К эффективному управлению и прогнозированию обменных процессов в пограничном слое, являющихся ключевыми для реализации эффективного и надёжного оборудования, привлечён значительный интерес исследователей. Моделирование обменных процессов протекающих в высокоскоростном дисперсном пограничном слое с внешними воздействиями является весьма сложной задачей. Математическое моделирование позволяет разрабатывать надёжные устройства и двигатели для областей авиастроения, энергетики, судостроения с минимальными издержками на его создание. Не смотря на интерес многочисленных групп исследователей по всему миру и множество работ, существующая теория пограничного слоя несовершенна. Это может быть связано с несколькими обстоятельствами: во-первых разработанная теория однофазных турбулентных течений несовершенна и на сегодняшний день содержит множество эмпирических зависимостей; во-вторых турбулентные потоки с дисперсными примесями в виде частиц сильно осложняют и без того замысловатую картину течения. Интерес к дисперсным потокам особенно актуален вследствие того, что практически все газодинамические течения содержат некоторую концентрацию частиц, а их воздействие может спровоцировать значительные изменения структуры пограничного слоя и повлиять на интенсивность обменных процессов. В статье предложена двухжидкостная математическая модель, описывающая движение высокоскоростного дисперсного пограничного слоя на поверхности с полусферическими демпфирующими полостями. Применение полусферических демпфирующих полостей позволяет снижать турбулентный обмен в пограничном слое, что даёт возможность управления интенсивностью обменных процессов. Установлена возможность существенного снижения турбулентного теплообмена и трения в дисперсном пограничном слое. Предложенный способ воздействия на турбулентный перенос в пограничном слое позволит усовершенствовать оборудование и установки, в том числе газотурбинных установок (ГТУ) и газотурбинных двигателей (ГТД) применяемые в разных областях промышленности нашей страны, таких как: авиастроение, энергетика, судостроение.

Рассмотрена задача оптимизации траекторий полета воздушных судов при организации воздушного движения на основе технологий гибкой маршрутизации, предполагающих использование спутниковых навигационных систем (СНС). Показано, что при оптимизации траектории необходимо учитывать точность ее выдерживания в процессе полета, которая зависит от точности навигационной системы и внешних траекторных возмущений, например, ветра. Для решения задачи оптимизации предложено использовать методы теории графов. Разработана методика построения динамичного поля точности СНС и его представления в виде графа. Предложено поле СНС характеризовать значениями геометрического фактора, изменяющегося как в пространстве, так и во времени.

На основе теории графов (алгоритм А-star) предложена методика построения оптимальной по протяженности траектории при изменении точности СНС и внешних траекторных воздействиях. Предложен критерий оптимизации, основанный на минимизации длины линии фактического пути. Обоснована функция стоимости, учитывающая точность выдерживания траектории при навигации по СНС и влияние внешних траекторных возмущений. Представлены результаты применения алгоритма А- star для построения оптимальных траекторий полета в  условиях вариаций поля точности СНС и наличия запретных зон в предоставляемой зоне воздушного пространства.

Тренажерная подготовка курсантов-авиадиспетчеров и курсантов-пилотов является неотъемлемой частью подготовки, которая позволяет сформировать навыки быстрого и правильного принятия решений в различного вида ситуациях. Для авиадиспетчера это упражнения на решение конфликтных ситуаций с воздушными судами в зоне своей ответственности, решение задач в штатных условиях полета, в условиях наличия неблагоприятных атмосферных условий и в условиях наличия особых случаев в полете. Для пилотов решений задач сводится к быстрому принятию решений по управлению воздушным судном в штатных условиях полета, неблагоприятных атмосферных условиях и особых случаях в полете. Как известно работа авиадиспетчеров сопряжена с работой пилотов, однако подготовка в учебных заведениях проходит по отдельности, в результате чего образуется пробелы в знании специфики работы смежной специальности, а, следовательно, приводит к появлению ошибок. Оптимизация образовательного процесса является на сегодняшний день актуальной задачей. Программа совместной тренажерной подготовки может выступать как инструмент оптимизации. Программа совместной тренажерной подготовки позволяет совместно отработать навыки быстрого принятия решений, наглядно освоить специфику работы смежной специальности, что позволит создать полную картину воздушной обстановки. Под программой совместной тренажерной подготовки подразумевается совместный операционно-логический тренажер, объединяющий в себе два тренажера. Для диспетчера это отдельная зона воздушного пространства в виде сектора, для пилота это кабина экипажа. Таким образом, решений задач происходит последовательно от диспетчера к пилоту и наоборот, причем диспетчер имеет возможность наблюдать за алгоритмом действий пилота, а пилот за алгоритмом действий диспетчера.

