Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 21, № 4 (2018)
https://doi.org/10.26467/2079-0619-2018-21-4

Транспорт

8-16 109
Аннотация

В статье представлены результаты анализа «пирамид риска» коммерческой авиации на предмет их адекватности текущему состоянию авиационно-транспортной системы России. Показана необходимость ежегодного обновления «пирамид риска», поскольку авиационно-транспортная система (АТС) России динамична и состояние АТС изменяется быстрее, чем статистические показатели аварийности, характеризующие это состояние. Обоснована и предложена методика линейно взвешенного скользящего среднего для синтеза и ежегодной коррекции параметров «пирамид риска» с оптимизированным коэффициентом усреднения – 7 лет. Оптимизация коэффициента усреднения выполнена по критерию минимального несоответствия усредненных значений параметров «пирамид риска» и текущих (ежегодных) значений, определяемых по статистическим данным об авиационных событиях. Представлены общая и частные «пирамиды риска» коммерческой авиации России, синтезированные по результатам статистического факторного анализа авиационных событий за 2009–2016 годы. Синтез «пирамид риска» выполнен в соответствии с классификацией авиационных событий в гражданской авиации России, раздельно по причинным факторам: «Человек», «Воздушное судно», «Среда». Параметры «пирамид риска» отражают условную вероятность авиационного события большой тяжести (например, катастрофы), если имели место авиационные события меньшей тяжести (например, инциденты). Параметры представленных пирамид предназначены для включения в алгоритмы косвенного оценивания вероятности авиационных происшествий в любой авиакомпании за любой период летной работы (за месяц и более).

17-28 73
Аннотация
В статье рассмотрено программное обеспечение технологии оптимизации, позволяющее дополнить работу системы авиационно-космического поиска и спасания в части принятия решений по использованию воздушных судов (ВС). В связи с тем, что на данный момент не полностью отработаны научно-обоснованные принципы принятия оперативных решений для оптимального распределения и привлечения ВС к поиску и спасанию, особенно с использованием автоматизированных процессов, подобные решения принимаются на основе личного опыта руководителя поисково-спасательных работ (РПСР). В статье дается анализ отечественных разработок в области информационно-технического обеспечения поисково-спасательных работ (ПСР), предложен алгоритм принятия решений, в основу которого положены факторы, влияющие на выбор поисково-спасательных сил и средств. Представлено программное обеспечение (ПО), реализованное на средстве визуального программирования Visual Basic for Applications, в котором заложена математическая модель оптимизации ВС по: минимальному расходу финансовых средств на основе теории линейного программирования, минимальному времени обследования заданной площади и вероятности безотказности с прогнозом метеорологических условий на три дня. Результаты расчетов представляются в виде рекомендаций с графо-аналитическими пояснениями по каждому блоку проводимой оптимизации с целью отражения полной «картины» прогнозируемой поисково-спасательной операции (ПСО). Реализованный комплексный подход в ПО способен предоставлять унифицированные рекомендации для РПСР не только во время оперативного планирования, но и при организации транспортных задач, мониторинга и доставки гуманитарных грузов. Это позволяет органам управления давать оптимальные (по принципу «эффективность – качество – экономичность») рекомендации и при необходимости формировать научно-обоснованные предложения по задействованию сил и средств в системе авиационно-космического поиска и спасания.
29-38 80
Аннотация
При разработке и внедрении Системы управления безопасностью полетов (СУБП), являющейся обязательной в соответствии с SARPs ИКАО и требованиями воздушного законодательства РФ, операторы аэродромов гражданской авиации сталкиваются с методологическими проблемами в основном в двух компонентах СУБП – управлении риском и обеспечении безопасности полетов в части разработки показателей уровня безопасности полетов (БП). Для решения этих проблем в статье предлагается использовать оригинальный подход для управления риском безопасности полетов, разработанный группой по решению проблем управления риском на уровне авиакомпаний Airline Risk Management Solution Group (ARMS). При адаптации метода к деятельности оператора аэродрома учтена специфика развития авиационных событий на аэродроме. Проявления факторов опасности в виде событий и отклонений от норм предлагается структурировать в соответствии с классификацией видов деятельности при наземном обслуживании, принятой при прохождении аудита ISAGO. Предложена методика расчета и мониторинга показателя уровня БП для оператора аэродрома, на котором крайне редко происходят авиационные события. Показаны преимущества подхода ARMS при реализации основной прогностической части оценки риска, при котором непосредственно учитывается способность системы противодействовать развитию опасной ситуации под влиянием факторов опасности. Предложена схема управления безопасностью полетов на аэродроме, включающая три уровня управления: оперативный, тактический и стратегический, которая может быть реализована на основе предлагаемых методов. Предложенный в данной статье подход послужил основой для разработки СУБП операторов двух международных аэродромов РФ.
39-47 67
Аннотация

