Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 21, № 5 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26467/2079-0619-2018-21-5

ТРАНСПОРТ

8-22 215
Аннотация
В настоящее время образовательные организации гражданской авиации России, осуществляющие подготовку пилотов, полностью перешли на учебные воздушные суда нового поколения, особенностями которых являются высокая степень автоматизации управления и электронные системы отображения информации (EFIS – Electronic Flight Instrument System). При этом применяемые методы летного обучения основываются на исследованиях, проведенных для самолетов с аналоговыми системами отображения информации, что не позволяет в полной мере использовать широкие возможности нового поколения воздушных судов и тренажеров. Поэтому задача совершенствования методики первоначальной профессиональной подготовки пилотов, включающая обучение рациональным методам распределения и переключения зрительного внимания, является актуальной. Для решения этой задачи в 2017 году по заказу Федерального агентства воздушного транспорта Российской Федерации в Ульяновском институте гражданской авиации проведен комплекс научных исследований, позволивших разработать методику первоначальной летной подготовки пилотов с использованием воздушных судов с EFIS. При проведении исследований использовались окулометрические методы исследования распределения и переключения внимания курсантов (технология eye-tracking), что позволило более глубоко изучить формирование навыков пилотирования и влияние на них работы пилота с EFIS. Для оценки эффективности разработанной методики проведено две серии экспериментов, в которых участвовали курсанты Сасовского летного училища и Ульяновского института гражданской авиации, что позволило провести эксперименты на двух типах тренажеров самолетов: L-410 и DA40 NG. В статье предлагается использовать коэффициент корреляции и манхеттенское расстояние для оценки точности выдерживания параметров полета самолета в ходе тренажерной подготовки. По результатам первой серии экспериментов сделан вывод, что курсанты, отобранные в экспериментальную группу, имели более низкий исходный уровень летной подготовки по двум рассматриваемым критериям по сравнению с курсантами контрольной группы. Однако после проведенного обучения экспериментальной группы по разработанной методике уровень летной подготовки в обеих группах стал одинаковым. Для курсантов экспериментальной группы наблюдаются статистически значимые различия исходного и конечного уровней летной подготовки, в то время как курсанты контрольной группы завершили серию экспериментов без заметных изменений. Вторая серия экспериментов показала, что отсутствие летной практики у курсантов экспериментальной группы не помешало им продемонстрировать качественный уровень профессиональной подготовки при выполнении упражнений на летном тренажере. Такого результата помогла добиться проведенная с курсантами наземная подготовка по разработанной методике, что, несомненно, свидетельствует о ее эффективности.
23-32 154
Аннотация
Вследствие постоянно растущей интенсивности потоков воздушных судов норматив пропускной способности конкретного сектора воздушного пространства достигает своего максимального заданного значения. Более чем 60 % всего воздушного трафика Российской Федерации приходится на московскую воздушную зону, и его интенсивность постоянно растет. Эффективная организация воздушного движения в аэроузловом диспетчерском районе зависит от способности органов обслуживания воздушного движения грамотно согласовывать между собой очередность прибытия и вылета воздушных судов при имеющейся интенсивности воздушного движения, запретах и ограничениях на использование воздушного пространства, метеорологических условиях и иных факторах. В данной статье рассматриваются проблемные аспекты взаимодействия органов обслуживания воздушного движения, приводящие к задержкам вылетающих и заходящих на посадку воздушных судов, влияющие на безопасность, эффективность и регулярность воздушного движения. Описаны принципы организации взаимодействия смежных секторов органов обслуживания воздушного движения, осуществляющих аэродромное диспетчерское обслуживание в Российской Федерации. Приведено описание процесса взаимодействия органов обслуживания воздушного движения аэропорта Остафьево с диспетчерами смежных диспетчерских пунктов. Такими пунктами являются: диспетчерский пункт круга – ДПК Внуково, ДПК Домодедово, вспомогательный диспетчерский пункт подхода – ВДПП Внуково Подход-1 и ВДПП Внуково Подход-2, а также командный диспетчерский пункт государственной авиации. Произведен анализ существующей технологии взаимодействия органов обслуживания воздушного движения, осуществляющих управление воздушным движением в одном аэроузле. Представлены рекомендации, которые при их применении помогут улучшить взаимодействие органов обслуживания воздушного движения на рубежах приема-передачи управления.
33-42 141
Аннотация
