Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 20, № 1 (2017)
8-16 601
Аннотация
Излагаются основные положения, связанные с реализацией Концепции приемлемого риска во всех авиа- компаниях, которые должны иметь систему управления безопасностью полетов (СУБП) с 01.01.2009 - по требова- нию ИКАО и с 01.01.2010 - по поручению Федерального агентства воздушного транспорта. В силу неопределен- ности государственных требований к СУБП эксплуатанта ВС РФ, ведущие авиакомпании, стремясь соответство- вать международным стандартам, разрабатывают и внедряют СУБП самостоятельно. СУБП авиакомпании пред- ставляет собой упорядоченный подход к обеспечению заданного уровня БП, включающий необходимые организа- ционные структуры, сферы ответственности, политику и процедуры. В этой связи внедряемые СУБП различаются параметрами управления (показателями уровня БП), процедурами и методическим обеспечением процессов управ- ления БП. Обобщение передового опыта разработки, внедрения и совершенствования СУБП в ведущих авиаком- паниях позволяет сформировать типовую СУБП эксплуатанта ВС, в которой систематизированы и представлены основные требуемые стандартами процедуры. В типовой СУБП сочетаются реактивный, проактивный и прогноз- ный подходы к процессу управления БП.Типовая СУБП сформирована на опыте разработки, внедрения и развития корпоративных СУБП в трех ве- дущих авиакомпаниях России, в которых работал автор в период 2006-2015 гг., и может быть положена в основу СУБП эксплуатанта ВС, как самолетов, так и вертолетов. Учтенные в типовой СУБП требования стандартов (меж- дународных и государственных), результаты проведенных исследований, разработанное и внедренное методиче- ское обеспечение процедур по управлению уровнем БП способствовали успешному прохождению авиакомпания- ми - членами IATA периодических аудитов по развивающимся стандартам эксплуатационной безопасности IOSA и достижению передового уровня БП не только в России, но и в мире.
17-25 211
Аннотация
Рассматривается методическое обеспечение безопасных полетов с отложенными повреждениями, направ- ленное на формирование Минимального перечня неисправного оборудования функциональной системы (ФС) кон- кретного типа воздушного судна (ВС).Критерием при определении минимального перечня оборудования предлагается использовать обеспечениелетной годности ВС. Для разработки методического обеспечения безопасных полетов с отложенными поврежде-ниями предлагается использовать известные методы статистического, схемно-конструктивного анализа и методытеории оценивания. Рассматривается модель оценки надежности ФС для полетов с отложенными повреждениями ипроцедуры качественного и количественного анализов видов и последствий отказов функциональных систем.Моделирование предусматривает возможность анализа и оценки безотказности ФС для любых, напередзаданных, значений наработки на период эксплуатации ВС, в том числе до отработки межремонтного ресурса.Анализ и оценка надежности (безотказности) ФС с помощью предлагаемой модели предусматривает по-этапное решение следующих задач: оценку безотказности каждого из компонентов ФС; оценку степени влиянияотказа каждого из компонентов ФС на безопасность полетов; оценку безотказности ФС в целом.Обеспечивается возможность определения и прогнозирования приемлемых значений вероятности отказовкаждого из компонентов анализируемых систем с учетом требований по поддержанию летной годности (ЛГ) ВС вэксплуатационном авиапредприятии.Исходной информацией для моделирования является статистическая база по отказам ФС и видам отказовизделий ФС, накопленная по опыту эксплуатации парка ВС в конкретном авиапредприятии.Предлагаемое математическое обеспечение формирования минимального перечня оборудования ВС поз-воляет уточнить для авиапредприятия Основной минимальный перечень оборудования, который задается произво-дителем для типа ВС.
26-35 271
Аннотация
В работе продемонстрирована взаимосвязь эффективности процессов поддержания летной годности воз- душных судов и применения методологии управления проектами в авиапредприятии.На основании стратегических целей организации формируется портфель проектов, из которых принима- ются к реализации проекты, обладающие наибольшим приоритетом, и в том числе направленные на повышениеэффективности процессов ПЛГ. Предложенный подход позволяет определить приоритеты реализации конкретных проектов, входящих в проектный портфель авиапредприятия.В качестве практического примера представлен проект, направленный на повышение эффективности про-цесса ПЛГ самолетов АН-124-100 в ООО «Авиакомпания Волга-Днепр». Анализ статистических данных по отка-зам парка самолетов АН-124-100 показал, что наиболее часто отказывающими компонентами являются изделиякрыла, прежде всего секции интерцепторов, которые подвержены массовым отслоениям обшивок от сотового за-полнителя и нуждаются в доработке конструкции. Одним из ожидаемых результатов проекта должно стать сниже-ние коэффициента К1000 интерцепторов крыла не менее чем на 40 % и, соответственно, самолета в целом не менее,чем на 4 %.Работа выполнена в полном соответствии со стандартами проектного менеджмента. Представленпаспорт проекта, в котором содержится вся необходимая информация, характеризующая проект, егоцели, продукты, результаты, сроки, план действий, бюджет, а также участников проекта. Особое вни-мание уделено рискам проекта, оценке их вероятности и мероприятиям по преодолению их возможныхпоследствий.Показано, что реализация проекта «Внедрение технологии доработки интерцепторов самолета АН-124-100»позволяет улучшить ряд показателей производственно-технической эффективности с оптимизацией материальных,финансовых и организационных ресурсов.
