Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 23, № 1 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-1

ТРАНСПОРТ

8-18 132
Аннотация

Причины большинства авиационных происшествий, произошедших с государственными воздушными судами в Российской Федерации, обусловлены проявлениями «личностного фактора» летного состава во время выполнения полетного задания. Однако учет и оценка влияния «личностного фактора» на защищенность авиационной системы в настоящее время проводится фрагментарно и системного характера не имеет. Это является фактором, препятствующим применению системного подхода к проблеме влияния человеческого фактора на безопасность полетов. В связи с этим возникает необходимость количественно оценивать влияние «личностного фактора» на безопасность предстоящего полета с целью снижения этого влияния. Решение этой задачи потребует определить набор наиболее существенных показателей безопасности предстоящего полета со стороны «личностного фактора» летчика и обоснованно определить величину каждого определенного показателя. Ввиду отсутствия известных авторам механизмов оценки, позволяющих решить стоящую задачу, в статье обоснована необходимость разработки инструмента количественной оценки влияния потенциальных угроз, связанных с социальными и психофизиологическими ограничениями человека-оператора на безопасность управляемой им эргатической системой. В результате личностно-ориентированного подхода к оценке состояния защищенности системы, реализованного путем применения интегрального показателя, определяющего суммарную величину угроз состоянию эргатической системы со стороны личностного фактора конкретного человека-оператора – суммарного показателя опасности человека-оператора, и выработки критериев оценки степени влияния данного показателя на безопасность эргатической системы, получен универсальный инструмент оценки влияния личностного фактора на безопасность эргатической системы. Данный инструмент назван «Метод формализации личностного фактора в эргатической системе». Полученный метод позволяет разработать методику оценки влияния личностного фактора оператора применительно к любой эргатической системе, в том числе к системе «экипаж – воздушное судно».

19-27 96
Аннотация

Одним из основных показателей, характеризующих качество метеорологического обеспечения полетов, является оправдываемость авиационных метеопрогнозов и прогнозов опасных метеорологических явлений погоды. Для обнаружения и прогноза опасных метеорологических явлений погоды в настоящее время используются весьма совершенные системы, к которым относятся метеорологические радиолокационные стации ближней аэродромной зоны. Достоверность прогноза таких опасных метеоявлений, как обледенение, грозы, град, шквалистый ветер по информации от метеорологических радиолокационных станций ближней аэродромной зоны в существенной степени зависит от данных о высоте нулевой изотермы. Корректность введенных значений положения нулевой изотермы напрямую влияет на вероятность ложных тревог, а следовательно, и на степень оправдываемости метеопрогнозов и прогнозов опасных метеоявлений. Источником информации о положении нулевой изотермы могут служить данные радиозондирования атмосферы. Однако данные аэрологического радиозондирования атмосферы не являются оперативными. Кроме этого, в настоящее время на аэрологической сети Росгидромета помимо достаточно современных аэрологических радиолокационных систем используют морально устаревшие системы. Сказанное, в совокупности с достаточно низкой полностью сети аэрологических станций на территории Российской Федерации, не позволяет оперативно использовать данные радиозондирования для определения высоты нулевой изотермы на конкретном аэродроме. Альтернативным источником информации о положении нулевой изотермы для решения задач метеолокации являются температурные профилемеры. Температурный профилемер относится к дистанционным средствам измерения параметров атмосферы, а принцип его работы основан на методах радиометрии. С помощью температурного профилемера можно оперативно получать информации о профиле температуры на аэродроме и, следовательно, он может выступать источником необходимых для метеорологической радиолокационной станции данных о нулевой изотерме, а также о изотерме -22°С, которая тоже используется для идентификации опасных метеоявлений. В настоящей статье проведен анализ пространственной изменчивости положения нулевой изотермы по данным двух температурных профилемеров. В результате экспериментальных исследований определено, что в радиусе около 10 километров от места установки профилемера измеренные профили температуры остаются практически неизменными. Этот результат может быть использован при разработке методик размещения средств метеорологического обеспечения полетов на аэродроме. Практический интерес также представляют аналогичные исследования для аэродромов, расположенных в горных, приморских и других географических регионах России.

