cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2019-22-3-45-56caht-1518Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION, ROCKET AND SPACE TECHNOLOGYОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ТРАНСПОРТНЫХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ С УЧЕТОМ НОВЫХ СЕРТИФИКАЦИОННЫХ ТРЕБОВАНИЙ К УСЛОВИЯМ ОБЛЕДЕНЕНИЯPROMOTION OF TRANSPORT AIRСRAFT FLIGHT SAFETY TAKING INTO ACCOUNT UPDATED CERTIFICATION REQUIREMENTS FOR ICING CONDITIONSЦипенкоВ. Г.TsipenkoV. G.

Ципенко Владимир Григорьевич, доктор технических наук, профессор кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов

Vladimir G. Tsipenko, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Aerodynamics, Airframe and Strength of Aircraft Chair

avas38@yandex.ruШевяковВ. И.ShevyakovV. I.

Шевяков Владимир Иванович, доктор технических наук, начальник департамента аэродинамических характеристик

Vladimir I. Shevyakov, Doctor of Technical Sciences, the Head of the Aerodynamics Performance Department,

v_shevyakov@scac.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian FederationАО «Гражданские самолеты Сухого»РоссияJSC Sukhoi Civil AircraftRussian Federation2019280620192234556Copyright © Ципенко В.Г., Шевяков В.И., 20192019Ципенко В.Г., Шевяков В.И.Tsipenko V.G., Shevyakov V.I.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/1518

В связи с введением новых сертификационных требований к условиям обледенения, изложенных в Приложении «О» к CS-25, возникает необходимость исследования влияния этих требований на возможность сертификации самолетов транспортной категории для полетов в таких условиях. Рассмотрены особенности этих сертификационных требований и их влияние на три основных направления сертификации воздушных судов (ВС) для условий обледенения: в части системы сигнализации обледенения, системы воздушных сигналов, а также противообледенительной системы. Показано, что влияние новых требований не сказывается на сертификации датчиков системы воздушных сигналов, однако оказывается существенным для двух других направлений. Для безопасной эксплуатации ВС важно своевременное срабатывание системы сигнализации обледенения. Ранее была разработана методика, обеспечивающая это в условиях Приложения С к АП/CS/FAR-25. Отмечено, что методика работоспособна и для новых условий обледенения, но с учетом соответствующих изменений в расчетах нарастания ледяных отложений на сигнализаторе обледенения, воздухозаборнике двигателя и несущих поверхностях. Одной из проблем является обнаружение момента попадания в условия обледенения, определенные новыми требованиями, что в значительной степени определяет возможность немедленного покидания зоны обледенения в том случае, если самолет не удовлетворяет требованиям безопасной эксплуатации в таких условиях. Описаны способы удаления ледяных отложений с несущих поверхностей. Рассмотрен случай обледенения поверхности крыла за предкрылком, в том числе с образованием барьерного льда. Оценена возможность эксплуатации ВС без ограничений в условиях обледенения, определенных новыми сертификационными требованиями.

Due to the implementation of new certification requirements for icing conditions provided in Annex О to CS-25, there is a necessity to analyze the impact of the requirements on the possibility of transport aircraft certification for flights under such conditions. The particularities of such certification requirements and their impact on three main directions of aircraft certification have been considered for icing conditions: icing annunciation system, air data system and anti-icing system. It has been shown that new requirements have no effect on certification of air data system sensors but they have an impact on icing annunciation and antiicing system. Timely annunciation of icing is important for safe operation of aircraft. The procedure providing timing annunciation was developed earlier in Annex C to AR/CS/FAR-25. It is highlighted that this procedure is also actual for new icing conditions but taking into account relevant updates in calculations of the growth of ice accretions on ice detectors, air inlets and lifting surfaces. One of the problems is to detect the moment of coming into icing conditions, determined by new requirements. It substantially determines the possibility of immediate escape from icing area if the airplane does not meet the safe operation requirements for such conditions. The techniques of removing ice accretions from lifting surfaces are described. The case of icing the wing surface behind the slats area with barrier ice accumulation was studied. The possibility of an aircraft limitless operation under icing conditions determined by new certification requirements was estimated.

