На сегодняшний день наблюдается устойчивая динамика расширения парка ВС малой авиации, оснащенных поршневыми двигателями. Для авиационных поршневых двигателей (ПД) применяется специальное топливо – авиационные бензины с заданными эксплуатационными свойствами, обеспечивающее их стабильную работу на любых режимах и в любых условиях эксплуатации. Уровень показателей эксплуатационных свойств авиационных топлив, и в т. ч. бензинов, задаётся посредством введения специальных присадок. Одной из таких присадок является антидетонационная присадка – тетраэтилсвинец (ТЭС), которая добавляется в топливо в определённом количестве в виде этиловой жидкости. Несмотря на отличные свойства ТЭС как антидетонатора, он имеет и ряд существенных недостатков. С точки зрения эксплуатации авиационных двигателей было отмечено, что продукты сгорания (разложения) ТЭС, которые недостаточно эффективно выносятся из камеры сгорания, в значительном количестве попадают в масляную систему, вызывая забивку масляных фильтров тонкой очистки. Отмечено, что даже незначительное содержание продуктов разложения ТЭС в авиационных маслах резко ухудшает их прокачиваемость и приводит к полной забивке фильтров тонкой очистки масла за считанные минуты работы двигателя даже на свежем масле. Причём многоступенчатая очистка масла, предусмотренная конструкцией некоторых ПД, не оказывает существенного влияния на данное негативное обстоятельство, создающее угрозу для безопасности полётов. На данный момент применение свинецсодержащего бензина для авиационных ПД является безальтернативным, поэтому требуются решения по снижению негативных последствий при его применении.

На сегодняшний день активно развиваются технологии по производству альтернативных видов топлива и по разработке двигателей на иных принципах работы, что обусловлено как ужесточением экологических требований ИКАО (Международная организация гражданской авиации) по вредным выбросам в атмосферу и истощением невозобновляемых ресурсов, так и интересами стран – импортёров нефти. К качеству авиационных топлив предъявляются жёсткие требования, связанные с обеспечением надёжности авиационной техники и безопасности полётов. Ужесточение требований к показателям качества неизбежно приводит к удорожанию топлива, поэтому на сегодняшний день мы можем наблюдать некоторые послабления в отечественных и иностранных нормативных документах к некоторым показателям качества авиационных топлив, например, к показателям низкотемпературных свойств. Отсюда следует, что применение нефтяных топлив рано или поздно станет нецелесообразным. Технологии производства синтетических и биологических топлив из различных видов сырья позволяют получить топливо с близкими показателями качества к традиционному керосину, но полностью его заменить пока не удаётся. Поэтому сегодня рассматривается вопрос применения альтернативных топлив в смеси с нефтяным керосином в различных пропорциях. Остаётся открытым вопрос: в какой пропорции возможно применять смеси альтернативного топлива с керосином на ВС без всевозможных негативных последствий для их эксплуатации. На основании известных зависимостей в работе предложена математическая модель для расчёта некоторых эксплуатационных показателей топлива, двигателя и ВС в зависимости от пропорции смешивания альтернативного топлива и керосина. На основании проведённых расчётов обосновано наиболее рациональное соотношение нефтяного керосина и топлива SPK как с точки зрения необходимых эксплуатационных свойств, так и с точки зрения экономической целесообразности.