36-44 288
Аннотация
Техническая эксплуатация воздушных судов (ВС) реализуется последовательной сменой организационных и технических состояний процесса эксплуатации, исследование и анализ которого выполняются статистическими методами. Процесс эксплуатации включает технические состояния ВС, связанные с объективными закономерно- стями изменения технических качеств ВС как объекта эксплуатации, и организационные состояния, определяющие субъективный процесс организации и планирования использования ВС. Объективный процесс технической экс- плуатации реализуется в системе ТОиР, которая не включает организацию и планирование эксплуатации и пред- ставляет совокупность взаимосвязанных элементов: ВС, средств ТОиР, исполнителей и устанавливающей правила их взаимодействия документации для поддержания надежности и готовности ВС к полетам. Рассмотрены органи- зационные и технические состояния ВС, даны их характеристики и эвристические оценки связей в узлах и дугах графов и организационных состояний ВС в процессе регулярной эксплуатации и при нарушениях технического состояния.Показано, что в реальных условиях эксплуатации ВС плановое управление техническим состоянием ВС, а через него и процессом технической эксплуатации, определяется только режимами ТОиР при заданной структу- ре видов и форм ТОиР и, соответственно, принципами назначения видов работ ТОиР к выполнению, обусловлен- ных технологическим обслуживанием, методами эксплуатации и стратегиями восстановления ВС в целом и всех его изделий в совокупности. Реализация планового процесса ТОиР определяет и реализацию постоянной состав- ляющей процесса технической эксплуатации. Предложенные графические модели позволяют выявить количе- ственные взаимосвязи между узлами графов для совершенствования процессов технической эксплуатации стати- стическими методами исследования, что обеспечивает сокращение затрат труда, времени и средств на обеспечение безопасной эксплуатации воздушных судов гражданской авиации.
45-52 175
Аннотация
Рассматривается механизм оценки влияния надежности функциональных систем на техническую эксплуа- тацию воздушных судов. Предлагаются результаты исследований, позволяющие оценить влияние надежности функциональных систем на эффективность процесса технической эксплуатации воздушных судов. Под эффектив- ностью процесса технической эксплуатации воздушных судов понимается часть эксплуатации, включающая под- готовку к полету, полет, техническое обслуживание, хранение.Целью исследований являлось прогнозирование эффективности процесса технической эксплуатации воз- душных судов с учетом надежности функциональных систем, при этом рассматривалось одно из свойств надежно- сти - безотказность. Под безотказностью функциональных систем понималась способность выполнять требуемую функцию в заданном интервале времени при данных условиях.Объекты эксплуатации - функциональные системы воздушных судов и их компоненты (комплектующие изделия) имеют высокую степень безотказности, заложенную при проектировании и поддерживаемую при эксплу- атации парка ВС. Отказы и повреждения функциональных систем являются редкими событиями, что приводит к ограниченной статистической базе эксплуатационных наблюдений. Классические методы статистического анализа не обеспечивают достаточную доверительную вероятность оценки безотказности функциональных систем и не позволяют выявить ее влияние на эффективность процесса технической эксплуатации воздушных судов.Для решения задачи предлагается использовать метод структурных схем и вероятностно-статистический метод оценки безотказности функциональных систем - статистическое моделирование (метод Монте-Карло). Ме- тод структурных схем надежности позволил определить зависимость выборочной оценки безотказности функцио- нальной системы от периодичности технического обслуживания. Исходной информацией рассматривались: прин- ципиальная схема функциональной системы и описание ее работы; перечень основных изделий; выборочные ста- тистические данные об отказах изделий функциональной системы. Использование статистического моделирования позволило получить зависимость надежности (безотказности) функциональной системы от периодичности техни- ческого обслуживания для расширенной статистической базы (нескольких реализаций процесса эксплуатации функциональной системы).
53-60 157
Аннотация
В статье рассмотрены ключевые этапы мониторинга необходимых параметров и событий в процессе экс- плуатации воздушного судна. Приведены предпосылки к контролю специфического риска.Анализируется понятие отказобезопасности функциональных систем воздушных судов и показана необхо- димость непрерывного процесса оценки реального уровня безопасности полетов.Предложен метод количественной оценки вероятности ключевых событий и рисков с использованием со-временного программного обеспечения. Данный метод предусматривает 5 основных этапов:установление контролируемых параметров - данный этап является входным и начинается с рассмотре-ния культуры безопасности организации, определения основных целей и задач, формирования основных парамет-ров и характеристик, подлежащих контролю;контроль событий в эксплуатации - на данном этапе происходит непрерывный процесс поиска и кон-троля ключевых событий, вызывающих интерес в рамках установленных задач. Данный процесс неизменно связанс контролем параметров, установленных на первом этапе;оценка событий и рисков - данный этап начинается непосредственно после того, как выявлено опреде-ленное событие. Процесс оценки производится в объеме, необходимом для определения серьезности события. Онтакже включает в себя предварительную оценку риска для использования в приоритизации начальной расширен-ной оценки и в разработке плана по реализации мероприятий;разработка плана мероприятий - на данном этапе определяются поправки, которые будут вносить изме-нения в процедуры разработки, эксплуатации, технического обслуживания авиационной техники и обучения пер-сонала непосредственно в привязке к установленному ранее проблемному событию;выполнение мероприятий - реализация действий согласно плану мероприятий. Данный этап включаетприоритизацию, планирование и выполнение определенных задач.Продемонстрирована зависимость, установленная между вероятностью возникновения отказных состоя-ний и степенью их опасности. Обоснованы ключевые факторы, подлежащие оценке в процессе эксплуатации воз-душных судов, направленные, в совокупности с анализом рисков, на повышение уровня безопасности полетов.
61-68 187
Аннотация
Рассматриваются новые потенциально возможные пути повышения топливной эффективности граждан- ских воздушных судов, основанные на оптимизации процесса летно-технической эксплуатации воздушных судов. Приводятся данные, подтверждающие целесообразность их дополнительного углубленного исследования и внед- рения в практику работы авиакомпаний гражданской авиации.Показано, что одной из причин, вызывающей увеличение потребления топлива на крейсерском этапе по- лета, может являться необходимость обхода метеорологических зон и связанное с этим изменение высоты полета или воздушной скорости. Такие события носят эпизодический характер. В то же время наиболее выгодными прие- мами, направленными на повышение топливной эффективности, являются такие, как выполнение непрерывного набора высоты и снижения воздушных судов.Одним из таких направлений исследования является внедрение в производство полетов режимов непре- рывного снижения, рациональных маршрутов подлета к аэропорту посадки, набора высоты, выбор оптимальных профилей полета. Данная программа получила название SESAR. При реализации данной программы в рамках ЕС планируется сократить потребление топлива на 5 миллионов тонн в год за счет его экономии на 10 % по результа- там каждого полета. Аналогичная программа NextGen оптимизации процессов воздушного движения принята и в настоящее время реализуется в США. Целью данной программы является ежегодное повышение топливной эф- фективности не менее чем на 2 % в год.По результатам проведенного исследования представлен расширенный перечень рекомендаций по реали- зации системы непрерывного снижения воздушных судов при производстве полетов, предусматривающей отказ от горизонтальных участков полета при режиме работы двигателей на малом газе.