Оправдываемость авиационных метеопрогнозов является одним из основных показателей, характеризующих качество метеорологического обеспечения полетов. Существенное влияние качества метеорологического обеспечения полетов на безопасность и регулярность полетов подтверждается результатами ежегодных анализов, проводимых федеральным агентством воздушного транспорта России и «Авиаметтелеком Росгидромета». В настоящее время качество метеорологического обеспечения полетов по-прежнему остается на достаточно низком уровне по сравнению со странами, которые являются признанными лидерами в авиационной отрасли. Для разработки качественных метеопрогнозов по аэродрому синоптику аэродромной метеослужбы требуется достаточно большой объем информации, основу которого составляют данные метеорологических измерений и наблюдений полученные с помощью аэродромных метеорологических систем. Отсутствие достоверной информации о значении метеопараметров атмосферы не позволяет синоптику сформировать качественный метеопрогноз, поэтому нередки случаи, когда синоптик аэродромной метеослужбы дает перестраховочный прогноз. Вместе с тем, в составе современных аэродромных метеорологических систем имеются достаточно совершенные системы и устройства измерения параметров атмосферы. Более полное использование всех достоинств этих систем в целях разработки качественных метеопрогнозов и, следовательно, повышения их оправдываемости можно обеспечить путем комплексной обработки получаемой метеорологической информации. Важнейшей характеристикой атмосферы является температура воздуха на высотах полета воздушных судов. Достоверные знания о профиле температуры во много определяют оправдываемость метеопрогнозов и прогнозов опасных для авиации метеоявлений. В статье в качестве примера рассмотрен алгоритм комплексной обработки информации о профиле температуры в районе аэродрома, получена структурная схема алгоритма и приведены результаты моделирования профиля температуры и его комплексной оценки.

Отказ двигателя, согласно данным управления инспекции по безопасности полетов федерального агентства воздушного транспорта, стал причиной 4 из 6 авиационных происшествий в 2017 году, в том числе 2 катастроф. В целом за период с 2001 по 2017 годы события, связанные с отказом двигателя, стали второй по частоте причиной возникновения авиационных происшествий (13% авиационных происшествий и 12% катастроф). Самые тяжелые последствия связаны с отказом двигателя на наиболее сложном и ответственном этапе полета – посадке. Так, например, именно отказ двигателя на предпосадочной прямой стал причиной катастрофы самолета L-410UVP-E20 RA-67047 в районе аэродрома Нелькан 15 ноября 2017 года. В данной статье рассматривается в некотором смысле предельная ситуация – посадка самолета со всеми отказавшими двигателями в условиях ветра. Для указанной ситуации предлагается методика расчета захода на посадку воздушного судна (ВС) в условиях ветра при отказе всех двигателей его силовой установки на аэродром, оборудованный дальним приводным радиомаяком (ДПРМ). Ключевыми особенностями названной методики являются, во-первых, отсутствие необходимости в привязке траектории к наземным ориентирам в районе аэродрома посадки, и, во-вторых, простота синтеза и реализации управления самолетом на основе предлагаемой методики при посадке как в ручном, так и в директорном или автоматическом режимах. Для расчета захода на посадку с помощью предлагаемой методики экипажу необходимо знание только следующих величин: наивыгоднейшей скорости ВС в посадочной конфигурации, высоты пролета ДПРМ перед посадкой и шага спирали на высоте предпосадочного маневрирования. Содержание методики в статье проиллюстрировано результатами расчета захода на посадку в условиях ветра при отказе всех маршевых двигателей российского ближне-среднемагистрального самолета МС-21.