В статье рассматривается методика построения стандартных маршрутов прибытия с использованием профиля постоянного снижения (CDO) в воздушном пространстве зоны «подхода» с повышенной интенсивностью воздушного движения. Методика расчета эффективных значений элементов структуры воздушного пространства основана на вероятностных характеристиках потока прибытия, на основе которых итерационным способом определяются необходимые рабочие площади «тромбона» и «веера» в целях поддержания режима полета при постоянном снижении. В качестве результата применения указанной методики представлена примерная структура из трех стандартных маршрутов прилета в аэропорт Шереметьево, в которой на конечных участках маршрута прибытия применены «тромбоны». Расчет вероятностных характеристик бесприоритетного функционирования «тромбона» («веера») произведен исходя из пуассоновского закона потока поступления воздушных судов (ВС) на каждый маршрут и равномерного распределения случайной величины попадания ВС всех маршрутов на элементарный их общий участок (l). Проведена сравнительная оценка эффективности схем «тромбона» и «веера» по рабочей площади на основе характеристик потока движения воздушных судов. Получен существенный результат по преимуществу схемы типа «тромбон» не только относительно эффективности использования воздушного пространства, но и по характеристикам целостности прилетного потока воздушных судов, необходимого для применения CDO. Полученные результаты подтверждены проведенным моделированием в рамках условий задачи. В заключение статьи обозначены условия практического обеспечения режима постоянного снижения на участках CDO стандартных маршрутов прилета, в том числе при превышении расчетной интенсивности воздушного движения, предложены меры по минимизации отрицательных последствий от подобных возмущений прилетного потока.
43-55 228
Аннотация
В статье представлен анализ функционирования системы совместного принятия решений (A-CDM) аэропорта Шереметьево при работе аэропорта в час пик. Отечественные и международные программы развития организации воздушного движения (ОрВД) предполагают, что аэропорты будут полностью включены в сеть ОрВД как узлы этой сети. Будет использоваться кооперативное принятие решений, чтобы обеспечить «бесшовный» процесс планирования. Этот процесс будет проходить с участием пользователей воздушного пространства, поставщиков аэронавигационного обслуживания и аэропортов (с использованием автоматизированных средств управления прилетом, вылетом и движением по поверхности аэродрома) в интересах управления очередями для увеличения пропускной способности взлетно-посадочной полосы (ВПП). Оборудование ВПП должно быть усовершенствовано, уменьшены нормы эшелонирования между воздушными судами (ВС) на прилете и вылете, должны работать современные средства навигации и управления движением по поверхности аэродрома. ВПП относится к ресурсам, которые работают по принципу обслуживания только одного клиента. Влияние погодных условий (мокрая ВПП, сильный ветер, низкая видимость) определяют пропускную способность аэродрома. Управление прилетом и вылетом позволяет оптимизировать работу аэродрома с точки зрения стоимостной эффективности и экологии. Система совместного принятия решений для аэропорта – это комплекс процедур, направленных на повышение уровня организации потоков воздушного движения, пропускной способности аэродрома и воздушного пространства за счет повышения уровня предсказуемости событий и оптимизации процесса использования ресурсов. Система позволяет управлять информацией с целью получения модифицированных выходных данных для принятия решения. Основные задачи системы – повышение уровня временной точности возникновения события, а также его предсказуемости.
56-66 165
Аннотация
Перспективные технологии организации воздушного движения предполагают переход к гибкой маршрутизации на основе использования спутниковых систем навигации. Однако точность спутниковых систем навигации зависит от расположения навигационных спутников относительно определяющегося объекта и будет различной в предоставляемом воздушном пространстве. Поэтому конструируемая оптимальная траектория полета воздушного судна должна строиться с учетом точности ее выдерживания в переменном навигационно-временном поле (поле точности) спутниковой системы навигации. Поле точности спутниковых систем навигации можно характеризовать значениями геометрического фактора (пространственного, горизонтального и вертикального). Геометрический фактор спутниковой системы навигации определяется взаимным положением потребителя и спутников, по которым решается навигационная задача, и является детерминированной величиной. Ввиду орбитального движения спутников и перемещения потребителя геометрический фактор будет изменяться в пространстве и времени. Зная законы орбитального движения спутников, можно рассчитать геометрический фактор для любой точки воздушного пространства и для любого момента времени по известному альманаху системы. Это позволяет прогнозировать ожидаемую точность навигационно-временных определений при полете воздушного судна по конкретной воздушной трассе. Для конструирования траекторий полета воздушного судна в поле точности спутниковой системы навигации выбраны методы оптимизации на основе алгоритмов теории графов А-star и Дейкстры. Путем математического моделирования построены оптимальные траектории полета в полях точности ГЛОНАСС при их различной структуре в статичной и динамичной постановке задачи.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