69-77 148
Аннотация
Описывается новый расчетный программный комплекс, в задачи которого входит поиск оптимального с точки зрения эффективности технической эксплуатации вертолетной техники алгоритма стохастического констру- ирования и компоновки вертолета. Показано, что использование разработанного расчетного программного ком- плекса позволяет успешно решать задачи обеспечения конструкции вертолета с высокими показателями эксплуа- тационной технологичности.Показано, что для успешного решения задач, связанных со снижением (на этапах эксплуатации) затрат на техническое обслуживание и ремонт при проектировании и компоновке вертолета в конструкторском бюро, целе- сообразно применение корреляционного анализа для оценки эксплуатационной технологичности совместно с ис-пользованием системы автоматизированного проектирования. За основу расчетного программного комплекса взятматематический аппарат линейной корреляционной зависимости двумерного (стохастического) процесса. Под ли-нейной корреляционной зависимостью понимается линейная или близкая к ней связь между двумя переменными,для которой справедлива теорема корреляционного анализа.Представлен алгоритм работы расчетного программного комплекса для оценки эксплуатационной техно-логичности вертолета, который состоит из пяти шагов: выбор оборудования, которое необходимо установить навертолет (блоки); подсчет коэффициента корреляции для вертолетов, имеющих данное оборудование и выявлениеоптимальных вариантов расположения; зональное деление разрабатываемого вертолета и анализ возможности раз-мещения блоков в оптимальном порядке; размещение блоков на проектируемом вертолете; подсчет коэффициентакорреляции, построение прямой регрессии для проектируемого вертолета и сравнение данных показателей с вер-толетами-аналогами. Приведены результаты расчета характеристик корреляционного анализа, которые свидетель-ствуют о потенциальной возможности повышения уровня эксплуатационной технологичности вертолета с мини-мальными затратами труда и времени при разработке отдельной функциональной системы.
78-87 168
Аннотация
На основе системного подхода представлена структура направлений авиационной деятельности на воздуш- ном транспорте, связанных с контролем и измерениями параметров вибрации, наблюдаемой на авиационной технике.Проведен анализ технологий лабораторных проверок бортовой аппаратуры контроля параметров вибра- ции, исследованы и обобщены вопросы, связанные с обеспечением единства измерений параметров вибрации воз-душных судов с газотурбинными двигателями.В процессе выполнения описанных в статье работ по аттестации учтены метрологические риски, возника-ющие при производстве авиационной деятельности на воздушном транспорте. Разработаны методы проведенияаттестации измерительных каналов параметров вибрации, применяемых на стендах испытательных станций приремонте авиационных двигателей.Методы внедрены при проведении первичных и периодических аттестаций испытательных стендов длядвенадцати типов авиационных газотурбинных двигателей в организациях по ремонту. Достоверность результатовпроведенных исследований обусловлена тем, что они проводились с применением аттестованного измерительногооборудования, внесенного в Государственный реестр средств измерений. Исследования проведены для достаточновысокого статистического уровня достоверности с границами 0,95.Проведенные исследования показали, что выполняемые на воздушном транспорте измерения параметроввибрации метрологически обеспечены: поддерживается единство измерений и их прослеживаемость от государ-ственного первичного эталона до специальных средств измерений, испытательного оборудования и бортовыхсредств контроля воздушных судов.В статье содержатся нормы по контролю параметров вибрации, виды проверок, место их проведения, при-меняемое оборудование и инструментарий.
88-96 404
Аннотация
В статье рассматриваются проблемные вопросы планирования деятельности авиационных подразделений и предлагается один из возможных вариантов их решения в виде реализации в деятельности авиационных частей средств управления проектами.Предлагается в качестве ключевого понятия, в теории планирования, введение понятия - проект как ком- плексное, не повторяющееся одномоментное мероприятие, ограниченное по времени, бюджету, ресурсам, а также четкими указаниями по выполнению, разработанными под потребности заказчика. В деятельности инженерно- авиационной службы под это определение попадают такие работы, как оперативные виды подготовок, регламент- ные работы, доработки на авиационной технике, войсковой ремонт и т. п.Применение сетевых моделей позволяет также легко указывать последовательность некоторых действий(событий), составлять технологические схемы и схемы организационных структур.Отмечается, что основное преимущество линейных графиков - это их наглядность и простота. Линейныйграфик обеспечивает возможности оптимизации работ по самым различным критериям, в т. ч. по равномерностииспользования рабочей силы, механизмов, строительных материалов и т. д. В то же время главный недостатоклинейных графиков заключается в сложности корректировки при нарушениях первоначальных сроков работ илиизменении условий их проведения. Эти недостатки устраняются при другой форме календарного планирования -сетевых графиках.Представлена схема процесса планирования деятельности подразделений с помощью средств управленияпроектами. Для реализации схемы предлагается использовать современные средства управления проектами, поз-воляющие выполнить структуризацию процесса деятельности технико-эксплуатационной части путем его деком-позиции на этапы, задачи и подзадачи, далее выявить задачи критического пути, построить график реализации.Модель процесса в виде проекта позволяет проводить прогностический анализ и на его основе совершенствоватьсам процесс, для чего предложен ряд современных программных пакетов автоматизирующих функций планирова-ния и контроля календарных графиков планируемых видов работ.