При проектировании системы стабилизации высокоманевренных беспилотных летательных аппаратов (БЛА) одной из актуальных задач остается предъявление требований к динамическим характеристикам и способам управления рулевыми приводами, которые позволят обеспечить требуемые запасы устойчивости системы стабили-зации в составе системы управления БЛА. В настоящее время все более часто отдается предпочтение микроконтроллерному способу управления электроприводом и цифровому обмену между системой управления и рулевыми приводами. Одной из причин уменьшения запасов устойчивости системы стабилизации являются задержки, вносимые цифровым обменом меж-ду элементами системы стабилизации. В процессе решения задачи перехода на цифровой обмен между элементами системы стабилизации прове-дено исследование влияния амплитудных и фазовых искажений, возникающих в тракте «интерфейс передачи дан-ных – рулевой привод», на динамические характеристики рулевого привода. В качестве исполнительного устрой-ства системы стабилизации рассмотрен реальный электропривод, используемый на высокоманевренном БЛА. Для указанного привода введены крайне жесткие требования к полосе пропускания и фазовым запаздываниям, что усложняет проблему обеспечения устойчивости системы стабилизации с учетом задержек цифрового обмена. В результате исследования предложена частотная модель, позволяющая оценить минимально возможную скорость обмена в тракте «интерфейс передачи данных – рулевой привод» с учетом обеспечения требуемых дина-мических характеристик привода. В предложенной модели интерфейс передачи данных представлен в виде фикса-тора (экстраполятора) нулевого порядка, передаточная функция которого заменяется аппроксимациями Паде вто-рого порядка. В ходе исследований проведено сравнение результатов, полученных на предложенной модели с ре-зультатами экспериментов на реальном электроприводе и его полной нелинейной временной модели. Основным преимуществом предложенной частотной модели является простота получения передаточной функции тракта «интерфейс передачи данных – рулевой привод». Это позволяет на начальном этапе исследования быстро и достаточно точно определить минимально возможную скорость обмена, которая обеспечит выполнение требований, предъявляемых к динамике привода.

Современные тенденции развития гражданской авиации указывают на необходимость повышения топливной эффективности и экологичности применяемых топлив. Применение традиционного авиакеросина все в меньшей степени удовлетворяет перспективным требованиям по экологичности при постоянно растущей на него цене. Кроме того, запасы нефти не безграничны. По мнению многих специалистов, решением нарастающих проблем с нефтяными топливами может быть использование альтернативных видов авиационного топлива. Ряд компаний в разных странах мира совместно с производителями авиационной техники при весомой государственной поддержке активно разрабатывают новые виды топлива. Наиболее распространены на данный момент биотоплива, состоящие из биоэтанола, полученные из различных растительных и животных источников. Альтернативные виды топлив по своим эксплуатационным свойствам не должны уступать нефтяным топливам. Возможный переход на них не должен требовать значительных затрат на модернизацию воздушных судов и средств наземного авиатопливообеспечения. Поэтому актуальной задачей является проведение сравнения основных показателей качества нефтяных топлив, биотоплив и их смесей для оценки возможности применения биотоплив на воздушных судах. Сравнительный анализ проводился по некоторым показателям качества, после чего были даны комментарии по влиянию изменений этих показателей качества на эксплуатационные свойства топлив. Показано, что по некоторым показателям качества исследуемые биотоплива имеют преимущества перед нефтяными. Очевидна актуальность проведения полных и всесторонних изучений эксплуатационных свойств биотоплив. Совершенствование нефтяных топлив и их всестороннее изучение продолжается уже более 60 лет, биотоплива только начинают свой жизненный путь, поэтому целесообразно проведение всесторонних исследований по их применению в авиации.