В статье представлены основные положения концепции цифровой идентификации пассажиров авиарейсов, основанной на использовании технологии blockchain (блокчейн). Резюмируется, что внедрение защищенной биометрической идентификации пассажиров в аэропорту снизит временные и финансовые затраты, связанные с досмотром и прохождением паспортного и таможенного контроля. Анализируются проблемные аспекты действующего законодательства РФ, регламентирующего применение указанной технологии. Рассматривается технология Smart Path, разработанная компанией SITA, суть которой заключается в использовании биометрических данных как единого идентификационного токена на каждом этапе путешествия. Исследуются возможности применения технологии блокчейн в основе идентификации пассажиров перед вылетом, при этом технология блокчейн устраняет необходимость в централизованной обработке и хранении персональных данных авиапассажиров. Основанная на криптосистеме компьютерная наука о цепочке блоков обеспечивает конфиденциальность данных и отсутствие возможности утечки сведений или их нецелевого использования. Особо отмечается, что технология криптографической защиты биометрических данных авиапассажиров станет препятствием для использования персональной информации в противоправных целях, а возможности технологии блокчейн позволят производить трансграничный обмен данными во время международных перелетов. Делается вывод, что с применением этой технологии исчезнет потребность в содержании штата работников, отвечающих за проверку документов и контроль за идентификацией пассажиров. Все эти функции заменит распределенная база данных, которую невозможно уничтожить или взломать. На основе проведенного исследования предлагается внести изменения в действующее законодательство, регламентирующее процедуру сбора и обработки персональных данных пассажиров авиарейсов.

48-59 68
Аннотация
Предложены формализованные параметры оценки напряженности орнитологической обстановки на аэродроме. Интегральная характеристика напряженности выражается в величине суммарной биомассы всех птиц, находящихся в зоне движения воздушных судов. Эта характеристика динамическая и имеет размерность кг/час‧км2. Биомасса дифференцируется по высотным слоям и направлениям перемещения. В качестве составных частей напряженности оценивается активность на аэродроме каждого вида птиц в отдельности. Эту характеристику целесообразно выражать в количестве особей/час‧км2. Еще один параметр напряженности при оценке активности отдельных видов – это характер пребывания птиц в воздушном пространстве аэродрома. Он помогает выявить источники и причины появления здесь птиц конкретного вида. Для выявления основных источников орнитологической опасности и для объективного подбора мероприятий по ее снижению рассчитывается вклад каждого вида птиц в интегральную величину напряженности обстановки. Для получения количественных характеристик основных параметров напряженности разработана методика учета птиц и их активности на аэродроме. Учет проводится с наблюдательных пунктов, расположенных у противоположных концов ВПП. Учет основан на визуальном обнаружении птиц, определении их видовой принадлежности, пола и возраста, экспертной оценке высоты и направления их перемещения. Учитываются все птицы, в том числе и те, направления перемещения которых не выражены, а также птицы, сидящие на летном поле. Вклад каждой такой особи в общую величину напряженности больше, чем вклад пролетающей транзитно. Подробно изложена методика проведения учета. Обоснованы нормы и повторность учетов для получения сведений о суточной и сезонной динамике напряженности. Приведен алгоритм обработки результатов учета и расчетов величин основных параметров напряженности орнитологической обстановки. Предложены градации напряженности и соответствующие им меры по уменьшению количества птиц на аэродроме.