97-106 119
Аннотация
Математически доказывается состоятельность метода потенциально возможного повышения топливной эффективности гражданских воздушных судов (ВС), основанного на оптимизации процесса летно-технической эксплуатации ВС. Математический аппарат и построенная математическая модель пространственного движения ВС позволяют анализировать поведение ВС на предпосадочном отрезке полета и выстраивать оптимальную траек- торию полета по критерию минимального расхода топлива с закрепленным временем.Для эффективного решения задачи осуществляется выбор и реализация оптимальных траекторий полета. Предлагается алгоритм решения задачи оптимального управления полетом гражданского ВС с целью наиболее точной реализации выбранной программной траектории в условиях ограниченного расписанием времени. Оптими-зация указанного процесса проведена при помощи решения двухточечной краевой канонической системы, осно-ванной на принципе максимума Понтрягина.Представлены необходимые для постановки задачи исходные данные и условия. Для упрощения требуе-мых вычислений построена математическая модель и дано ее эквивалентное представление, при этом задачиуправления по каналам тяги и угла атаки объединены в виде функции управления тягой. Далее составлена в мате-матическом виде краевая задача и представлен аналитический аппарат ее решения. Построены оптимальные траек-тории снижения ВС, отражающие характер изменения угла атаки и тяги.Перспективность данного приема подтверждена экономической состоятельностью и эффективностью дан-ного метода, в частности, проведено сравнение суммарного расхода топлива ВС на полученной оптимальной тра-ектории снижения с классической траекторией, на которой присутствуют прямолинейные участки, что позволилодополнительно подтвердить вывод об экономической целесообразности и эффективности метода постоянногоснижения ВС при производстве полетов.
107-115 135
Аннотация
Рассмотрены вопросы непрерывного контроля за техническим состоянием оборудования топливозапра- вочных комплексов, которое является важнейшим фактором в обеспечении безопасности и регулярности полетов. В статье приведены результаты исследований состава и концентрации механических примесей с разных слоев штатного фильтра ЭФБ-15/120-104 № 0615 производства НПО «Агрегат», снятого с линии подачи авиатоплива ТС- 1 от нефтебазы Госрезерва в резервуарный парк ТЗК «Внуково» и фильтромонитора фирмы Velcon марки CDF 230 F, снятого с топливозаправщика, с целью оценки эффективности их работы и прогнозирования ресурса с использо- ванием рентгенофлуоресцентного метода.Представлены иллюстративные и графические результаты проведенных исследований, позволяющие про- водить оценку эффективности применяемых фильтроэлементов. Проведены оценочные измерения концентраций обнаруженных элементов при разной площади исследуемого образца: площадью 4, 1 и 0,25 см2, вырезанных из одного участка картонного фильтра. Установлено, что суммарная средняя концентрация Fe на фильтре составила 8,3 г/т с учетом того, что по информации эксплуатанта через фильтр прокачано 2020 м3 топлива, или 1582 тонны. Проведена оценка общего количества Fe, задержанного фильтром, которое составляет 1313 г. Следует отметить, судя по внешнему виду и обнаруженной концентрации Fe, его емкость не была полностью исчерпана. Это позво- ляет получать дополнительную информацию по реальному ресурсу фильтра и использовать ее при решении задач модернизации фильтра.Исследования показали практическую возможность оценки количества и состава загрязнений, что позво- ляет с уверенностью говорить о перспективности данных работ и возможности их внедрения в практику контроль- ных мероприятий по обеспечению безопасности эксплуатации воздушных судов гражданской авиации. Публика- ция преследует цель привлечь внимание эксплуатантов и надзорных органов к возможности использования пред- ложенного метода для более надежного обеспечения безопасности полетов воздушных судов гражданской авиации и расширения сотрудничества университета и предприятий отрасли в решении данной проблемы.
116-122 179
Аннотация
Проведен анализ организации производства услуг, свойственного работе аэропортов. Показана важность и актуальность решения задачи организации информационного взаимодействия между производственными процес- сами как задачи организации современного производства.Показаны возможности и особенности построения системы информационного взаимодействия в виде мно-гоуровневой иерархической структуры.Аэропорт рассматривается как предприятие, ориентированное на производство услуг, где необходимообрабатывать большое количество информации в ограниченное время. Производственный график часто меня-ется под влиянием многих факторов. Это приводит к возрастанию роли компьютеризации и информатизациипроизводственных процессов, что создает предпосылки для автоматизации производства, формирования информа-ционной среды и организации информационного взаимодействия, необходимых для исполнения производствен-ных процессов.Предлагается интегрированная форма организации, поскольку она ориентирована на объединение (инте-грацию) различных процессов в единую производственную систему, позволяет проводить согласование локальныхцелей отдельных процессов в рамках глобальной цели, направленной на повышение эффективности работыаэропорта.Рассматриваются основные условия, необходимые для организации информационного взаимодействиямежду производственными процессами и технологическими операциями и определяется перечень вытекающихзадач. Обращается внимание на необходимость взаимного соответствия структуры и организации системы взаимо-действия в условиях авиапредприятия, а также на необходимость отображения структуры в информационном про-странстве авиапредприятия. Обоснована целесообразность интегрированной формы организации информационно-го взаимодействия, построенной на обмене информацией между процессами и пользователями услуг в соответ-ствии с сетевой структурой. Многоуровневый характер такой структуры подтверждает ее преимущество переддругими вариантами, однако она имеет и ряд особенностей, отраженных в данной работе.
