cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2026-29-3-18-32caht-2778Research ArticleТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫTRANSPORTATION SYSTEMSМетодологические основы обеспечения безопасности полетов воздушных судов в условиях влияния когерентных вихревых структурMethodological foundations for ensuring aircraft flight safety under the influence of coherent vortex structuresГоловневА. В.GolovnevA. V.

Головнев Александр Викторович, кандидат технических наук, доцент, начальник кафедры аэродинамики и безопасности полета,

Воронеж.

Alexander V. Golovnev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, the Head of the Aerodynamics and Flight Safety Department, 

Voronezh.

golovnyev@rambler.ruВоенный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»РоссияMilitary Educational and Scientific Center of the Air Force “Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin”Russian Federation2026090720262931832Copyright © Головнев А.В., 20262026Головнев А.В.Golovnev A.V.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/2778

Представлены методологические основы решения проблемы безопасности полетов воздушных судов оперативно-тактической авиации в условиях влиянии когерентных вихревых структур в атмосфере на наиболее сложных этапах полета: взлет и посадка на аэродромах совместного базирования, в том числе в составе группы или на горных аэродромах, дозаправка топливом в воздухе и групповой полет. Решение этой проблемы может быть основано на следующих частных задачах: формировании когерентных вихревых структур, их влиянии на аэродинамику воздушного судна, использовании теоретических методов оценки безопасности полетов. Вводятся понятия «аэродинамическое свойство воздушного судна», «система "Аэродинамические свойства воздушного судна – когерентные вихревые структуры – безопасность полетов"». Определены показатели компонент системы и их связь в системе. Указано, что качественное и количественное значение этих показателей являются основой для поиска условий обеспечения безопасности полетов с допустимой вероятностью. Доказано, что важными характеристиками для воздушных судов оперативно-тактической авиации можно считать зависимости располагаемого времени вмешательства и коэффициента запаса располагаемого момента крена, полученные в условиях влияния когерентных вихревых структур.

This paper presents the methodological foundations for solving the problem of flight safety for tactical and operational aviation aircraft under the influence of coherent vortex structures in the atmosphere during the most critical flight phases: takeoff and landing at joint-use airfields (including group operations or operations from mountainous airfield), in-flight refueling, and group flight. The solution to this problem can be based on the following specific tasks: the formation of coherent vortex structures, their influence on aircraft aerodynamics, and the application of theoretical methods for assessing flight safety. The concepts of aircraft aerodynamic properties and the “Aircraft Aerodynamic Properties – Coherent Vortex Structures – Flight Safety” system are introduced. The performance indicators of the system’s components and their interrelationships within the system are specified. It is stated that the qualitative and quantitative values of these indicators are the basis for determining the conditions to ensure flight safety at an acceptable level. It has been proved that critical characteristics for tactical and operational aviation aircraft are the dependencies of the available intervention time and the roll moment reserve coefficient obtained under the influence of coherent vortex structures.