67-77 187
Аннотация
В работе ставится многокритериальная задача маршрутизации и планирования графиков полета беспилотной и пилотируемой гражданской авиации с использованием метода штрафных функций. Показана актуальность решаемой задачи для управления авиакомпанией в условиях существующих изменений динамической обстановки при большом разнообразии полетных ситуаций. Сформулирована математическая постановка задачи и предложен универсальный критерий оптимальности в виде суммы аддитивной и мультипликативной форм, включающих частные показатели качества. Поиск оптимальных и рациональных вариантов решения задачи оптимальной маршрутизации полетов с учетом имеющихся у компании ресурсов самолетного парка, предложений пользователей воздушного пространства, ограничений постоянного и переменного характера, связанных, к примеру, с неблагоприятными погодными условиями, может осуществляться с помощью однокритериального и многокритериального подхода, но в итоге предлагается использовать генетический алгоритм, обладающий невысокой трудоемкостью вычислений и предлагающий в качестве решений («предков») близкий к оптимальному и рациональному результат. При таком подходе в начале работы алгоритма образуется «элита», что позволяет затем на каждом шаге итерации (эволюции) выполнить операцию скрещивания. В итоге получаем новых «потомков», а путем перестановки хотя бы одного пункта из одного блока в соседний можно получить достаточно большое число представителей, из которых затем с помощью критерия может быть отобрана новая «элита». Практика использования генетических алгоритмов показала, что наряду с достижением с его помощью глобального экстремума процесс существенного улучшения результатов планирования достигается за несколько шагов эволюции, и их число явно меньше, чем число шагов при использовании численных методов параметрической оптимизации. Предлагаемый подход позволит значительно повысить эффективность и качество планирования выполнения полетов авиакомпании с учетом разнообразия самолетного парка, коммерческой загрузки и влияния внешней среды. Особую актуальность данная задача приобретает в условиях совместного управления (CDM), где в качестве дополнительных критериев могут рассматриваться аэронавигационные данные.
78-93 132
Аннотация
В статье представлена методика определения в летных испытаниях вероятности выхода летательного аппарата в информационный контакт с воздушными объектами. В основе методики лежит опытно-теоретический метод испытаний, базирующийся на применении математического моделирования. Методика отличается от известных тем, что использует современные информационные технологии, и принятая в ней математическая модель реализована в виде программы для ЭВМ. Кроме того, нахождение данного показателя эффективности в летных экспериментах нецелесообразно из-за существенных ресурсных затрат. Данная методика пригодна для практических целей испытаний и позволяет определить показатель эффективности летательного аппарата при поиске воздушных объектов – вероятность выхода в информационный контакт с типовым воздушным объектом. Представленная программа для ЭВМ обеспечивает выполнение расчетов показателя выхода для различных значений и сочетаний, влияющих на результат факторов. Выполнено моделирование и получены вероятности выхода летательного аппарата в информационный контакт с типовыми воздушными объектами в заданных условиях. Представлены результаты исследований влияния на вероятность выхода в информационный контакт групп факторов: характеристик летательного аппарата, характеристик воздушного объекта и качество исходной информации о нем, условия поиска. В результате работы установлены основные закономерности при решении задачи выхода летательного аппарата в информационный контакт с воздушным объектом. Созданная в рамках методики программа для ЭВМ обладает современным графическим интерфейсом и позволяет сократить время, затрачиваемое исследователем на обработку результатов испытаний. Разработанная методика позволяет выполнить сравнительную оценку возможностей летательных аппаратов по обнаружению воздушных объектов в испытаниях.