123-131 211
Аннотация
В статье рассмотрена история становления навигационных систем, в частности, системы «Цикада», кото- рая на тот момент составляла конкуренцию американскому аналогу «ТРАНЗИТ», ставших платформой для созда- ния современных глобальных навигационных систем ГЛОНАСС, GPS. Рассмотрен процесс внедрения системы ГЛОНАСС в гражданскую авиацию, ее сегменты, функции и особенности. Проанализированы этапы формирова- ния орбитальной группировки спутниковой системы ГЛОНАСС. Проведена аналогия с американской системой GPS, европейской GALILEO, китайской навигационной системой Beidou и японским аналогом Quasi-Zenit.Приведены подробные данные о совершенствовании американской системы GPS, начиная с 1978 г. и по настоящее время. Дана характеристика системы GPS-III, обладающей рядом дополнительных достоинств. Отме- чаются особенности европейского аналога глобальной навигационной системы - GALILEO. Одной из целей дан-ной системы является обеспечение высокоточной позиционной системы, на которую может положиться Европанезависимо от российской системы ГЛОНАСС, американской - GPS и китайской Beidou. GALILEO обеспечиваетуникальную глобальную функцию поиска и спасания - SAR с важнейшей функцией обратной связи. Излагаютсяособенности навигационной системы китайских ученых - спутниковой системы Beidou и японской глобальнойспутниковой системы - Quasi-Zenith.Рассмотрены тенденции развития глобальных навигационных систем. Ярким примером одного из путейглобализации мировых спутниковых систем является тенденция к объединению ГЛОНАСС и Beidou. Уделеновнимание новейшей разработке российских ученых - автономной навигационной системе БИНС-2015, котораяпредставляет собой бесплатформенную инерциальную навигационную систему и дает возможность осуществлятьнавигацию воздушного судна без подключения к глобальной спутниковой системе. Определены пути дальнейшегоразвития навигационных систем в РФ. При этом выделены два противоположных по своей сути направления, свя-занные, с одной стороны, с симбиозом российской и китайской глобальных навигационных систем, что позволитсущественно упростить взаимодействие двух стран, и, с другой стороны, с созданием на каждом борту автономнойнавигационной системы.
132-140 176
Аннотация
Современные воздушные суда (ВС) оснащены сложными и разнообразными системами и комплексами авионики. Техническая эксплуатация (ТЭ) ВС и его авионики рассматривается как процесс с последовательной сменой состояний эксплуатации. Реализация процесса - это последовательность переходов авионики по состояни- ям эксплуатации, имевших место между двумя последовательными полетами. Математические модели процессов и систем ТЭ авионики представлены как марковские цепи, марковские и полумарковские процессы. Ставится задача разработки граф-моделей процессов ТЭ авионики, описывающих ее работу в полете, а также обслуживание на зем- ле в различных системах ТЭ. Предложены граф-модели процессов и систем ТЭ бортовых комплексов (БК) и функ- циональных систем (ФС) авионики в полете, построенные на основе таблиц состояний. Модели конкретизированы для различных систем ТЭ: по состоянию с контролем уровня надежности, по состоянию с контролем параметров, по ресурсу. Событиями, в результате которых БК или ФС меняют свое состояние, являются отказы элементов и ошибки встроенных средств контроля. Система ТЭ авионики по состоянию с контролем уровня надежности при- менима для объектов с постоянной или слабо меняющейся во времени интенсивностью отказов. Система ТЭ авио- ники по ресурсу в основном применяется для объектов с растущей во времени интенсивностью отказов Система ТЭ авионики по состоянию с контролем параметров применяется для объектов с растущей во времени интенсивно- стью отказов и имеющих обобщенные параметры, по которым можно осуществлять прогнозирование и назначать границы предотказовых состояний. Предложенный формальный графический подход к построению моделей про- цессов ТЭ БК и ФС авионики является основой для построения моделей сколь угодно сложных систем и комплек- сов как для единичного ВС, так и для парка ВС одной авиакомпании или даже всего парка ВС определенного типа. Полученные граф-модели процессов ТЭ БК и ФС авионики в различных системах ТЭ позволяют приступить к по- строению аналитических моделей.
141-151 128
Аннотация
В настоящее время наблюдается повышение уровня электрифицированности воздушных судов (ВС). Эти работы ведутся в рамках концепции создания полностью электрифицированного самолета (ПЭС), на котором функции отдельных самолетных систем (пневматической и гидравлической) будет выполнять электрическая си- стема. Итогом данных работ будет существенное увеличение доли электродвигательных нагрузок на борту ВС. Как следствие произойдет увеличение мощности источников электроэнергии системы электроснабжения ВС. Данная работа посвящена математическому моделированию асинхронного двигателя. Рассматривается асинхронный дви- гатель с короткозамкнутым ротором. При получении математической модели асинхронного двигателя были рас- смотрены модели электрической и механической частей, что позволяет учитывать взаимосвязь электромагнитных и электромеханических процессов, происходящих в переходных и установившихся режимах работы электродвига- теля. Модель электрической части реализована на уравнениях для напряжений обмоток и потокосцеплений конту- ров асинхронного двигателя, записанных в системе фазных координат «АВС». При рассмотрении математической модели механической части использовалось уравнение моментов, действующих на вал асинхронного двигателя при вращательном движении. Была получена система матричных уравнений - математическая модель асинхронно- го двигателя. В результате решения системы матричных уравнений были получены выражения для токов фаз об- мотки статора и короткозамкнутых контуров ротора асинхронного двигателя. Полученная математическая модель описывает электромагнитные и электромеханические процессы асинхронного двигателя в неподвижной системе фазных координат «ABC». Данная модель в отличие от модели во вращающихся координатах «dq» описывает процессы как в симметричных, так и в несимметричных режимах, таких как обрывы фаз (неполнофазные режимы) и короткие замыкания фаз асинхронного двигателя, в то время как математическая модель, реализованная в систе- ме вращающихся координат «dq», верна только для симметричных режимов работы электродвигателя.