Поддержание летной годности воздушных судов осуществляется рядом мероприятий, гарантирующих безопасную эксплуатацию. ЦАГИ, СибНИИА, ГосНИИГА и другие организации, обладающие высокоэффективной лабораторной базой, проводят испытания и исследования конструкций и элементов конструкций для установления или продления ресурса поэтапно. Испытания требуют возможности воссоздания сложных спектров нагружения и могут являться длительными и дорогостоящими. Одна из основных проблем, возникающих при испытаниях, оказывается их форсирование. Форсирование сокращает время испытаний при сохранении эквивалентности механизмов накопления усталостных повреждений и разрушения конструкции при реальном и модельном нагружении. Для каждого этапа на oснoве лабoратoрных испытаний, испытаний в прoцессе эксплуатации и прoгнозирования ожидаемых условий эксплуатации определяется величина ресурса и срок службы, гарантирующий безопасность полетов. Учитывая инфoрмацию о появлении дефектов, накапливаемых нa каждoм этапе, прoвoдятся допoлнительные испытания и разрабатываются тeхничеcкие мерoпpиятия, котopые определяют ресурс и сpoк службы авиакoнстpукции или элементов конструкции, выявляются недостатки пpoeктирования, изготовлeния, техничeского oбслуживания и peмонта. Одним из ключевых вопросов является механика разрушения, на которых основывается оценка живучести авиаконструкций. Механизм усталостного разрушения зависит от многих факторов: эксплуатационной нагрузки или ее модели; напряженного состояния, которое возникает во время испытаний; материала, из которого изготовлены элементы конструкции. Усталостное разрушение начинается с появления микротрещин в ослабленном месте элемента конструкции. При действии нагрузок, часто представляющих собой случайный процесс, развитие трещин идет достаточно интенсивно и приводит к разрушению конструкции. Для определения долговечности образцов, моделирующих продольные и поперечные стыки фюзеляжа самолета МС-21, были проведены теоретические расчеты и экспериментальные исследования, что дало возможность судить о соответствии полученных результатов по нагруженному отверстию.

Отказы датчиков системы управления могут вызвать ухудшение характеристик устойчивости и управляемости воздушного судна. Быстрое и достоверное обнаружение и локализация таких отказов в полете позволяет минимизировать их последствия и предотвратить авиационное происшествие. Непосредственное использование традиционных параметрических методов контроля технического состояния датчиков с использованием их математических моделей невозможно ввиду отсутствия информации об истинных входных сигналах, поступающих на их чувствительные элементы. Это приводит к необходимости решения задачи моделирования динамики полета воздушного судна с высоким уровнем неопределённостей, что затрудняет использование функциональных методов контроля и обуславливает необходимость использования избыточного аппаратного резервирования датчиков. Широко известные непараметрические методы либо требуют наличия априорной базы знаний, предварительного обучения или длительной настройки на большом объеме реальных полетных данных, либо обладают низкой избирательной чувствительностью для достоверной локализации отказавших датчиков. В работе расширяется применение известного непараметрического критерия обнаружения отказов, основанного на анализе линейной зависимости столбцов матрицы Ганкеля входовыходных данных, на решении задачи локализации отказов датчиков. Приводятся необходимые и достаточные условия существования решения, в аналитическом виде определяется структура и значения критерия до и после возникновения отказов. Предлагаемый метод не требует функционального или аппаратного резервирования, априорной информации о параметрах математических моделей и их устойчивости, решения задач идентификации, наблюдения или прогнозирования. Работоспособность метода показана на примере линейной модели продольного движения самолета Боинг 747–100/200. Отмечается быстрая настройка, высокое быстродействие и избирательная чувствительность разработанных алгоритмов.

При проектировании системы стабилизации высокоманевренных беспилотных летательных аппаратов (БЛА) одной из актуальных задач является исследование функционирования рулевого привода в полосе частот, соответствующей изгибным колебаниям корпуса БЛА. Для обеспечения устойчивости системы стабилизации БЛА к динамическим характеристикам привода могут предъявляться достаточно противоречивые требования. В частности, требование к резкому подавлению амплитудно-частотной характеристики на частоте изгибных колебаний БЛА при минимальных фазовых искажениях в полосе частот управления продольного и боковых каналов системы стабилизации может существенно усложнить задачу исследования устойчивости системы управления движением БЛА. В статье рассматривается действующий макет электропривода с цифровым микроконтроллерным регулятором, предназначенный для использования на высокоманевренном БЛА. Адаптивные алгоритмы цифрового регулятора позволяют обеспечить необходимые фазовые запаздывания в полосе частот управления и при этом почти полное подавление гармонических составляющих сигналов управления на частотах изгибных колебаний корпуса БЛА. Используемые алгоритмы имеют существенно нелинейный характер и основаны на изменении коэффициента усиления прямой цепи контура привода в зависимости от частоты входного сигнала, что значительно усложняет получение передаточной функции рулевого привода для использования в частотной модели системы стабилизации. Обычно рулевой привод описывается линейной минимально-фазовой системой, представленной в виде передаточной функции одного из типовых звеньев первого или второго порядков, но для указанного рулевого привода с заданными динамическими характеристиками подобный подход оказывается несостоятельным. В результате исследования предложен способ получения частотной модели рулевого привода, которая реализована в виде неминимально-фазовой системы, основным свойством которой является независимость амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик. В процессе исследований проведено сравнение результатов, полученных на предложенной модели с результатами экспериментов на макете электропривода и его полной нелинейной временной модели. Главным преимуществом предложенной частотной модели является достаточно простое описание рулевого привода в частотной области, удобное для использования в составе частотной модели системы стабилизации при исследовании задач обеспечения устойчивости полета БЛА.

