in the Landing Mode when Wind. Journal Information-measuring and Control Systems, vol. 10, no. 4, pp. 10–14. (in Russian)Kiselev M.A., Levitsky S.V., Podobedov V.A. Reckoning technique of passenger airplane aproach procedure in case of all main engines failure // Научный Вестник МГТУ ГА. 2019. Т. 22, № 4. С. 91–99.Kiselev, M.A., Levitskiy, S.V. and Podobedov, V.A. (2019). Reckoning technique of passenger airplane approach procedure in case of all main engines failure. Civil Aviation High Technologies, vol. 22, no. 4, pp. 91–99. (in Russian)Левицкий С.В., Свиридов Н.А. Динамика полета. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. 527 с.Levitskiy, S.V. and Sviridov, N.A. (2008). Dinamika poleta [Flight dynamics]. Moscow: VVIA im. prof. N.Ye. Zhukovskogo [Zhukovsky Air Force Engineering Academy], 527 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.