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

94-104 159
Аннотация

Для повышения качества распознавания воздушных объектов предложено использование априорной информации, содержащейся в эталонных портретах, которые формируются адаптивно к условиям наблюдения. Сформулировано решающее правило об отнесении наблюдаемой цели к k-й группе в предположении, что сигнал и фон являются нормальными стационарными случайными процессами с нулевыми средними значениями и известны ковариационные матрицы портретов. Предложен критерий качества распознавания, итогом выполнения которого является принятие решения с вероятностью не ниже требуемой Ptr. Платой за выполнение этого критерия является изменение содержания решения. Для реализации системы радиолокационного распознавания (РЛР) со структурно-параметрической адаптацией РЛС предложено ввести в данную систему устройство прогноза качества и управления, которое проводит оценку (прогноз) количества информации и изменение решающего правила системы РЛР в соответствии с полученной оценкой. Введен показатель количества информации, извлекаемой системой распознавания из радиолокационного портрета (РЛП), под которым понимается мера снижения неопределенности в процессе принятия решения о группе цели с помощью системы РЛР. Показано, что количество извлекаемой информации зависит не только от параметров РЛП, но и от алгоритма его обработки. Определено потенциальное количество информации о цели k-й информационной группы, содержащейся в РЛП, введено понятие достаточно информативного портрета при распознавании целей всех групп. Формализованы понятия дифференциальной и интегральной контрастности в случае произвольно коррелированного РЛП. Введенные понятия дифференциальной и интегральной контрастностей для частного случая некоррелированного РЛП распространены на общий случай произвольно коррелированного РЛП.