28-40 81
Аннотация

В статье представлены решаемые задачи, характерные особенности, тактико-технические характеристики, возможное размещение и область применения метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны. Произведен анализ результатов сравнения метеорологических радиолокационных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с достоверными источниками метеорологической информации, полученных в ходе предварительных, приёмочных, сертификационных испытаний. Описаны особенности проведения в ходе испытаний валидации метеорологических радиолокационных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны, а именно: опасных метеорологических явлений (ливни разной интенсивности, грозы вероятности 30–70 %, 71–90 %, > 90 %, град разной степени интенсивности, шквал различной интенсивности), скорости и направления перемещения облачных образований, векторного поля скорости. Показаны примеры сопоставления данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с данными из априорно достоверных источников информации в виде карт, графиков и таблиц. Показано, что результаты данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны получены в ходе испытаний и сертификации с охватом тёплого и холодного периодов года, объём выборки является статистически значимым (кроме выборки для оценки качества построения векторного поля скорости по самолётным и радиолокационным данным ввиду особенности пространственно-временнóго сопоставления данных двух указанных источников). Установлено, что метеорологический радиолокационный комплекс ближней аэродромной зоны обеспечивает приемлемое в соответствии с требованиями качество построения карт метеорологических явлений, векторного поля скорости и оценку вектора перемещения облачных образований. В статье проиллюстрированы результаты статистического анализа данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны, полученные автором статьи лично. Анализ метеорологических данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны осуществлён в целях дальнейшей эксплуатации метеорологического радиолокационного комплекса ближней зоны аэродрома.

41-48 91
Аннотация

Современные ГТД работают в условиях изменения температурных нагрузок, поэтому одной из важных характеристик применяемых защитных покрытий на рабочих лопатках турбины является их высокая сопротивляемость возникновению и развитию трещин при механических и термических нагрузках. Применяемые эффективные системы внутреннего теплоотвода охлаждаемых лопаток турбины приводят к росту их теплонапряженности. В настоящее время возникающие трещины от термической усталости являются одним из распространенных дефектов, применяемых на лопатках турбины защитных покрытий. Термостойкость покрытий при высоких температурах определяется тремя факторами: формой детали, на которую нанесено покрытие, толщиной покрытия и фазовым составом поверхностных слоев или максимальным содержанием алюминия в покрытии. Поэтому при выборе защитного покрытия для данных условий эксплуатации важно знать влияние данных факторов на термостойкость покрытия. В работе проведено сравнительное исследование различных покрытий на их стойкость к образованию трещин при циклическом изменении температуры. Установлена зависимость термостойкости рассматриваемых покрытий от метода их нанесения и фазово-структурного состояния. Особенно ценным является установленный механизм образования и распространения термоусталостных трещин в зависимости от фазового состава исходного покрытия. Показано, что долговечность защитных покрытий при циклическом изменении температуры зависит от химического состава покрытия и способа его формирования. Установлена зависимость образования термоусталостных трещин на образцах с исследуемыми покрытиями от количества циклов изменения температуры.

49-58 106
Аннотация

На современных воздушных судах все большее распространение получают беспроводные сети, основанные на принципе и технологии Wireless Avionics Intra-Communications (WAIC), то есть беспроводной авионики или беспроводной бортовой внутренней связи (ББВС). Разработка и внедрение на борт воздушного судна (ВС) ББВС (WAIC) – сложнейшая задача, так как ее решение непосредственно связано с обеспечением безопасности полетов. В статье проведен анализ бортовой беспроводной сенсорной сети как альтернативы традиционной проводной сети на примере ближнемагистрального самолета. Проведена приблизительная оценка длины электрожгутов, соединяющих датчики самолетных систем с электронными блоками, с тем, чтобы определить возможный выигрыш в длине проводов при переходе на беспроводную сенсорную сеть (БСС). Для решения этой задачи самолетные датчики каждой самолетной системы размещены на масштабной сетке, для каждого датчика проведен анализ фидерных схем по составу штепсельных разъемов, количеству занятых контактов и длине проводов по каждому контакту до соответствующего электронного блока. Показано, что гетерогенная сенсорная система самолета с беспроводными датчиками позволяет сократить количество проводов примерно на 1200, длину проводов фидерной сети примерно на 15 км. Наиболее перспективными самолетными системами с точки зрения перехода на беспроводные датчики являются: топливная система (около 3400 м), система пожарного оборудования (около 1300 м) и гидравлическая система (около 1300 м). Для принятия обоснованного решения о технической возможности и целесообразности использования беспроводной сенсорной сети для каждой конкретной самолетной системы требуется проведение дальнейших научных исследований.