Анализ особенностей динамических свойств современного крупногабаритного самолета, обусловленных спецификой его компоновочной схемы, показывает, что слабодемпфированные колебания двигателей на упругих пилонах под крылом являются причиной ряда нежелательных явлений, в том числе интенсивного накопления усталостных повреждений узлов крепления двигателя к пилону, пилона к крылу, собственно в пилоне и крыле в месте установки двигателей. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что при определенной доработке конструкции узлов крепления двигателя к пилону появляется возможность использовать инерционные и гироскопические свойства двигателей для гашения данных колебаний. В этом случае на порядок и более возрастают коэффициенты демпфирования двигательных тонов, реализуется гироскопическая связанность упругих тонов колебаний. При рациональном выборе параметров дополнительных упругих и диссипативных связей в узлах крепления двигателей удается достаточно эффективно воздействовать на аэроупругие колебания крыла самолета и двигателей, что оказывает существенное влияние на прочностные характеристики элементов конструкции ЛА. Для исследования влияния и выбора рациональных упругодиссипативных параметров подвески двигателей самолета на пилонах под крылом разработана математическая модель аэроупругости (ММАУ) с учетом кинетического момента роторов двигателей и специальным образом сконструированных узлов крепления двигателей к пилонам. Для синтеза ММАУ самолета с работающими двигателями на пилонах используется хорошо зарекомендовавший себя метод заданных базовых форм. В качестве заданных форм рассматриваются формы собственных колебаний базовой конструкции самолета в пустоте. В данной работе гондола и ротор двигателя рассматриваются как абсолютно жесткие тела, упругостью узлов крепления ротора к гондоле пренебрегается. Пилон моделируется упругой балкой, а упругие и диссипативные свойства узлов крепления пилона к крылу и двигателя к пилону соответствующими упругодиссипативными связями. Предложены принципиальные схемы узлов крепления двигателя к пилону. Приводятся результаты исследования влияния предлагаемых доработок узлов крепления на нагруженность и интегральные прочностные характеристики основных конструктивных элементов динамической системы двигатель – пилон – крыло на примере самолета Ан-124. Доказана целесообразность практической реализации предлагаемых решений для снижения уровня усталостной повреждаемости элементов конструкции самолета.

Показано, что при росте авиаперевозок необходимо повышать эффективность очистки ливневых и талых сточных вод с территории аэропортов и прочих авиапредприятий. Предлагается для защиты окружающей среды от сбросов загрязнений аэропортов в природные водоёмы использовать высшую водную растительность. Для дополнительной стадии финальной очистки предлагается применить водный гиацинт – эйхорнию. Дается обоснование выбора растения, описаны его основные характеристики и механизм извлечения загрязнений из водной среды в процессе метаболизма. Приводится методика экспериментов по определению эффективности биологической очистки сточных вод в условиях Центральной полосы России на примере Подмосковья. Даны результаты измерения концентраций взвешенных веществ и нефтепродуктов в воде до и после очистки в прудах-отстойниках. Показана эффективность биологической очистки. Отмечена возможность использования водного гиацинта и для очистки отдельных поверхностных водоёмов. Для круглогодичного использования растений на открытых очистных сооружениях рекомендовано применять защитные конструкции (укрытия), тогда в защищённых условиях процессы метаболизма могут протекать в корневище, стеблях и листьях растения даже в осенне-зимний период. Предложено отработанную биомассу в коммерческих целях утилизировать как добавку к корму скота при соблюдении определенных условий, которые сформулированы. Приведен алгоритм сохранения саженцев в холодный период года и последующей высадки их в водоемы весной. Применение способа биологической доочистки водным гиацинтом экономически целесообразно, однако требуется соблюдать необычные меры экологической безопасности, которые предложены. Подчеркнута целесообразность дальнейших перспективных работ по созданию специализированных экосистем с участием высшей водной растительности, для природоподобной комплексной очистки отдельных видов сточных вод.