Авиационная и ракетно-космическая техника

60-72 73
Аннотация
В статье представлены результаты проведенных исследований колебаний лопаток, жестко закрепленных на диске компрессора высокого давления вспомогательной силовой установки (ВСУ). Задача исследования поставлена ввиду разрушения каскада лопаток, что привело к выводу ВСУ из строя. Назначенный ресурс ВСУ не был обеспечен. С разрушением лопаток компрессоров сталкивались с момента появления газотурбинных двигателей, однако не всегда было возможно всесторонне исследовать эту проблему и полностью предотвратить разрушения лопаток компрессоров. В результате анализа статистики усталостных разрушений лопаток выявлено, что все лопатки независимо от их размера, материала изготовления разрушаются в определенных зонах на спинке, кромках, торце. Относительные координаты расположения трещин примерно одинаковы. Это свидетельствует о наличии общих закономерностей динамического нагружения лопаток и возникающей в них напряженности при резонансных колебаниях. Причем наличие эксплуатационных повреждений на лопатках не влияет на эти закономерности. Однако к лопаткам, представленным в настоящем исследовании (широкохордным, с переменной толщиной от входной к выходной кромке), данные закономерности не в полной мере применимы, в отличие от лопаток классической стандартной формы, но имеют некоторое сходство. Исследование спектра собственных форм и частот колебаний лопатки является первым этапом в решении проблемы разрушений лопаток. Каждая деталь имеет бесконечное количество частотных характеристик, образующих спектр. Каждой частоте собственных колебаний соответствует своя форма колебаний. Форма колебаний определяется картиной знакопеременных смещений или прогибов, а также положением узловых линий. В узловых линиях перемещения бесконечно малы и считаются нулевыми. По разные стороны узловых линий смещения колеблющихся участков находятся в противофазе. Совокупность форм колебаний детали образует спектр форм [1]. В представленном исследовании использовался песочный метод определения спектра частот колебаний. Эксперимент позволит определить зоны возникновения дефектов с последующим развитием усталостных трещин и реальную динамическую нагруженность лопаток данной конструкции.
73-83 70
Аннотация

Проектирование современного летательного аппарата (ЛА) связано с необходимостью решения многих научнотехнических задач. В их число входит предотвращение опасных автоколебаний в полете с учетом упругости конструкции. Эти задачи относятся к динамической аэроупругости, науке, в которой исследуется взаимодействие упругой конструкции (при ее колебаниях) с потоком воздуха. Рассматриваются маневренные беспилотные летательные аппараты (БЛА), которые принципиально не допускают применения без системы автоматического управления (САУ), поэтому ее наличие необходимо учитывать при исследовании колебаний упругой конструкции в полете. Влияние упругости конструкции БЛА на работу САУ в полете проявляется в возможности возникновения автоколебаний в контуре «упругий ЛА – САУ». Автоколебания приводят к нарушению нормальной работы бортовой аппаратуры или выходу ее из строя. Сложность данной задачи требует ее рассмотрения практически на всех этапах разработки БЛА, включая создание опытного образца и начало летных испытаний. Представлены расчетно-экспериментальные исследования характеристик упругих колебаний в полете БЛА крестообразной схемы. Особенностями исследуемых БЛА (варианты модульной конструкции, нелинейности корпуса, рулей, САУ и другие) обусловлен значительный объем испытаний, являющихся основанием для расчетов. Электроприводы рулей имеют малое время непрерывной работы и низкий ресурс, в них входят редукторы с большим передаточным отношением и люфтами. С этим связана зависимость жесткости рулей на вращение от амплитуды и частоты, а также существенное увеличение суммарных моментов инерции. Приведена методика стендового эксперимента с получением данных для оценки границ флаттера и границ устойчивости контура «упругий ЛА – САУ». Рассмотрены вопросы доработки контура стабилизации БЛА, необходимой для его устойчивости на частотах упругих колебаний, а также дана оценка предельных циклов автоколебаний.

84-95 114
Аннотация
При движении в атмосфере за воздушным судном (ВС) формируется вихревой след, представляющий опасность для попадающих в него других ВС, как пилотируемых, так и беспилотных. Интенсивность вихревого следа зависит от характеристик создающего его ВС, причем чем больше масса ВС, тем больше возможное влияние его на другие ВС. Зафиксировать вихревой след визуально не представляется возможным, так как он невидим. Из-за появления в эксплуатации широкофюзеляжных самолетов типа А380 приходится пересматривать правила эшелонирования в сторону увеличения допустимого расстояния между ВС. Показательно в этом плане происшествие с попаданием ВС Challenger 604 в вихревой след от А380: правила эшелонирования были соблюдены, но тем не менее Challenger совершил неупорядоченное падение с высоты 10 км до 3 км. В настоящее время, несмотря на многолетние исследования, реальных верифицированных предложений по обеспечению вихревой безопасности полетов не имеется. В статье изложены методические основы и принципы построения бортовой системы раннего предупреждения о вхождении воздушного судна в вихревой след. Основой предлагаемой системы является обнаружение вихрей по понижению давления в их ядрах, для чего в режиме онлайн производится измерение давления перед самолетом. Измерения осуществляются штатной бортовой системой воздушных сигналов (БСВС) и бортовой инерциально-спутниковой системой для контроля согласованности в показаниях «барометрической» высоты полета и высоты полета, определенной инерциально-спутниковой системой. По величине измеренного БСВС разрежения в вихре специальным аппаратно-программным комплексом оценивается степень влияния вихревого следа на момент крена ВС и необходимость изменения режима полета. Для тестирования расчетных методов определения параметров вихревых следов предложено использовать ракетный трек по определению параметров вихревых следов на моделях воздушных судов.
96-109 58
Аннотация