безопасность полетоваэродинамические характеристики воздушных судоваэродинамические свойства воздушных судовкогерентные вихревые структуры в атмосферевихревой следопределяющие параметры движения воздушного суднаflight safetyaircraft aerodynamic characteristicsaircraft aerodynamic propertiescoherent vortex structures in the atmospherewake vortexgoverning aircraft motion parametersReferencesБольшедворская Л.Г., Воробьев В.В., Зубков Б.В. и др. Безопасность полетов гражданских воздушных судов: учебник. 2 е изд. М.: Дашков и К°, 2022. 430 с. DOI: 10.29030/978-5-394-05052-7-2022Bolshedvorskaya, L.G., Vorobev, V.V., Zubkov, B.V. et al. (2022). Flight safety of civil aircraft: Textbook. 2nd ed. Moscow: Izdatelsko-torgovaya korporatsiya “Dashkov i K°”, 430 p. DOI: 10.29030/978-5-394-05052-7-2022 (in Russian)Воеводин А.В., Вышинский В.В., Судаков Г.Г. База данных по вихревым следам за пассажирскими самолетами // Техника воздушного флота. 2005. Т. 79, № 5 (676). С. 1–7.Voyevodin, A.V., Vyshinskiy, V.V., Sudakov, G.G. (2005). Database on wake vortices behind passenger aircraft. Technika Vozdushnogo Flota, vol. 79, no. 5 (676), pp. 1–7. (in Russian)Желанников А.И. Вихревая безопасность при полете на заданном эшелоне // Научный вестник МГТУ ГА. 2024. Т. 27, № 3. С. 81–91. DOI: 10.26467/2079-0619-2024-27-3-81-91Zhelannikov, A.I. (2024). Vortex safety when flying at an assigned flight level. Civil Aviation High Technologies, vol. 27, no. 3, pp. 81–91. DOI: 10.26467/2079-0619-2024-27-3-81-91 (in Russian)Желанников А.И. Исследование влияния вихревого следа за самолетом А-380 на воздушные суда класса МС-21 // Научный вестник МГТУ ГА. 2021. Т. 24, № 1. С. 23–31. DOI: 10.26467/2079-0619-2021-23-31Zhelannikov, A.I. (2021). Research of the A380 aircraft vortex wake impact on MS-21 class aircraft. Civil Aviation High Technologies, vol. 24, no. 1, pp. 23–31. DOI: 10.26467/2079-0619-2021-23-31 (in Russian)Желанников А.И. Особенности распространения вихревого следа за воздушными судами на режимах взлета и посадки при наличии бокового ветра // Научный вестник МГТУ ГА. 2016. № 223 (1). С. 5–11.Zhelannikov, A.I. (2016). Features of spread of vortex wake behind aircraft at takeoff and landing, if crosswinds. Civil Aviation High Technologies, no. 223 (1), pp. 5–11. (in Russian)Вышинский В.В., Зоан К.Т. Обтекание горного ландшафта в окрестности аэропорта Дананг атмосферным ветром и вопросы безопасности полета // Научный вестник МГТУ ГА. 2021. Т. 24, № 6. С. 27–41. DOI: 10.26467/2079-0619-2021-24-6-27-41Vyshinsky, V.V., Zoan, K.T. (2021). Atmospheric wind flow around the mountain landscape in the vicinity of Danang airport and flight safety issues. Civil Aviation High Technologies, vol. 24, no. 6, pp. 43–52. DOI: 10.26467/2079-0619-2021-24-6-27-41 (in Russian)Гайфуллин А.М., Анимица О.В., Босняков И.С. и др. Моделирование пролета самолета через вихревой след // Прикладная механика и техническая физика. 2019. Т. 60, № 2 (354). С. 148–157. DOI: 10.15372/PMTF20190212Gaifullin, A.M., Animitsa, O.V., Bosnyakov, I.S. et al. (2019). Modeling of aircraft flight through the wake vortex. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, vol. 60, no. 2, pp. 314–322.Ransquin I. Wake vortex detection and tracking for aircraft formation flight / I. Ransquin, D-G. Caprace, M. Duponcheel, Ph. Chatelain // Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2021. Vol. 44, no. 12. Pp. 2225–2243. DOI: 10.2514/1.G006028Ransquin, I., Caprace, D-G., Duponcheel, M., Chatelain, Ph. (2021). Wake vortex detection and tracking for aircraft formation flight. Journal of Guidance, Control and Dynamics, vol. 44, no. 12. pp. 2225–2243. DOI: 10.2514/1.G006028Гиневский А.С., Желанников А.И. Вихревые следы самолетов. М.: Физматлит, 2008. 172 с.Ginevskiy, A.S., Zhelannikov, A.I. (2008). Aircraft wake vortices. Moscow: Fizmatlit, 172 p. (in Russian)Вышинский В.В., Зоан К.