152-158 161
Аннотация
Рассматривается задача моделирования процесса изменения технического состояния необслуживаемой в меж- регламентный период бортовой системы летательного аппарата, полный отказ которой в полете приводит к катастро- фической ситуации. Необслуживаемым называется бортовое оборудование с возможностью автоматического самовос- становления в период между регламентными работами при возникновении отказов компонентов. Бортовое оборудова- ние при эксплуатации накапливает отказы с сохранением своих функций с уровнем надежности не ниже заданного. Устранение отказов осуществляется либо по окончании межрегламентного периода (как правило), либо после возник- новения такого отказа, которое привело к нарушению решаемых функций или снижению ниже заданного уровня без- опасности полетов (как исключение). Система содержит как резервированные, так и нерезервированные блоки и эле- менты с известными интенсивностями отказов. Система может находиться в одном из трех состояний: работоспособ- ное, предельное и состояние отказа. За счет избыточности резервированных элементов система в течение межрегла- ментного периода накапливает отказы, которые устраняются при проведении регламентных работ. Процесс изменения технического состояния системы описывается дискретно-непрерывной моделью в полетном времени. На основе ин- формации о вероятностях нахождения бортового оборудования в работоспособном, предельном состоянии и состоя- нии отказа можно вычислить такие комплексные показатели эффективности, как средние потери в самолетовылетах, средние затраты на эксплуатацию, математическое ожидание числа аварийных восстановительных работ и др. Были проведены численные исследования для проверки корректности предложенной модели. Считается, что регламентные работы полностью обновляют систему. Анализ данных показателей позволит оценить эффективность эксплуатации необслуживаемого бортового оборудования, а также провести сопоставление по эффективности с другими методами эксплуатации. Модель может использоваться для оценки показателей эффективности рассматриваемой системы тех- нической эксплуатации. Также модель может быть использована для оптимизации межрегламентного периода.
159-166 192
Аннотация
Разработка новых и модернизация существующих образцов авиационной техники (ОАТ) различных клас- сов сопровождаются и завершаются сложнейшими процессами их наземных и летных испытаний. Эта стадия жиз- ненного цикла авиационных изделий реализуется организационно-техническими системами - испытательными центрами. Последние включают в свой состав различные полигоны, измерительные комплексы и системы, лета- тельные аппараты, корабли, комплексы обеспечения безопасности и управления полетами, пункты и лаборатории обработки информации и многие другие элементы. Представлены результаты системного анализа проблем созда- ния автоматизированных систем управления (АСУ) испытаниями авиационной техники (ИАТ) в виде автоматизи- рованного банка данных. Обосновывается ключевая роль разработки АСУ летными экспериментами в ходе созда- ния АСУ ИАТ. Обосновывается путь интеграции мобильных модульных измерительных комплексов М2ИК и необходимость отечественных методологий и технологических стандартов концептуального проектирования си- стем баз данных. Система базы данных (СБД), являясь центральным системообразующим элементом в рассматри- ваемой схеме, обеспечивает накопление, сохранение и обновление значений, описанных выше элементов в темпе и соответствии с необходимой частотой слежения за состояниями объекта управления. Именно СБД обеспечивает орган управления актуальными данными, соответствующими конкретным моментам времени, о состоянии процессов, оценках хода и результатов летных экспериментов, создавая необходимую развивающую среду для управления испытаниями ОАТ в целом. Основой разработки подсистем АСУ ИАТ являются процессы концептуального проектирования соответствующих СБД, эффективность реализации которых в основном и определяет уровень успешности и способности к развитию создаваемых систем. Представленные выводы и пред- ложения могут быть использованы при формировании направлений научно-исследовательских и опытно- конструкторских работ, обеспечивающих ускоренную разработку АСУ ИАТ на базе концептуальных моделей СБД ее подсистем.
167-176 214
Аннотация
Исследования в области перспектив развития авиации показывают, что наиболее приемлемым с точки зре- ния экологичности и энергоэффективности является переход к полностью электрическому самолету. Электрифи- кация идет в первую очередь по пути повышения эффективности наиболее энергоемких элементов летательного аппарата. В первую очередь это силовая установка и система кондиционирования. Актуальной задачей, решаемой в данной статье, является разработка методики проектирования энергокомплекса летательного аппарата (ЛА) с электрической тягой. Именно наличие электрической силовой установки и расширяет понятие электроэнергетиче- ского комплекса ЛА. В статье рассмотрена двухуровневая информационно-энергетическая технология проектиро- вания энергосистем современных летательных аппаратов. На энергетическом уровне оптимизируются потоки энергии, а на информационном - синтезируются законы управления, обеспечивающие выполнение ограничений и минимизацию потерь при заданном уровне надежности всей системы. Наиболее приемлемым с точки зрения эко- логичности и энергоэффективности является переход к полностью электрическому самолету. Предлагаемая ин- формационно-энергетическая методика дает возможность разрабатывать электрические и гибридные летательные аппараты с оптимальными массогабаритными и энергетическими характеристиками за счет: оптимизации цикло- граммы потребления электроэнергии с помощью перераспределения моментов включения потребителей, что обес- печивает более равномерный режим энергопотребления, который позволяет при одном и том же наборе потреби- телей уменьшить номинальные мощности генераторов и, как следствие, снизить полетную массу; управления рас- пределенной системой генерации электроэнергии, что обеспечивает возможность использования разнородных ис- точников энергии; управления отказобезопасностью на основе оперативного изменения топологии силовой сети; управления рекуперацией энергии; диагностирования состояния источников, преобразователей, потребителей (входные цепи) и силовой сети в режиме реального времени.