воздушное суднобезопасность полетасертификационные требованияусловия обледененияаэродинамические характеристикидатчики системы воздушных сигналовледяные наростыaircraftflight safetycertification requirementsicing conditionsaerodynamic performanceair data system sensorice accretionReferencesШевяков В.И. Решение новых задач аэродинамики в процессе сертификации самолетов транспортной категории – противообледенительная система // Научный Вестник МГТУ ГА. 2014. № 199. С. 74–82.Shevyakov, V.I. (2014). Resheniye novykh zadach aerodinamiki v protsesse sertifikatsii samoletov transportnoy kategorii – protivoobledenitelnaya sistema [The solution of new problems of aerodynamics in the course of certification of transport planes category — an anti-icing system]. The Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation, no. 199, pp. 74–82. (in Russian)Практические аспекты решения задач внешней аэродинамики двигателей летательных аппаратов в рамках осредненных по времени уравнений Навье – Стокса. Сб. статей // Труды ЦАГИ. 2007. Вып. 2671.Prakticheskiye aspekty resheniya zadach vneshney aerodinamiki dvigateley LA v ramkakh osrednennykh po vremeni uravneniy Navie-Stoksa [Practical aspects of the solution of problems of external aerodynamics of AC engines within Navier-Stokes's equations, average on time]. (2007). Trudy TSAGI [Proceedings of TsAGI], iss. 2671, pp. 3–19. (in Russian)Долотовский А.В. Задачи аэродинамики при сертификации самолета SSJ-100 для условий обледенения / В.А. Терехин, В.И. Шевяков, В.А. Чочиев // Материалы XXIII Научнотехнической конференции по аэродинамике, п. Володарского, 01–02 марта 2012 г. 2012. С. 95.Dolotovskiy, A.V., Terekhin, V.A., Shevyakov, V.I. and Chochiev, V.A. (2012). Zadachi aerodinamiki pri sertifikatsii samoleta SSJ-100 dlya usloviy obledeneniya [Problems of aerodynamics at certification of the SSJ-100 for ice conditions]. Materialy XXIII Nauchno-tekhnicheskoy konferentsii po aerodinamike, p. Volodarskogo, 01–02 marta 2012 [Materials of XXIII scientific and technical conference on aerodynamics], p. 95. (in Russian)Wright W.B. Users manual for the improved NASA Lewis ice accretion code LEWICE 1.6: NASA Contractor Report 198355. 1995. June. 97 p.Wright, W.B. (1995). Users’ manual for the improved NASA Lewis ice accretion code LEWICE 1.6. NASA Contractor Report 198355. June. 97 p.Gent R.W. TRAJICE2 – A combined water droplet trajectory and ice accretion prediction program for aerofoil: RAE TR 90054. Farnborough; Hampshire, 1990. 83 p.Gent, R.W. (1990). TRAJICE2 – A combined water droplet trajectory and ice accretion prediction program for airfoil. RAE TR 90054. Farnborough, Hampshire, 83 p.Tran P. Ice accretion on aircraft wings with thermodynamic effects / M.T. Brahimi, I. Paraschivoiu, A. Pueyo, F. Tezok // 32nd Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, Nevada, AIAA1994-0605 / American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1994. P. 9.Tran, P., Brahimi, M.T., Paraschivoiu, I., Pueyo, A. and Tezok, F. (1994). Ice accretion on aircraft wings with thermodynamic effects. 32nd Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, Nevada, AIAA-1994-0605. American Institute of Aeronautics and Astronautics, p. 9.Mingione G., Brandi V. Ice accretion prediction on multielement airfoils // Journal of Aircraft. 1998. Vol. 35, № 2. March – April. Pp. 240–246.Mingione, G. and Brandi, V. (1998). Ice accretion prediction on multielement airfoils. Journal of Aircraft, vol. 35, no. 2, March – April, pp. 240–246.Beaugendre H., Morency F., Habashi W.G. ICE3D, FENSAP-ICE’S 3D In-flight ice accretion module // 40th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, Nevada, AIAA 2002-0385 / American Institute of Aeronautics and Astronautics. 2002. P. 18.Beaugendre, H., Morency, F. and Habashi, W.G. (2002). ICE3D, FENSAP-ICE’S 3D In-flight ice accretion module. 40th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, Nevada, AIAA 2002-0385. American Institute of Aeronautics and Astronautics, p. 18.Приходько А.А., Алексеенко С.В. Экспериментальное исследование и математическое моделирование физических процессов при обледенении аэродинамических поверхностей // XV Минский международный форум по тепло- и массообмену, Минск, 23–26 мая 2016 г. Т. 1.: тезисы докладов и сообщений. С. 386–389.Prikhod’ko, A.A. and Alekseenko, S.V. (2016). Ekspirimentalnoye issledovaniye i matematicheskoye modelirovaniye fizicheskikh protsessov pri obledenenii aerodinamicheskikh poverkhnostey [Experimental research and mathematical modeling of physical processes in сase of aerodynamic surfaces icing]. XV Minskiy mezhdunarodnyy forum po teplo- i massoobmenu, Minsk, 23–26 Maya 2016 g. T. 1. [The XV Minsk international forum on a heat and mass exchange]. Tezisy dokladov i soobshcheniy, pp. 386–389. (in Russian)Alekseenko S.V., Prikhod’ko A.A. Mathematical modeling of ice body formation on the wing airfoil surface // Fluid Dynamics. 2014. Vol. 49, № 6. Pp. 715–732.Alekseenko, S.V. and Prikhod’ko, A.A. (2014). Mathematical modeling of ice body formation on the wing airfoil surface. Fluid Dynamics, vol. 49, no. 6, pp. 715–732.Cao Y., Huang J., Yin J. Numerical simulation of three-dimensional ice accretion on an aircraft wing // Intern. Journal of heat and mass transfer. 2016. Vol. 92. Pp. 34–54.Cao, Y., Huang, J. and Yin, J. (2016). Numerical simulation of three-dimensional ice accretion on an aircraft wing. Journal of heat and mass transfer, vol. 92, pp. 34–54.Zhu C., Fu B., Sun Z. 3D ice accretion simulation for comlex configuration basing on improved messinger model // Intern. Journal of modern physics: Conference series. 2012. Vol. 19. Pp. 341–350.Zhu, C., Fu, B. and Sun, Z. (2012). 3D ice accretion simulation for complex configuration basing on improved messing model. Intern. Journal of modern physics: Conference Series, vol. 19, pp. 341–350.

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