105-116 164
Аннотация
В настоящее время в районах крупных городов наблюдается устойчивая тенденция к увеличению пространственной плотности телекоммуникационных систем. Насыщенность радиоспектра аналоговыми и цифровыми системами, используемыми для решения задач радиосвязи и телевидения, позволяет на их основе совершенствовать технологии полуактивного радиолокационного обнаружения и определения координат воздушных объектов (ВО). Осуществление радиолокационного наблюдения с использованием передатчиков нерадиолокационного назначения часто называют полуактивной радиолокацией с использованием сторонних или «паразитных» источников излучения. Преимуществами систем являются минимизация затрат на развертывание, незначительные эксплуатационные энергозатраты, низкая вероятность постановки помех, скрытность факта работы, экологичность и отсутствие требований к выделению радиочастотного ресурса. Относительно большие высоты поднятия антенн связных и телевизионных передатчиков при существующей излученной мощности создают благоприятные условия для обнаружения маловысотных ВО. Цифровые сигналы современных телекоммуникационных систем имеют ширину спектра, обеспечивающую приемлемое разрешение и точность измерения суммарной дальности и угловых координат. В общем случае системы такого типа представляют собой полистатическую (многопозиционную) систему, состоящую из одного или нескольких источников излучения и одной или нескольких приемных позиций, разнесенных в пространстве. Перспективной задачей, решаемой такими системами наряду с контролем воздушного пространства, является управление воздушным движением (УВД). В работе рассмотрены варианты определения прямоугольных координат ВО в системе бистатических радиолокационных станций, использующих для обнаружения целей радиоизлучение сторонних источников. Рассмотрены варианты местоопределения воздушных объектов при различном составе первичных измерений координат и количестве передающих позиций. Приведены аналитические выражения для расчета проекций вектора скорости цели на оси декартовой системы координат. Произведена оценка точности определения местоположения воздушных объектов для многопозиционных радиосистем такого типа.
117-129 230
Аннотация
Метеорологическое обеспечение полетов (МОП) гражданской авиации (ГА) является одним из видов обеспечения полетов и осуществляется в целях обеспечения безопасности, регулярности и эффективности полетов путем предоставления требуемой метеорологической информации пользователям воздушного пространства, органам, осуществляющим организацию воздушного движения. Основу международного и национального регулирования МОП ГА составляют рекомендации Всемирной метеорологической организации (ВМО) и ИКАО, а также Федеральные авиационные правила и другие нормативные и руководящие документы. В Российской Федерации МОП ГА осуществляет «Авиаметтелеком Росгидромета», который представляет собой организацию с регионально-распределенной сетью структурных подразделений, включающих головную организацию и 15 филиалов. Непосредственное метеорологическое обеспечение осуществляют аэродромные метеорологические органы. В настоящее время в МОП ГА существует ряд проблем, а именно: наличие нормативно-правовых актов и норм, позволяющих использование авиационными потребителями метеорологической информации, поставляемой вне официально уполномоченных провайдеров метеорологической информации; недостаточная техническая оснащенность современным метеооборудованием аэродромных метеорологических органов; моральное старение существующих технических средств проведения метеонаблюдений и предоставления метеорологической информации; нехватка квалифицированных специалистов-метеорологов; сокращение подразделений «Авиаметтелеком Росгидромета»; для ряда регионов Российской Федерации отсутствие достоверных методов прогноза погоды и опасных явлений погоды для авиации; недостаточное покрытие территории страны сетью метеорологических радиолокационных станций и аэрологических станций. Основные пути совершенствования МОП ГА должны идти по нескольким направлениям одновременно: совершенствование нормативно-правовой базы МОП ГА; разработка и внедрение современных технических средств проведения метеонаблюдений и измерений; разработка и внедрение систем автоматизированного прогнозирования на основе современных численных методов и методик прогнозирования; централизация процессов прогнозирования и обмена метеоинформацией.
130-136 127
Аннотация
В статье рассматривается возможность оценки скорости движения хаотических сред с использованием информации из «узких» спектральных интервалов стационарных случайных сигналов, генерируемых движением таких сред на датчиках, расположенных в двух точках вдоль направления движения среды. Вопрос о физическом смысле минимального спектрального интервала, необходимого для таких измерений с заданной точностью, обсуждается на основе соотношений, приводимых в статье и сформулированных с использованием теории однородной изотропной турбулентности. Показано, что в рамках предложенных соотношений процесс фильтрации может быть описан с использованием турбулентного члена. Поэтому результаты фильтрации можно рассматривать как виртуальную турбулентную диссипацию. Последнее позволило полуколичественно описать результаты численных расчетов, представленных в статье, и сформулировать пути дальнейшего развития предложенного подхода, который после соответствующих усовершенствований можно было бы назвать «полным корреляционным анализом с фильтрацией» (FFCA). В качестве направлений такого развития обсуждается метод измерения скорости турбулентной диссипации посредством использования двух (или более) фильтров с различными полосами пропускания, применяемых к сигналам в двух точках измерений взаимной корреляции, а также оценка оптимального числа фурье-гармоник в представлении сигнала, прошедшего фильтр, и оценка формы спектра турбулентности. Помимо этого, с использованием соотношений, приведенных в статье, известный факт о том, что доплеровские измерения не применимы к дистанционному зондированию с использованием широкополосных сигналов в качестве носителя информации, а также причина, по которой такие измерения применимы в случае сигналов с узкими спектрами, получают более ясное физическое объяснение. Последнее позволяет сформулировать с точки зрения кросскорреляционного анализа определение монохроматического сигнала как такового.
137-149 150
Аннотация
Метеорологическое обеспечение авиации является необходимым элементом комплексной системы организации воздушного движения, т. к. неверная метеорологическая информация об опасных метеоявлениях оказывает значительное влияние на уровень безопасности полетов и на все аспекты деятельности управления воздушным движением. В настоящее время в России на государственном уровне принят ряд решений, в соответствии с которыми осуществляется широкомасштабная программа по развитию инфраструктуры районов Крайнего Севера и Арктики, освоению территорий, побережья Северного морского пути, разработке месторождений полезных ископаемых. Климат Арктики – один из самых суровых на Земле. Неустойчивость метеорологической обстановки выражается в резком изменении направления и скорости ветра, понижении высоты облачности, быстром натекании тумана с моря на побережье. Сильные ветры вызывают снежную пургу и поземку, летом под влиянием мощного циклона возможно резкое повышение температуры воздуха. Эти природные факторы в своей совокупности создают сложные, порой экстремальные климатические условия, которые приводят к возникновению опасных для авиации метеорологических явлений. Эти явления носят труднопрогнозируемый и значительный по силе воздействия характер. Выполнение взлетно-посадочных операций в Арктике, как правило, связано с повышенным риском. Это обуславливается тем, что временные аэродромы и посадочные площадки имеют минимальную оснащенность в плане аэродромного оборудования, на них почти или полностью отсутствует метеорологическое обеспечение, нет статистических данных об особенностях погоды в месте совершения взлета и посадки. Проблема обслуживания посадочных площадок заключается в использовании устаревшего оборудования, нехватке или невозможности постоянного проживания в районе площадки обслуживающего персонала. Учитывая изложенные выше факты, для эффективного и безопасного использования авиации в Арктическом регионе необходимо максимально автоматизировать процессы получения, обработки и доведения до экипажей данных о метеорологической обстановке в районе посадочной площадки и на маршруте полета. В статье рассматривается необходимость использования автоматизированных систем сбора, обработки и передачи метеоинформации для информирования экипажей воздушных судов, осуществляющих взлетно-посадочные операции в районах самолетных и вертолетных посадочных площадок Арктической зоны, о состоянии приземного слоя атмосферы и высотах, на которых возможно обледенение.


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


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