177-185 227
Аннотация
Международная организация гражданской авиации ИКАО регламентирует необходимость выдачи эксплуатантам специальных эксплуатационных разрешений, таких как производство полетов с использо- ванием норм сокращенного минимума вертикального эшелонирования (RVSM - Reduced Vertical Separation Minimum); производство полетов с использованием навигации, основанной на характеристиках (PBN - Performance-based Navigation); осуществления автоматических посадок по категориям CATII и CATIII ИКАО; производство полетов по нормам EDTO/ETOPS (Extended Twain OPerationS/Extended Diversion Time Operations) самолетов с газотурбинными двигателями продолжительностью более 60 мин до запасного аэродрома на маршруте с увеличенным временем ухода на запасной аэродром и к производству полетов на двухмоторном само- лете над малоориентированной местностью; производство полетов с использованием бортовых систем предупре- ждения столкновений TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance Systems), систем предупреждения о приближении земли EGPWS (Enhanced ground proximity warning systems) и электронной системы бортовой документации EFB (Electronic Flight Bag). Возможность удовлетворения требованиям вытекает из анализа состава, тактико- технических и эксплуатационно-технических характеристик бортового оборудования ВС эксплуатанта, программ технического обслуживания и ремонта (ТОиР) организации по ТОиР и ряда других факторов. Это должно проис- ходить на основе научного подхода и с неукоснительным удовлетворением требования всех правовых и норматив- ных документов. Возможность использования TCAS, EGPWS и EFB требует всестороннего научного анализа с учетом всех эксплуатационных факторов. В статье рассматриваются эксплуатационные научно-практические ас- пекты, связанные с применением вышеописанных норм и систем. Использованы некоторые современные методы статистического анализа параметров положения и движения самолета. Показана возможность уточнения оценок отклонения самолета по высоте и бокового отклонения, а также принятия решений о соответствии требованиям по точности.
186-193 148
Аннотация
В статье исследуются вопросы информационной безопасности бортовых компьютеров на самолетах граж- данской авиации (ГА). В информационной безопасности под недекларированными возможностями понимают воз- можности технических устройств или программного обеспечения, не отраженные в документации. Требования к документации и к содержанию испытаний накладываются при сертификации программного обеспечения. Требова- ния к документации включают контроль состава и содержания документации (спецификация, описание и тексты программ, исходники). Требования к содержанию испытаний включают статический анализ исходных текстов программ (в том числе контроль соответствия исходных текстов их загрузочным модулям); динамический анализ исходных текстов программ (в том числе контроль выполнения маршрутов). В настоящее время не существует комплексных мер по проверке программного обеспечения (ПО) бортовых компьютеров самолетов. Нет норматив- но-правовой базы, позволяющей контролировать ПО закупаемых самолетов зарубежного производства, а сам факт получения ПО достаточно трудоемок. Вследствие этого предлагается разработать основные положения авиацион- ного законодательства, позволяющие проводить анализ программ бортовых компьютеров самолетов ГА. В случае отсутствия исходных текстов ПО используются два подхода анализа кода: структурный статический и динамиче- ский анализ исходного кода; сигнатурно-эвристический анализ потенциально опасных операций. Статическим анализом определяют поведение программы путем прочтения программного кода (без запуска программы), кото- рый представлен на языке ассемблера - листинга дизассемблирования. При динамическом анализе выполняется трассировка программы. В этой статье проведен анализ программного обеспечения бортовых компьютеров само- летов на обнаружение недекларированных возможностей с использованием интерактивного дизассемблера.
194-203 117
Аннотация
Данная статья посвящена математическому моделированию канала бортовой системы электроснаб- жения (СЭС) переменного тока при работе на статическую активно-индуктивную нагрузку, соединенную по схемам «звезда с нейтралью» и «треугольник». Рассматриваются математические модели авиационного синхронного генератора, системы распределения электроэнергии, трехфазной статической активно-индуктивной нагрузки. При математическом описании генератора были рассмотрены уравнения для напряжений обмоток и потокосцеплений контуров статора и ротора генератора в неподвижной системе фазных координат «АВС». При рассмотрении математической модели системы распределения электроэнергии использовались уравнения, учитывающие падения напряжений на активном и индуктивном сопротивлениях силовых проводов системы распределения. При рассмотрении математических моделей трехфазных статических нагрузок, соединенных по схемам «звезда с нейтралью» и «треугольник» использовались уравнения, учитывающие падения напряже- ний на активном и индуктивном сопротивлении нагрузок. Была получена система матричных уравнений канала СЭС переменного тока при работе на обобщенную трехфазную статическую активно-индуктивную нагрузку. С целью упрощения решения системы матричных уравнений канала СЭС переменного тока схема соединения трехфазной статической нагрузки, соединенной по схеме «треугольник» была преобразована в «звезду». Выбор системы фазных координат «АВС» для математического описания генератора, системы распределения и статической нагрузки обусловлен ее преимуществом перед системой координат «dq», пос- кольку уравнения, записанные в фазных координатах справедливы для симметричных и несимметричных режимов генератора, в то время как уравнения, записанные в системе координат «dq» будут справедливы только для симметричных режимов. В результате совместного решения уравнений генератора, системы распределения, трехфазных статических нагрузок были получены выражения для напряжений фаз обмотки статора генератора, токов фаз генератора, падений напряжений на фазах нагрузок, токов фаз нагрузок, соединенных по схемам «звезда с нейтралью» и «треугольник».
204-211 164
Аннотация
Одним из перспективных способов форсирования газотурбинного двигателя является установка в его за- турбинное пространство пульсирующего детонационного модуля. Проведение исследований по оценке эффек- тивности разрабатываемого модуля в расходной термобарокамере, обеспечивающей полную имитацию данных условий, требует наличия уникального оборудования, а также значительных финансовых и производственных затрат. Представляется более рациональным в связи с этим проведение первоочередных исследований по оценке работоспособности и эффективности пульсирующего детонационного модуля осуществлять в условиях суще- ствующих испытательных стендов, доработанных для частичной имитации полетных условий и включающих: платформу с исследуемым газотурбинным двигателем (ГТД), энергоустановку на подвижной платформе, трубопровод системы наддува, обеспечивающий подачу воздуха от вспомогательной силовой установки (ВСУ) к исследуемому двигателю, топливную и электрическую системы стенда. В статье представлены результаты работ по проектированию системы наддува для малоразмерного ГТД. Трубопровод спроектирован исходя из условий взаимного расположения, исследуемого ГТД и ВСУ в испытательном боксе. Обоснован выбор конструк- тивных решений для изготовления и монтажа составных частей системы наддува, представлены алгоритм и ре- зультаты расчета газодинамических и геометрических параметров эжектора, обеспечивающего необходимые дав- ление и температуру воздушного потока на входе в исследуемый двигатель. В результате проведенных исследова- ний обоснованно определена конструктивная схема системы наддува испытательного стенда, обеспечивающего частичную имитацию полетных условий на входе в малоразмерный ГТД. Определены необходимые геометриче- ские и газодинамические параметры газового эжектора, применение которого в составе системы наддува испыта- тельного стенда позволит начать комплекс исследований по оценке работоспособности пульсирующего детонаци- онного модуля.