59-70 143
Аннотация

Гражданская авиация является системно значимым сектором европейской экономики. В 2015 году была утверждена новая стратегия развития, определяющая роль воздушного транспорта в пассажирских коммуникациях. Реализация стратегии предусматривает, среди прочего, снижение стоимости билетов, что отразится на мобильности населения. В этом контексте в статье рассматриваются приоритеты стратегии развития, отмечается, что спрос на пассажирские авиаперевозки зависит от большого количества факторов. Их можно объединить в четыре группы: социальная стабильность, макроэкономические, внутриотраслевые и межтранспортные факторы. Их влияние на величину спроса варьируется, и носит как ценовой, так и неценовой характер. В статье определены лидеры рынка пассажирских авиаперевозок, рассмотрены проблемы, препятствующие развитию сети воздушных перевозок. Также освещаются особенности европейского рынка пассажирских авиаперевозок и перспективы развития единой транспортной системы для обеспечения позитивного социально-экономического эффекта в развитии экономики. Высокий уровень конкуренции с сопоставимым уровнем качества обслуживания требует новых форм отношений с потребителями. В настоящее время в Европе построена удобная для пассажиров инфраструктура авиаперевозок, на рынке работают компании, которые предлагают довольно дорогие, а также недорогие транспортные услуги. Кроме того, уровень доходов населения в странах Европы достаточно высок. В совокупности эти факторы предопределяют возросший спрос на авиаперевозки. В этих условиях внедрение инноваций и цифровых технологий вместе с привлечением инвестиций должно стать стимулом для роста. Принятие указанных мер приведет к улучшению качества обслуживания пассажиров, увеличению пассажиропотока и увеличению доходов авиакомпаний, а также расширению возможностей трудоустройства. Надёжность, безопасность, экология рассматриваются как стратегические приоритеты.

71-83 119
Аннотация

Процесс эксплуатации летательного аппарата сопровождается постоянным воздействием различных факторов на его компоненты, приводящие к случайным или систематическим изменениям их технического состояния. Марковские процессы являются частным случаем случайных процессов, которые имеют место в процессе эксплуатации объектов авиационной техники. Очевидная связь характеристик безотказности объектов с затратами на их восстановление позволяют применить аналитический аппарат марковских процессов для анализа и управления эксплуатационной технологичностью летательных аппаратов. В статье описываются методы анализа и управления эксплуатационной технологичностью объектов, основанных на стационарных и нестационарных марковских цепях. Модель стационарной марковской цепи используется для объектов, у которых интенсивность событий постоянна во времени. Для объектов с переменной во времени интенсивностью событий используется нестационарная марковская цепь. С целью сокращения вычислительных объемов, необходимых для выполнения анализа эксплуатационной технологичности объектов авиационной техники с помощью нестационарных марковских процессов, представлен алгоритм их оптимизации. Предложенные методы анализа с помощью марковских цепей позволяют провести сравнительные оценки ожидаемых затрат на техническое обслуживание и ремонт одного или нескольких однотипных объектов с учётом их начальных состояний и времени эксплуатации. Процесс управления эксплуатационной технологичностью с использованием марковских цепей заключается в поиске оптимальной при каждом состоянии объекта стратегии технического обслуживания и ремонта (варианта действий), при которой затраты на его техническую эксплуатацию будут минимальными. Проведённая апробация методов анализа и управления эксплуатационной технологичностью с использованием марковских процессов для объекта, подконтрольного в эксплуатации, позволила построить прогнозно-управляемую модель, в которой рассчитаны ожидаемые затраты на его техническое обслуживание и ремонт, а также необходимое количество запасных частей на каждый заданный интервал наработки. Показана возможность использования математического аппарата марковских процессов для большого количества объектов с различными законами распределения характеристик надёжности. Программная реализация описанных методов, а также использование программного обеспечения, адаптированного к табличной среде, будут способствовать снижению трудоёмкости расчётов и более наглядному представлению получаемых данных.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