Т. Аэродинамика самолета в возмущенной атмосфере // Труды МФТИ. 2021. Т. 13, № 2 (50). С. 40–48. DOI: 10.53815/20726759_2021_13_2_40Vyshinskii, V.V., Zoan, K.T. (2021). Aircraft aerodynamics in a disturbed atmosphere. Proceedings of Moscow Institute of Physics and Technology, vol. 13, no. 2 (50), pp. 40–48. DOI: 10.53815/20726759_2021_13_2_40 (in Russian)Вышинский В.В., Замятин А.Н., Судаков Г.Г. Теоретическое и экспериментальное исследование эволюции вихревого следа за самолетом, летящим в пограничном слое атмосферы // Техника воздушного флота. 2006. № 3-4. С. 25–38.Vyshinskiy, V.V., Zamyatin, A.N., Sudakov, G.G. (2006). Theoretical and experimental study of wake vortex evolution behind an aircraft flying in the atmospheric boundary layer. Technika Vozdushnogo Flota, no. 3-4, pp. 25–38. (in Russian)Михайлов Ю.С. Моделирование воздействия вихревого следа на модель самолета в аэродинамической трубе // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 175. С. 62–69.Mikhailov, Yu.S. (2012). Simulation of the vortex wake effect on aircraft model in wind tunnel. Nauchnyy vestnik MGTU GA, no. 175, pp. 62–69. (in Russian)Желанников А.И. Особенности распространения вихревого следа за воздушными судами с винтами // Научный вестник МГТУ ГА. 2023. T. 26, № 3. С. 103–113. DOI: 10.26467/2079-0619-2023-26-3-103-113Zhelannikov, A.I. (2023). Features of vortex trace propagation for aircraft with propellers. Civil Aviation High Technologies, vol. 26, no. 3, pp. 103–113. DOI: 10.26467/2079-0619-2023-26-3-103-113 (in Russian)Желанников А.И., Замятин А.Н., Чинючин Ю.М. Влияние состояния атмосферы на взаимодействие вихревых и конденсационных следов воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2022. Т. 25, № 2. С. 70–80. DOI: 10.26467/2079-0619-2022-25-2-70-80Zhelannikov, A.I., Zamyatin, A.N., Chinyuchin, Yu.M. (2022). Impact of the atmosphere state on interaction of aircraft vortex and condensation trails. Civil Aviation High Technologies, vol. 25, no. 2, pp. 70–80. DOI: 10.26467/2079-0619-2022-25-2-70-80Вышинский В.В. О возможности обнаружения когерентных вихревых структур при полете в атмосфере / В.В. Вышинский, А.В. Головнев, С.М. Данилов, АА. Кривощапов // Ученые записки ЦАГИ. 2025. Т. 56, № 1. С. 42–50.Vyshinskii, V.V., Golovnev, A.V., Danilov, S.M., Krivoshchapov, A.A. (2025). On the possibility of detecting coherent vortex structures during flight in the atmosphere. Uchenye Zapiski TsAGI, vol. 56, no. 1, pp. 42–50. (in Russian)Хаустов А.А. Динамика крена воздушного судна в спутном следе // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 150. С. 11–18.Khaustov, A.A. (2009). Aircraft roll dynamics in the wake vortex. Nauchnyy vestnik MGTU GA, no. 150, pp. 11–18. (in Russian)Головнев И.Г. Принципы построения бортовой системы раннего предупреждения пилота о вхождении в вихревой след от другого воздушного судна / И.Г. Головнев, В.В. Вышинский, А.И. Желанников, К.В. Лапшин // Научный вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 4. С. 84–95. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-4-84-95Golovnev, I.G., Vyshinsky, V.V., Zhelannikov, A.I., Lapshin, K.V. (2018). Design concepts of an onboard early warning system of pilot about entering wake vortices from another aircraft. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 4, pp. 84–95. (in Russian)Michel D.T., Dolfi-Bouteyre A., Goular D. и др. Onboard wake vortex localization with a coherent 1.5 μm Doppler LIDAR for aircraft in formation flight configuration // Optics Express. 2020. Vol. 28, no. 10. Pp. 14374–14385. DOI: 10.1364/OE.377049Michel, D.T., Dolfi-Bouteyre, A., Goular, D., et al. (2020). Onboard wake vortex localization with a coherent 1.5 μm Doppler LIDAR for aircraft in formation flight configuration. Optics Ex-press, vol. 28, no. 10, pp. 14374–14385. DOI: 10.1364/OE.377049

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