212-221 105
Аннотация
Материалы статьи являются продолжением исследования структуры электромеханического привод- генераторного агрегата авиационного назначения и имеют целью формирование рекомендаций для получения максимально оптимального сочетания рабочих характеристик такого агрегата. Использование двигательного режима работы асинхронной машины на первой ступени и связанная с этим циркуляция активной мощности в контуре агрегата требуют завышения расчетной мощности синхронного генератора пропорционально потребной частоте докрутки вала генератора. В связи со сложностью обеспечения потребной величины момента асинхронной машины при возбуждении ее переменным или постоянным током следует отдать предпочтение режиму асинхронного тормоза (в этом случае отпадает необходимость в источнике постоянного тока и упрощается схемная реализация режима). Разработка дифференциального асинхронно-синхронного привод-генераторного агрегата с тремя генераторными ступенями асинхронной машины позволяет снизить величину расчетной электромагнитной мощности синхронного генератора, обеспечить высокое среднее значение коэффициента полезного действия агрегата. Применительно к современным газотурбинным двигателям, длительная работа которых возможна только при определенных фиксированных частотах вращения, число ступеней работы генераторного агрегата и режимы работы асинхронной машины нужно выбирать такими, чтобы обеспечить наилучшие показатели именно при этих частотах, допуская относительно большие величины потерь при кратковременных переходных режимах работы авиадвигателя. В статье представлены результаты серии расчетов энергетических характеристик электромеханического асинхронно-синхронного привод-генераторного агрегата авиационного назначения. На основе этих результатов выработаны рекомендации по оптимизации структуры агрегата и выбора режимов работы асинхронной машины. Разработка привод-генераторного агрегата с тремя генераторными ступенями асинхронной машины позволяет снизить его удельную массу за счет величины расчетной электромагнитной мощности синхронного генератора.
222-231 181
Аннотация
Современное состояние бортовых комплексов характеризуется интеграцией систем авиационного и радио- электронного оборудования при решении задач навигации и управления. К таким задачам относится микронавига- ция фазового центра антенны (ФЦА) радиолокатора при обзоре земной поверхности с борта летательного аппарата (ЛА). Повышение разрешающей способности радиолокационной станции (РЛС) путем аппаратурного увеличения размера антенны не всегда представляется возможным из-за ограничений на массу и габариты бортового оборудо- вания ЛА. Поэтому реализуют аналитическое расширение диаграммы направленности путем «склейки» изображе- ний, получаемых бортовой РЛС на траектории движения ЛА. Для компенсации нестабильностей оценки преобра- зуются в поправки к сигналам РЛС радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА). Цель работы - теоретиче- ское обоснование и практическая реализация процедур оценки траекторных нестабильностей ФЦА с помощью распределенной системы инерциально-спутниковой микронавигации (РСМН) с учетом реальных условий летной эксплуатации РСА. Рассматривается технология оценки и компенсации траекторных нестабильностей РСА с по- мощью РСМН. Реализация такой технологии опирается на взаимную поддержку инерциальной, спутниковой и радиолокационной систем. Предлагаются процедуры синхронизации инерциальных и спутниковых измерений при оценке ошибок РСМН. Приводятся результаты летной отработки РСМН, подтверждающие возможность и целесо- образность применения предлагаемой технологии для повышения разрешающей способности РСА. Компенсация траекторных нестабильностей ЛА в сигналах РСА может быть обеспечена с помощью инерциально-спутниковой системы микронавигации с учетом реальных условий летной эксплуатации РСА. Проведенные исследования пока- зали, что для обеспечения требуемого разрешения РСА целесообразным представляется определение рационально- го соотношения между точностными характеристиками РСМН и диапазоном длин волн РСА.
232-241 169
Аннотация
Традиционно задача автономной навигации решается путем счисления пилотажно-навигационных пара- метров полета летательного аппарата. С ростом требований к точности определения ПНПП совершенствуются и датчики первичной навигационной информации: гироскопы и акселерометры. В настоящее время разрабатываются и внедряются в практику гироскопы нового типа, так называемые твердотельные волновые гироскопы. Работа по- священа проблеме повышения точности измерений угловых скоростей полусферическим резонаторным гироско- пом. Снижение точностных характеристик ПРГ вызвано наличием дефектов в распределении массы по объему его конструкции. Выполнен синтез управления для системы оптимального гашения искажений параметров стоячей волны, обусловленных влиянием массового дефекта резонатора. В работе ставилась задача исследовать и аналити- чески компенсировать влияние дефекта на параметры стоячей волны (ее амплитуды и частоты). Исследования вы- полнялись методом математического моделирования в среде Simulation пакета SolidWorks для случая, когда харак- теристики чувствительного элемента ПРГ соответствовали технологическим чертежам конкретного типа резонато- ра. В качестве метода синтеза был выбран метод обратных задач динамики. Результаты исследований представле- ны в виде графиков амплитудно-частотных характеристик выходного сигнала резонатора. Моделирование выпол- нялось для случаев: идеального распределения массы; наличия дефекта массы; наличия дефекта массы показаны с применением синтезированного управляющего воздействия. Оценка эффективности предлагаемых алгоритмов управления определена по результатам моделирования выходного сигнала резонатора при условии идеального конструктивного его исполнения и при наличии в нем массового дефекта. При этом полагается, что сигналы воз- буждения стоячих волн в том и другом случаях имеют одинаковые и амплитуды, и частоты. В этом случае выход- ной сигнал при наличии компенсирующего воздействия должен в наибольшей степени совпадать с идеальным сигналом.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)