84-94 92
Аннотация

В статье рассмотрен ряд этапов создания парашютных систем военного и специального назначения и некоторые особенности проведения их испытаний. Детально проанализирована необходимость проведения доводочных испытаний и их максимальные режимы. Обоснована возможность создания спасательной парашютной системы (СПС) для спасения весового макета при летных испытаниях, связанных с проверкой прочности парашютных систем. Предложен порядок введения СПС в схему действия испытуемой парашютной системы (ИПС). Рассмотрен порядок и этапы функционирования трехкаскадной СПС, состоящей из вытяжного парашюта, тормозного парашюта и основного парашюта. Приведен анализ работы такой системы с рассмотрением фазовых траекторий движения СПС и ИПС. Учтено развитие возможных аварийных ситуаций (АС) на всех этапах движения ИПС с приведением их фазовых траекторий. Фазовые траектории движения приведены с учетом области эксплуатационных (испытательных) режимов с наложением на них предельного эксплуатационного режима и режима форсажа. Развитие АС проанализировано с учетом запаса времени на ввод в действие СПС. Рассмотрен пример создания системы распознавания аварийной ситуации и порядок её работы при введении в действие СПС. Спрогнозированы положительные результаты от внедрения СПС в летные испытания при создании парашютных систем специального назначения. Отдельно предлагается новая стратегия проведения летных испытаний с внедрением корректируемой (по решению главного конструктора) программы испытаний. Расширение области испытательных режимов позволит значительно увеличить информационную содержательность летного эксперимента, эффективность и качество его результатов. Введение системы распознавания АС существенно повысит надежность функционирования испытуемой парашютной системы.

95-105 108
Аннотация

Рассмотрена задача управления типовым нелинейным сервоприводом беспилотного летательного аппарата с нестационарными параметрами с помощью робастного ПИД-регулятора. Рассмотрена процедура расчета параметров робастного ПИД-регулятора, основанного на методе локализации (далее – МЛ ПИД-регулятор), для непрерывных и дискретных систем управления. Рассмотрено влияние возмущающих факторов (внутренних и внешних), действующих на параметры сервопривода. Установлено, что к основным возмущениям, действующим на сервопривод, относятся внутренние возмущения, представляющие собой изменения постоянной времени и его коэффициента усиления от температуры окружающей среды и качества питающего напряжения. Проведенное моделирование в классе линейных и нелинейных непрерывных систем показало, что сервопривод с МЛ ПИД-регулятором имеет свойство робастности в рабочем диапазоне изменения как входного сигнала, так и параметров сервопривода и регулятора. Приведены результаты моделирования, демонстрирующие полученные результаты. При описании сервопривода с МЛ ПИД-регулятором в классе линейных дискретных систем, его робастность ограничена узким диапазоном изменения как его нестационарных параметров, так и периодом квантования входного сигнала. По мере увеличения степени неопределенности в параметрах сервопривода (приближения к рабочему диапазону их изменения), дискретная система теряет не только робастность, но и устойчивость. Приведены результаты моделирования, демонстрирующие полученные результаты. Для синтеза робастных контуров управления беспилотным летательным аппаратом с заданными характеристиками представлены математические зависимости времени установления и статической ошибки типового сервопривода с МЛ ПИД-регулятором от периода квантования входного сигнала и степени неопределенности в его параметрах.



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


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