Решение задачи оптимизации параметров беспилотного высотного дирижабля и его энергосистемы с целью получения максимальной продолжительности барражирования над заданной географической точкой требует эффективного сравнительного анализа применимости солнечной инсоляции в качестве основного источника энергии для силовой установки при различных высотных, широтных, сезонных и ветровых условиях. Наличие большого количества входных параметров при проектировании такого аппарата приводит к выводу о необходимости применения универсальных удельных энергетических характеристик высотного дирижабля и его энергоустановки для упрощения анализа и оценки эффективности технических решений. Основным фактором, определяющим потребляемую мощность силовой установки, является скорость ветрового потока над заданной точкой барражирования. Известно также, что наиболее доступным источником для длительного энергообеспечения является солнечная энергия. В большинстве случаев анализ решений сводится к оценке соотношения воздействия на высотный дирижабль двух природных явлений, солнечной энергии и энергии ветрового потока, для чего и была создана упрощенная модель высотного дирижабля, которая также может быть применена и к самолету на солнечной энергии. В работе в качестве основного показателя выбрано отнесенное к единице массы летательного аппарата значение мощности располагаемой и потребной. Располагаемая мощность определяется для любой географической точки с параметрами широта, высота, сезон (день года). Потребная мощность определяется высотой полета, скоростью и направлением ветра. Сравнивая значения удельных характеристик в пространственно-временных координатах, можно провести эффективный анализ избытка или недостатка располагаемой солнечной энергии для заданной географической зоны барражирования, для различных высот и дней года. Применяя отнесенные к взлетной массе летательного аппарата показатели, мы имеем возможность также выделить и оценить необходимую размерность летательного аппарата для реализации длительного барражирования в заданной точке пространства.

110-122 166
Аннотация
В статье рассмотрены основные проблемы и перспективы развития методов нормирования и оценки соответствия воздушных судов в отношении сертификации типовой конструкции по ее эксплуатационной технологичности. Актуальность указанных требований и методов связана с тем, что поддержание летной годности авиационной техники на стадии эксплуатации возможно только при сочетании обоснованного состава указаний эксплуатационной документации по поддержанию летной годности типовой конструкции и необходимого уровня ее эксплуатационной технологичности, вместе отвечающих минимальным требованиям норм летной годности. Недостатки в этих требованиях и методах оценки соответствия существенно влияют на безопасность и эффективность воздушного транспорта. Кратко проанализированы основные стандарты ИКАО и международная практика нормирования и оценки эксплуатационной технологичности и указаний по поддержанию летной годности авиатехники. На основе анализа требований норм летной годности в части технического обслуживания воздушных судов разработаны рекомендации по развитию требований и методов оценки соответствия типовой конструкции при ее сертификации. Для решения этой задачи необходим учет научных и практических разработок в области интегрированной логистической поддержки как технологии, объединяющей работы по надежности, эксплуатационной технологичности и другим эксплуатационно-техническим характеристикам вновь создаваемого воздушного судна для формирования эффективной системы его технической эксплуатации. Разработаны рекомендации по видам требований в нормах летной годности и методам оценки соответствия им при сертификации, которые подлежат корректировке, и направления необходимых для этого работ, включая внедрение методов компьютерного моделирования и натурных испытаний для подтверждения соответствия авиационной техники сертификационным требованиям к эксплуатационной технологичности. Показана необходимость учета при этом научных и практических разработок в области интегрированной логистической поддержки, объединяющей работы по надежности и эксплуатационной технологичности вновь создаваемой авиационной техники с целью системной увязки требований к надежности, к потребным для поддержания надежности работам по обслуживанию и к необходимому для выполнения этих работ уровню эксплуатационной технологичности типовой конструкции.


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


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