В статье предлагается методика формализации базовых характеристик производственных процессов деятельности основных представителей авиационной отрасли – авиакомпаний, аэропортов и органов управления воздушным движением. Данная методика не является исчерпывающей, но вполне подходит в качестве основы формирования исходных данных для оптимизации принятия решений в условиях выполнения аэропортовых операций и организации воздушного движения на основе принципов совместной работы эксплуатационных подразделений в аэропортах. В качестве инструмента оптимизации совместного принятия решений предлагается использовать генетический алгоритм, позволяющий за меньшее число итераций в реальном масштабе времени получить субоптимальное, отвечающее требованиям участников процесса, решение. При оценке возможности применения генетического алгоритма представлена математическая модель в мультипликативной форме, учитывающая интересы трех заинтересованных сторон. В качестве исходного продукта принимается планирование использования авиационной техники под расписание рейсов аэропорта, основанное на формализованных данных самолетного парка авиакомпаний, возможностей перрона базового аэропорта, а также с учетом ограничений постоянного и временного характера. В статье наглядно показано потенциальное преимущество генетического алгоритма, состоящее в том, что внутри каждого шага субоптимального выбора состава первоочередных задач вместо полного перебора вариантов осуществляется ограниченный, но эффективный «направленный» перебор из сокращенного числа тех вариантов, которые были выбраны в качестве «элиты» с помощью мультипликативной формы.

В статье предложена методика определения вероятности своевременного вылета летательного аппарата, в основе которой лежит метод математического моделирования. В качестве показателя предлагается использовать вероятность своевременного вылета, расчет которого отличается от известных методик учетом функционирования системы технического ремонта и эксплуатации летательного аппарата. Методика использует современные информационные технологии, принятый подход дополняет программная реализация математической модели. Модель расчета вероятности своевременного вылета летательного аппарата основана на модели функционирования системы технической эксплуатации и ремонта с использованием математического аппарата теории массового обслуживания. Методика позволяет достигать практических целей летных испытаний при выполнении оценки эксплуатационной технологичности летательных аппаратов и дополняет существующее методическое обеспечение испытаний. За счет разработанной программы для ЭВМ обеспечивается расчет искомых показателей для различных значений и сочетаний влияющих на результат факторов. Выполнено моделирование и представлены результаты исследований влияния на вероятность своевременного вылета основных факторов. В результате работы установлены основные закономерности при решении задачи своевременного вылета летательного аппарата, в том числе на перехват воздушного объекта.

В статье рассматриваются подходы по использованию оптико-электронных систем и беспилотных летательных аппаратах для задач оперативного обследования поверхности местности, мест и объектов летных происшествий. Представлено обоснование выбора схемы планера беспилотного летательного аппарата и конструкции оптико-электронного комплекса. Предложено использование схемы планера типа высокоплан с облегченной конструкцией. Для проведения исследований разработан и создан при помощи станка с числовым программным управлением беспилотный летательный аппарат с высокими показателями аэродинамического качества, оборудованный оптико-электронной системой. Разработаны конструкции бортового и наземного оборудования исследовательского оборудования комплекса.  Предложено использование полетных курсовой и обзорной боковой оптико-электронной камер, а также исследовательских оптико-электронных камер нижней полусферы видимого и инфракрасного диапазонов, что обеспечивает видение в дневное и ночное время. Для выполнения просмотра и исследования поверхности местности используются две камеры обзора нижней полусферы инфракрасного  и  видимого  диапазонов, встроенные снизу в фюзеляж беспилотного летательного аппарата. Проведены летные эксперименты по применению оптико-электронного комплекса с полетом по маршруту по системе спутниковой навигации и  автоматическим возвратом. Установлено, что для точного выхода на ориентиры маршрута требуется коррекция навигационных данных. Устранение накапливаемой погрешности позиционирования предлагается выполнить автоматизировано путем регистрации изображений местности оптико-электронной системой с выделением их контуров и ориентиров. Представлены результаты обработки изображений по алгоритму Canny, полученных в ходе летных экспериментов. Даны рекомендации по практическому использованию алгоритма обработки изображений с учетом требуемого быстродействия. Для решения задач оперативного просмотра и исследования местности проведено исследование различных маршрутов полета. На основании проведенных экспериментов даны рекомендации по применению комплекса и построению маршрута полета в исследовательских задачах оперативного поискового характера.